2020年8月20日
The protocol presented here provides information on the simultaneous electroencephalography (EEG) and behavioral assessment in real-time. We have discussed all steps involved in this protocol as an attractive solution for researchers in many fields of neuroscience, particularly in learning and memory areas.
同步行为视频跟踪评估和全息无线电子记录及其集成非常有吸引力,并为神经科学许多领域的研究人员提供了一个有趣的解决方案。同步行为视频跟踪评估和无线脑电图记录的多功能性是最重要的优势之一,因为它可用于许多实验条件。演示该程序的是研究生 Florencia Mata 和我实验室的研究员 Alejandro Tapia-de-Jesus。
要设置电生理设备,请将设备调制解调器连接到个人计算机主机并打开调制解调器。关闭计算机上的任何其他网络设备,并尽可能将注册室内的任何其他无线通信静音。将放大器连接到要测试的大鼠的背部,并插入电池以打开 EEG 设备。
连接两秒后,脑电图放大器上的红色 LED 将在设备上闪烁,表示与调制解调器的通信处于活动状态,然后激活绿色 LED 灯。如果通信成功,调制解调器上的 LED 指示灯将开始持续闪烁。成功设置设备通信后,启动 EEG 软件并根据制造商的说明设置软件,以将软件与无线 EEG 采集设备集成。
然后单击 Start Display。EEG 软件将显示实际的信号采集。要设置行为跟踪软件,请登录账户并选择 New (新建)、Empty Experiment (新建空实验) 和 New (新建)。
为协议设置名称,然后选择 Video Tracking Mode。在"设备"下,将缩放移动标尺线设置为沿竞技场已知长度的位置,然后在设置面板中输入竞技场的长度(以毫米为单位)。在 Tracking And Behavior (跟踪和行为) 下,选择 Zones (区域)。
在 Add Item(添加项目)中,选择 New Zone(新建区域)和竞技场长度,然后为新区域设置名称。设置竞技场区域并命名区域(如刚才所示)后,打开 Animal Color 并选择比设备背景更亮的动物。在 Tracking The Animal's Head And Tail (跟踪动物的头部和尾巴) 下,选择 Yes, I want the head and tail to be track (是的,我希望跟踪动物的头部和尾巴)。
导航到 测试和阶段 ,然后选择 添加项目 和 新阶段。为阶段 acquisition 命名。然后定义阶段的持续时间,并重复短期和长期记忆测试的设置。
设置完所有测试后,打开 Procedures 并定义要为每个阶段跟踪的事件。对于跟踪软件中的采集会话,请选择 Tests (测试) 和 Add A Test (添加测试) 并为要测试的动物分配一个编号,选择 Record (录制) 并命名动物和会话。在将动物放入竞技场之前,单击 Play (播放)。
将显示 Waiting to start 消息。然后将动物放在竞技场上,面向物体对面的墙壁。再次单击 Play 并让动物自由探索 10 分钟。
采集会话结束后两小时,将其中一个对象替换为另一个形状、颜色和纹理完全不同的对象,并在跟踪软件中设置短期记忆测试,如图所示。然后将动物放在竞技场中,面向物体对面的一堵墙,如图所示。再次按下 Play (播放) 按钮,让动物自由探索 10 分钟。
采集会话后 24 小时,将软件设置为记录长期记忆测试,并将该对象替换为与短期记忆测试中使用的对象完全不同的另一个对象。然后将动物放在竞技场中,并按照演示用软件记录动物的行为。对佩戴设备接受手术或不佩戴硬件保持完整的大鼠进行开阔场地测试,结果显示它们在 10 分钟的探索期内行进距离没有显着差异。
使用跟踪分析,可以使用动物在对象区域中花费的头部时间来计算对象偏好比率中的头部时间。还可以计算向物体移动所花费时间的优先比,该比率表示每只动物向每个物体区域移动所花费的总时间以及每次访问每个物体所花费的时间。在这个具有代表性的采集试验中,三个评估参数中的对象之间没有区别,短期记忆试验也没有差异。
然而,在长期记忆试验中,观察到对新对象的探索偏好率明显更高,并且在每次访问所花费的时间中对新对象的偏好也明显更高。在来自单个代表性动物的这些数据中,与获取和长期记忆相比,α 幂趋于短期记忆的减少,这表明与探索或记忆检索相关的不同步。尝试此过程时,请确保所有 EEG 通道都显示可靠的信噪比。
有必要构建或使用适当的电极和电机系统。这项技术可以帮助研究人员回答与行为表现和脑电活动相关的问题,如 P300 测试、Stroop 或稳态等诱发电位。
本方案概述了实时同步评估脑电图(EEG)与行为追踪的方法,为神经科学研究提供了一种全面的技术路径,尤其适用于学习与记忆研究领域。
同步无线脑电图(EEG)与行为追踪可实现神经活动与认知表现的实时关联,有助于海马体神经发生研究中的靶点验证。该方法通过将电生理生物标志物与临床前模型中与记忆相关的行为相联系,提高了预测的可信度。该技术解决了发现阶段的一个关键挑战:在学习与记忆通路中建立脑网络动态与功能结果之间的转化连续性。
该方法通过提供机制性读出结果以支持靶点可信度评估和项目组合决策,从而融入从假设验证到先导物识别的整个发现流程。