Aufzeichnung von Gehirnsignalen von frei beweglichen Ferkeln
JoVE Encyclopedia of Experiments
Neurowissenschaften
0 Ansichten • 2:52 Min. • July 8th, 2025
Beginnen Sie mit einem wachen Ferkel, das zum Wohlfühlen in ein Handtuch gewickelt ist.
Säubere den Kopf des Ferkels.
Verwenden Sie ein geeignetes Werkzeug, um abgestorbene Hautzellen zu entfernen, und reinigen Sie dann den Bereich.
Um Gehirnsignale aufzuzeichnen, befestigen Sie eine Masseelektrode über dem Kleinhirn und eine Referenzelektrode an der Nase.
Platzieren Sie die Aufzeichnungselektrode an der gewünschten Stelle am Gehirn.
Verbinden Sie die Elektroden mit der Telemetrieeinheit, die drahtlos Daten von den Elektroden an den Empfänger zur Überwachung überträgt.
Aktivieren Sie die Telemetrieeinheit.
Decken Sie die Telemetrieeinheit und die Elektroden mit Silikonkautschuk ab und lassen Sie es erstarren.
Lassen Sie das Ferkel sich akklimatisieren und normales Verhalten zeigen.
Zeichnen Sie die Gehirnsignale des aktiven Ferkels auf.
Fangen Sie das Ferkel nach der Aufnahme vorsichtig wieder ein.
Entfernen Sie das Silikonpflaster mit den eingebetteten Elektroden und der Telemetrieeinheit und setzen Sie das Ferkel wieder in den Schweinestall ein.
Markieren Sie das Ferkel bei Bedarf mit einer Nummer und wickeln Sie das Tier in ein Handtuch, um es zu beruhigen. Halten Sie das Ferkel mit einer Hand am Körper oder Unterarm fest und kontrollieren Sie mit der anderen Hand die Schnauze. Lassen Sie einen Assistenten die Haut des Tieres mit einem geeigneten Werkzeug reinigen, um bei Bedarf abgestorbene Hautschüppchen zu entfernen.
Platzieren Sie die Aufzeichnungselektroden an den entsprechenden Versuchsstellen – die Masseelektrode über dem Kleinhirn und die Referenzelektrode an der Schnauze. Wenn alle Elektroden platziert sind, schließen Sie die Kabel an die Telemetrieeinheit an und schalten Sie sie ein. Decken Sie die Kabel und Elektroden der Telemetrieeinheit mit zweikomponentigem hautklebendem Silikonkautschuk ab.
Wenn der Silikonkautschuk vollständig ausgehärtet ist, setzen Sie das Ferkel zurück in die Bucht und überwachen Sie das Tier noch einige Minuten lang auf Anzeichen von Beschwerden. Bevor Sie mit dem Experiment beginnen, prüfen Sie, ob Leitungsrauschen vorhanden ist. Das Ferkel sollte sich erholen und nach etwa 30 Sekunden beginnen, sein Verhalten mit seinen Geschwistern zu synchronisieren. Warten Sie auf eine Schlafphase und beginnen Sie mit der Aufzeichnung, indem Sie alle schlafenden Geschwister bei Bedarf vorsichtig aus der Telemetrieeinheit entfernen.
Am Ende des Aufzeichnungszeitraums fangen Sie das Ferkel erneut ein, ohne die Sau zu verärgern, und heben Sie den Silikonkautschuk an einer Kante vorsichtig an. Entfernen Sie dann das gesamte Silikonkautschukpflaster, das die Elektroden und die Telemetrieeinheit enthält, achten Sie vorsichtig auf die Augen des Ferkels und bringen Sie das Ferkel wieder in die Bucht zurück.
Übersicht
Diese Studie beschreibt eine Methode zur Ableitung von Gehirnsignalen bei wachen Ferkeln mittels Telemetrie. Das Verfahren umfasst die Platzierung von Elektroden und die Überwachung der Gehirnaktivität während der Verhaltensbeobachtung.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Elektrophysiologie
- Tierverhalten
Hintergrund
- Das Verständnis der Gehirnaktivität bei wachen Tieren ist entscheidend für die Neurowissenschaftsforschung.
- Mittels Telemetrie ist eine drahtlose Datenübertragung möglich, wodurch die Belastung des Tieres minimiert wird.
- Ferkel dienen als Modell zur Untersuchung von Gehirnfunktion und Verhalten.
- Eine korrekte Elektrodenplatzierung ist für die genaue Signalaufnahme unerlässlich.
Zweck der Studie
- Entwicklung einer zuverlässigen Methode zur Ableitung von Hirnsignalen bei wachen Ferkeln.
- Beobachtung des Zusammenhangs zwischen Hirnaktivität und Verhalten.
- Gewährleistung minimaler Belastung des Tieres während des Eingriffs.
Verwendete Methoden
- Vorbereitung des Ferkels durch Reinigung und Platzierung der Elektroden.
- Verwendung einer Telemetrieeinheit für die drahtlose Datenübertragung.
- Überwachung des Verhaltens des Ferkels nach der Elektrodenplatzierung.
- Aufzeichnung von Gehirnsignalen während aktiver und Schlafphasen.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Aufzeichnung von Gehirnsignalen von wachen Ferkeln.
- Beobachtung eines normalen Verhaltens nach der Eingewöhnung.
- Die Datenübertragung war effektiv ohne nennenswerte Leitungsstörungen.
- Die Methode ermöglichte eine nicht-invasive Überwachung der Gehirnaktivität.
Schlussfolgerungen
- Die beschriebene Methode eignet sich zur Untersuchung der Gehirnaktivität bei wachen Ferkeln.
- Die Telemetrie bietet eine praktische Lösung für die Echtzeit-Datenerfassung.
- Zukünftige Studien können auf dieser Methode aufbauen, um verschiedene neurologische Fragestellungen zu untersuchen.
Häufig gestellte Fragen
Ausführliche Bedeutung für die Industrie
Diese Methode ermöglicht eine nicht-invasive neuronale Überwachung bei wachen, verhaltensaktiven Großtiermodellen und unterstützt die Zielvalidierung sowie die mechanistische Risikominderung in der ZNS-Wirkstoffforschung. Durch die Erfassung von Gehirnsignalen während natürlichen Verhaltens liefert sie translationsrelevante Biomarker-Daten, die präklinische Befunde mit der menschlichen Physiologie verbinden. Der Ansatz verringert die biologische Unsicherheit bei der frühen Hypothesenprüfung von Zielstrukturen und unterstützt Portfolio-Entscheidungen durch reproduzierbare, quantitative elektrophysiologische Messgrößen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen, indem Gehirnaktivität mit Verhaltenszuständen in einem krankheitsrelevanten System verknüpft wird.
- Operationaler Wert: Bietet funktionale Zielstruktur-Validierung durch Echtzeit-Messung neuronaler Signale während natürlichen Verhaltens.
- Wissenschaftlicher Wert: Unterstützt die Vorhersagegenauigkeit, indem mechanistische Unschärfen bei der Bindung an ZNS-Zielstrukturen verringert werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bereitet validierte biologische Systeme für die Standardisierung nachgeschalteter Assays unter Verwendung der drahtlosen Telemetrie zur konsistenten Signalerfassung vor.
- Operativer Wert: Gewährleistet die Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit von Assays, indem tierische Stressfaktoren und verhaltensbedingte Störgrößen während der Aufzeichnung minimiert werden.
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die zuverlässige Bewertung von Substanzen durch quantitative, zeitlich synchronisierte Gehirnsignalausgaben.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Einordnung in krankheitsrelevante Systeme, indem Ferkel als translationsmedizinisches Modell für die menschliche Gehirnfunktion und das Verhalten verwendet werden.
- Operativer Wert: Stellt eine lückenlose Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung sicher, indem eine einheitliche neuronale Überwachung über alle Verhaltensphasen hinweg gewährleistet bleibt.
- Wissenschaftlicher Wert: Unterstützt risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung durch die Bereitstellung elektrophysiologischer Daten, die mit Biomarkern verknüpft und auf das Verhalten abgestimmt sind.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode integriert sich in den Entdeckungsprozess von der frühen Hypothesenprüfung bis hin zur Identifizierung von Wirkstoffkandidaten und ermöglicht die Absicherung neuronaler Mechanismen, bevor in Verbindungen investiert wird.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und die Aufklärung von Wegen durch die Korrelation von Hirnsignalen mit beobachteten Verhaltensweisen bei wachen Tieren.
- Screening: Ermöglicht die Bereitschaft für Assays und quantitative Ausgaben durch telemetriefähige, geräuscharm erfasste Hirnsignale.
- Analytik: Liefert messbare neuronale Signale, die einen Vergleich zwischen verschiedenen Bedingungen und die Beurteilung der Zielstrukturen ermöglichen.
- Translationale Forschung: Schafft Anschluss an die präklinische Kontinuität durch verhaltenssynchronisierte neuronale Daten in einem physiologisch relevanten Modell.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform zur neuronalen Überwachung, die in mehreren Kampagnen zur Validierung zentralnervöser Zielstrukturen eingesetzt werden kann.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Vorhersagegenauigkeit, Zielvalidierung, Verringerung mechanistischer Mehrdeutigkeiten bei ZNS-Zielen.
- Operationaler Wert: Standardisierung, Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit der Erfassung neuronaler Signale in verhaltensfähigen Modellen.
- Strategischer Wert: Verbesserte Go/No-Go-Entscheidungen, Kapitalwirtschaftlichkeit und reduziertes biologisches Risiko in der späten Phase der Neuropharmakologie.
- Portfolio-Wirkung: Risikoadjustierte Priorisierungs- und Voranbringungsentscheidungen basierend auf übertragbaren Biomarkerdaten.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in Elektrophysiologie, Tierversuchstechnik und chirurgischer Elektrodenplatzierung.
- Abhängig von Telemetrie-Einheiten, biokompatiblen Klebstoffen und Infrastruktur zur Signalverstärkung.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise über verschiedene Forschungsteams hinweg, insbesondere zwischen Neurowissenschaften, Pharmakologie und Tierwissenschaften.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen für unterschiedliche Hirnregionen, Altersstufen und Verhaltensparadigmen.
- Eingeschränkt durch die Signalstabilität während längerer Bewegungsphasen und die Notwendigkeit von Eingewöhnungszeiten zur Sicherstellung der Datengüte.
Biopharma-Häufig gestellte Fragen
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Zuletzt aktualisiert: 22 August 2026