高度组织的Theta振荡在鼠脑的自动检测

该程序的总体目标是使用植入式 EEG 放射遥测分析小鼠药理学诱导的高度组织化的 θ 振荡。此信息可以帮助回答系统神经科学领域的关键问题，例如如何使用长期海马 EEG 无线电遥测记录诱导、检测和量化小鼠 EEG 中高度组织化的 θ 振荡。该技术的主要优点是它有助于分析大规模小鼠海马脑电图记录中高度组织化的 θ 振荡。

这项技术的影响延伸到我们对神经精神和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）的治疗，因为 θ 心律失常等频率改变通常与它有关。虽然这种方法可以提供对小鼠海马 θ 心律失常的见解，但它也可以应用于其他物种的脑电图记录，包括人类的适应跟踪。一般来说，如果仪式是新的，这种方法会很费劲，因为 theta 振荡的检测分析需要适当的脑电图电极植入和 theta 感应。

在插入电极之前，从尖端刮擦聚对二甲苯涂层。接下来，将电极的颅外部分机械夹在发射器的不锈钢螺旋上。并将它们缩短到所需的长度。

要植入射频发射器，请将麻醉的小鼠放在手术台上，并继续通过面罩将异氟醚输送给动物。通过检查尾部捏合反射、足部捏反射和呼吸频率来确保麻醉深度。接下来，去除头皮上的体毛，并用 70% 乙醇和碘磨砂膏对剃光的头皮进行消毒。

之后，使用手术刀在头皮上从前额到核骨区域做一个中线切口。然后，通过使用手术剪刀进行血液解剖，在动物背部的一侧准备一个皮下袋。随后，将变送器插入皮下袋中，并将柔性变送器导线的多余长度放入袋中。

在此之后，使用鼻夹固定颅骨。然后将实验动物放在立体定位框架上。并设置耳杆。

在颅骨上涂抹 0.3% 的过氧化氢以去除任何组织，并帮助可视化颅缝和颅骨测量标志，如前囟和 lambda。接下来，使用高速神经外科钻头在无压模式下以最大速度在所选坐标处钻孔。选择合适的电极，并在植入前使用 70% 乙醇对电极进行消毒。

应根据实验要求仔细选择电极类型。通常，聚对二甲苯涂层的钨或不锈钢电极是最常见的。然后，使用玻璃离子水泥固定电极，并等待水泥完全固化。

接下来，使用不可吸收的缝合材料反复缝合缝合头皮。对于术后疼痛管理，植入后每天皮下注射一次卡洛芬，持续 4 天。在记录或注射实验之前，让动物恢复 10 到 14 天。

在此过程中，使用磁性开关激活射频发射器。进行至少 24 至 48 小时的长期海马脑电图记录。对长期记录的脑电图振幅和脑电图频率特征的分析提供了对 θ 振荡的昼夜节律依赖性及其与特定行为和认知条件或任务的关联的详细见解。

对于θ振荡的药理学诱导，用甲东莨菪碱预处理动物以避免外周毒蕈碱反应。随后，向小鼠施用单剂量氨基甲酸酯或毒蕈碱受体激动剂以进行 θ 启动。约 60 分钟后，注射阿托品以区分阿托品敏感的 2 型和阿托品不敏感的 1 型 θ 振荡。

并继续录制。要验证 EEG 电极的位置，请切割不锈钢电极并移除射频发射器。然后，牺牲小鼠并从神经颅中取出大脑。

为了验证电极的位置，使用粘合剂将提取的大脑安装在 Vibroslicer 的组织支架上。并将大脑切成 100 微米的冠状切片。将切片安装在载玻片上，并使用标准组织学程序用尼氏蓝染色。

只有当动物满足正确的 EEG 电极放置标准时，才将其纳入分析。对于 CA1 区域，深电极的尖端应位于 CA1 锥体层内。上传 EEG 数据。

这是一个典型的 30 分钟脑电图片段。使用此处显示的复 Morlet 小波函数进行时频分析。对于时频分析，频率范围设置在 0.2 到 12 Hz 之间，步长设置为 0.1 Hz。EEG 段的这个颜色编码的时频图说明了 theta 和上部 delta 频率范围。

在这里，对 theta 段分析了提取的 2.5 秒 EEG epoch。由于 theta 范围内的最大振幅除以 delta 上限范围内的最大振幅大于 1.5，因此该段被归类为 theta 振荡时期。这保证了最大 theta 振幅至少比计算的 EEG epoch 中上 delta 带的振幅高 50%。

该图显示了脑电图记录中高度组织化的 θ 振荡和 θ 检测测量的相关性，其中 θ 振荡段可以被量化和统计分析。以下是两个 2.5 秒的 EEG 时期，视觉上分别分类为非 theta 和 theta 段。以下是 CA1 脑电图段的时频分析，显示在上图的相应图表中，范围为 0.2 至 12 Hz.振幅采用颜色编码，非 theta 脑电图段的时频分析在时间频率方面表现出规则的波动 theta 结构。

而具有高度同步 θ 振荡的段的特征是规则的、不波动的高振幅 theta，其频率几乎恒定为 6 Hz.最大 theta 与最大 delta 振幅的比值在此图中为 1.25，在此图中为 4.67。清楚地将这个 EEG epoch 分类为 θ 振荡 EEG 段。一旦掌握，如果执行得当，这项技术可以在一小时内完成。

按照此程序，可以执行其他方法，例如其他频带的时频分析或自动癫痫发作检测，以回答诸如其他 EEG 波段是否受到影响、它们如何耦合以及与神经过度兴奋有关等问题。开发后，这项技术为系统神经科学领域的研究人员在转基因小鼠模型（如阿尔茨海默病小鼠模型）中探索海马 θ 结构的改变铺平了道路。看完这个视频后，你应该对如何诱导、检测和分析高度组织化的 θ 振荡有很好的了解。