Detección automática de muy organizada oscilaciones theta en el EEG murino

El objetivo general de este procedimiento es analizar las oscilaciones theta altamente organizadas inducidas farmacológicamente en ratones utilizando radiotelemetría EEG implantable. Este mensaje puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la neurociencia sistémica, como por ejemplo cómo inducir, detectar y cuantificar oscilaciones theta altamente organizadas en el EEG del ratón utilizando grabaciones radiotelemétricas de EEG del hipocampo a largo plazo. La principal ventaja de esta técnica es que ayuda a analizar oscilaciones theta altamente organizadas en registros de EEG del hipocampo murino a gran escala.

Las implicaciones de esta técnica se extienden a nuestra terapia de enfermedades neuropsiquiátricas y neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer, ya que a menudo se asocian a ella alteraciones de frecuencia como la disritmia theta. Aunque este método puede proporcionar información sobre la disritmia theta del hipocampo murino, también se puede aplicar a los registros de EEG de otras especies, incluida la adaptación humana posterior. Generalmente, si el ritual es nuevo, este método tendrá dificultades, porque el análisis de detección de la oscilación theta requiere la implantación adecuada de electrodos de EEG y la inducción theta.

Antes de insertar los electrodos, rasque el recubrimiento de parileno desde la punta. A continuación, sujete mecánicamente la parte extracraneal de un electrodo a la hélice de acero inoxidable del transmisor. Y recórtelos a la longitud requerida.

Para implantar el transmisor de radiofrecuencia, se debe colocar un ratón anestesiado en la mesa quirúrgica y continuar administrando isoflurano al animal a través de una mascarilla. Asegure la profundidad de la anestesia controlando el reflejo de pellizco de la cola, el reflejo de pellizco del pie y la frecuencia respiratoria. A continuación, retire el vello corporal del cuero cabelludo y desinfecte el cuero cabelludo afeitado con etanol al 70% y un exfoliante a base de yodo.

Después, haz una incisión en la línea media del cuero cabelludo desde la frente hasta la región nuquial con un bisturí. A continuación, prepare una bolsa subcutánea en un lado del lomo del animal realizando una disección de sangre con unas tijeras quirúrgicas. A continuación, inserte el transmisor en la bolsa subcutánea y deposite el exceso de longitud de los cables flexibles del transmisor en la bolsa.

Después de esto, fije el cráneo con una pinza nasal. A continuación, coloque el animal de experimentación en el marco estereotáxico. Y coloque las barras de los oídos.

Aplique peróxido de hidrógeno al 0,3 por ciento en el cráneo para eliminar cualquier tejido y ayudar a visualizar las suturas craneales y los puntos de referencia craneométricos como bregma y lambda. A continuación, perfore los orificios en las coordenadas de su elección utilizando un taladro neuroquirúrgico de alta velocidad en modo libre de presión a máxima velocidad. Seleccione los electrodos apropiados y esterilice los electrodos con etanol al 70% antes de la implantación.

El tipo de electrodo debe elegirse cuidadosamente de acuerdo con los requisitos experimentales. Por lo general, los electrodos de tungsteno o acero inoxidable recubiertos de parileno son los más comunes. Luego, fije los electrodos con el cemento de ionómero de vidrio y espere hasta que el cemento se haya curado por completo.

A continuación, cierre el cuero cabelludo utilizando suturas una y otra vez con material de sutura no absorbible. Para el tratamiento del dolor postoperatorio, administrar carprofeno por vía subcutánea una vez al día durante cuatro días después de la implantación. Permita que el animal se recupere durante 10 a 14 días antes de las grabaciones o experimentos de inyección.

En este procedimiento, active el transmisor de radiofrecuencia con el interruptor magnético. Realice registros de EEG del hipocampo a largo plazo durante al menos 24 a 48 horas. El análisis de la amplitud del EEG y las características de frecuencia del EEG de los registros a largo plazo proporciona una visión detallada de la dependencia circadiana de las oscilaciones theta y su asociación con condiciones o tareas cognitivas y de comportamiento específicas.

Para la inducción farmacológica de las oscilaciones theta, se debe tratar previamente al animal con metescopolamina para evitar reacciones muscarínicas periféricas. Posteriormente, administrar una dosis única de uretano o un agonista del receptor muscarínico al ratón para la iniciación de theta. Después de unos 60 minutos, inyecte atropina para diferenciar las oscilaciones theta del tipo dos sensibles a la atropina de las oscilaciones theta del tipo uno insensibles a la atropina.

Y seguir grabando. Para validar la colocación del electrodo de EEG, corte los electrodos de acero inoxidable y retire el transmisor de radiofrecuencia. Luego, sacrifica el ratón y extrae el cerebro del neurocráneo.

Para validar la colocación del electrodo, monte el cerebro extraído en el soporte de tejido de un Vibroslicer con un adhesivo. Y cortó el cerebro en rodajas coronales de 100 micrómetros. Monte las rodajas en portaobjetos de vidrio y tíñalas con azul nissl utilizando el procedimiento histológico estándar.

Incorpore el animal para su análisis solo cuando cumpla con los criterios correctos de colocación de electrodos de EEG. Para la región CA1, la punta del electrodo profundo debe estar localizada dentro de la capa piramidal CA1. Cargue los datos del EEG.

Aquí hay un segmento de EEG de 30 minutos. Utilice la compleja función de ondícula de Morlet, que se muestra aquí, para el análisis de frecuencia de tiempo. Para el análisis de frecuencia de tiempo, el rango de frecuencia se establece entre 0,2 y 12 Hz y un tamaño de paso se establece en 0,1 Hz. Este gráfico de frecuencia de tiempo codificado por colores del segmento EEG ilustra los rangos de frecuencia theta y delta superior.

Aquí, se analiza una época de EEG extraída de 2,5 segundos para el segmento theta. Dado que la amplitud máxima en el rango theta dividida por la del rango delta superior es mayor que 1,5, este segmento se clasifica como una época oscilatoria theta. Esto garantiza que la amplitud theta máxima es al menos un 50% más alta que la amplitud en la banda delta superior en la época de EEG calculada.

Esta figura muestra la correlación de las oscilaciones theta altamente organizadas y la medida de detección theta en el registro de EEG, en el que los segmentos oscilatorios theta se pueden cuantificar y analizar estadísticamente. Aquí hay dos épocas de EEG de 2,5 segundos, clasificadas visualmente como segmentos no theta y theta respectivamente. Y aquí está el análisis de frecuencia de tiempo de los segmentos de EEG CA1, que se muestran en los gráficos correspondientes anteriores en el rango de 0.2 a 12 Hz. Con la amplitud codificada por colores, el análisis de frecuencia de tiempo del segmento de EEG no theta exhibe una arquitectura theta fluctuante regular con respecto a las frecuencias en el tiempo.

Mientras que el segmento con oscilaciones theta altamente sincronizadas se caracteriza por una theta regular y no fluctuante de alta amplitud de una frecuencia casi constante de seis Hz. La relación entre la máxima amplitud theta y la máxima delta es de 1,25 en este mapa y de 4,67 en este mapa. Clasificando claramente esta época de EEG como un segmento de EEG de oscilación theta. Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en una hora si se realiza correctamente.

Siguiendo este procedimiento, se pueden realizar otros métodos, como el análisis de frecuencia temporal de otras bandas de frecuencia o la detección automatizada de convulsiones, para responder a preguntas como si otras bandas de EEG están afectadas, cómo se acoplan y se relacionan con la hiperexcitabilidad neuronal. Tras su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la neurociencia sistémica exploraran las alteraciones en la arquitectura theta del hipocampo en modelos de ratones transgénicos, como los modelos de ratón con enfermedad de Alzheimer. Después de ver este video, deberías tener una buena comprensión de cómo inducir, detectar y analizar oscilaciones theta altamente organizadas.