Grabaciones de potenciales evocadas visuales en ratones usando un multicanal no invasivo seco del cuero cabelludo EEG Sensor
12 de enero de 2018
Hemos diseñado un sensor de 16 canales de EEG de tipo seco que es no invasivo, deformable y reutilizables. Este papel describe todo el proceso de fabricación el electrodo EEG propuesto para procesamiento de potenciales evocados visuales (VEP) de señales señales medido en un cuero cabelludo de ratón utilizando un seco sensor de EEG no invasivo de multicanal.
El objetivo general de este procedimiento es medir los potenciales evocados visuales en el cuero cabelludo de un ratón utilizando un sensor EEG seco, no invasivo y multicanal. Este método puede ayudar a responder preguntas rápidas en el campo de la investigación traslacional preclínica para romper la brecha de señal en la investigación no invasiva de EEG entre humanos y animales de laboratorio. La principal ventaja de esta técnica es que no es invasiva, lo que mejora la comprensión del EEG animal.
Además, proporciona entornos experimentales seguros y convenientes. Comience preparando 16 clavijas para un electrodo no invasivo. Corte dos piezas de sustratos de fibra de vidrio con un tamaño de 15 milímetros por 17 milímetros.
A continuación, haz 16 agujeros de 1,2 milímetros de diámetro con una máquina de grabado de precisión. A continuación, perfore 16 agujeros en los sustratos planos de acuerdo con la coordinación de la sonda, de manera uniforme a un intervalo de dos milímetros. Apile dos sustratos y aplique una gota de pegamento adhesivo de acción rápida entre las capas de sustrato para crear una capa doble de tres milímetros de grosor, que soporta 16 electrodos estables y paralelos durante la adquisición de la señal.
A continuación, ensamble manualmente los 16 electrodos sobre el sustrato uno por uno. Suelde y conecte la parte de la tapa de soldadura final de cada electrodo al conector a prueba de contacto. Finalmente, cubra y oculte las uniones expuestas con tubos termorretráctiles para el aislamiento eléctrico.
En el ratón anestesiado, comience aplicando ungüento para los ojos con un hisopo de algodón para mantener la córnea húmeda. Retira los pelos alrededor de la cabeza y los hombros con una cortadora de pelo. Luego, extienda la crema depilatoria disponible en el mercado y manténgala en esta área durante tres o cuatro minutos.
Finalmente, retire el depilatorio aplicado con una espátula y luego limpie el resto con toallitas húmedas, aplicando agua varias veces. Comience montando la cabeza del ratón en el marco estereotáxico colocando barras en los canales auditivos del ratón y ajustándolas en su lugar. Monte el sensor en el soporte de electrodos hecho a medida.
A continuación, fije el soporte del sensor en el marco estereotáxico. Localice el electroencefalógrafo flexible, o sensor de EEG, teniendo en cuenta la posición del electrodo de referencia y el bregma. A continuación, baje con cuidado el sensor en dirección vertical, de modo que los émbolos de los electrodos dispuestos entren en contacto con el cuero cabelludo del ratón de manera uniforme en el margen curvo.
Compruebe que las impedancias estén dentro del rango adecuado, desde 100 kiloohmios hasta dos megaohmios. Vuelva a colocar el electrodo cuando cualquier valor de impedancia esté fuera del rango. A continuación, coloque el fotoestimulador a 20 centímetros de los ojos del ratón.
Establezca los parámetros de los dispositivos experimentales de modo que la frecuencia de muestreo sea de 500 hercios, el filtrado de muesca sea de 60 hercios, el intervalo entre estímulos de 10 segundos, la duración del flash de 10 milisegundos y el número de estímulos de flash de 100 ensayos por sujeto. Finalmente, antes de comenzar las grabaciones de EEG, adapte el mouse durante 10 minutos en la jaula oscura para la adaptación visual oscura. Las respuestas visuales medias de potencial evocado indican una fluctuación mínima de la señal después de la estimulación, de menos de 300 milisegundos de duración.
La señal se estabiliza constantemente con el tiempo durante el período posterior a la estimulación. Además, 14 canales se pueden clasificar en varios grupos en función de las respuestas VEP, revelando morfologías y patrones similares. Una vez dominada, esta técnica se puede completar en una hora si se realiza correctamente.
Al intentar este procedimiento, es importante recordar verificar el estado de anestesia del animal. La combinación de este procedimiento con otros métodos, como la estimulación cerebral o los registros electrofisiológicos superficiales profundos, se puede realizar para responder preguntas adicionales, como la optimización de los parámetros de estimulación cerebral o la localización de la fuente. Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de las áreas de investigación traslacional conectaran la investigación de ciencia básica con los estudios del cerebro humano con una investigación comparable, confiable y eficiente sin ninguna preparación quirúrgica invasiva.
Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo medir los potenciales evocados visuales en el cuero cabelludo de un ratón utilizando un nuevo electrodo que tiene el beneficio de la flexibilidad, el estado de tipo seco, las capacidades multicanal, la no invasividad y la reutilización.
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Resumen
Este estudio presenta un sensor de EEG de tipo seco y 16 canales diseñado para la adquisición no invasiva y flexible de señales desde el cuero cabelludo de un ratón. Se centra en la medición de potenciales evocados visuales (VEP) en investigaciones preclínicas, mejorando la tecnología de EEG no invasiva para una mejor comprensión de la actividad cerebral animal.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Electrofisiología
- Investigación preclínica
Antecedentes
- Los métodos no invasivos en la investigación de EEG reducen las brechas entre los estudios en humanos y animales.
- Las técnicas actuales carecen de flexibilidad y a menudo requieren procedimientos invasivos.
- El entendimiento de los PVE puede proporcionar información sobre la funcionalidad cerebral y el bienestar animal.
Objetivo del estudio
- Desarrollar un nuevo sensor de EEG que facilite mediciones eficientes de PVE en ratones.
- Mostrar las ventajas del monitoreo no invasivo de EEG para la investigación traslacional.
- Establecer un método confiable para la adquisición de señales sin necesidad de preparación quirúrgica.
Métodos Utilizados
- Sensor de EEG multicanal para la adquisición no invasiva de señales desde el cuero cabelludo de un ratón.
- Modelo de ratón utilizado con preparaciones específicas para anestesia y limpieza del cuero cabelludo.
- Pasos detallados para el ensamblaje y construcción del electrodo de EEG.
- Configuración de los parámetros de estimulación y adaptación visual antes de las grabaciones de EEG.
- Monitoreo de impedancia para asegurar un contacto óptimo del electrodo.
Resultados principales
- Grabaciones estables de PEA logradas con fluctuaciones mínimas de la señal.
- Las respuestas clasificadas en grupos según morfologías similares reveladas por 14 canales.
- Se demostró una ejecución rápida del procedimiento con eficacia en estudios de estimulación cerebral.
Conclusiones
- Este estudio destaca una técnica no invasiva para medir potenciales evocados visuales, allanando el camino para la investigación traslacional en neurociencia.
- Grabaciones confiables de EEG pueden mejorar la comprensión de los mecanismos neuronales en modelos preclínicos.
- El enfoque puede integrarse con otros métodos para estudios avanzados en señalización neural y comportamiento.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Los métodos no invasivos de EEG en modelos preclínicos abordan la brecha traslacional entre la neurofisiología animal y humana al permitir lecturas neuronales repetibles y escalables sin intervención quirúrgica. Este sensor seco de múltiples canales apoya la reducción de riesgos mecanicistas en la validación de objetivos al proporcionar biomarcadores cuantitativos y resueltos en el tiempo de la función de las vías sensoriales. Su reutilizabilidad y compatibilidad con diseños de estudios longitudinales mejoran la eficiencia del portafolio en fases iniciales de descubrimiento centradas en terapéuticos del sistema nervioso central.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de la integridad de la vía visual y la respuesta cortical como biomarcador funcional para la interacción con el objetivo en candidatos farmacéuticos del sistema nervioso central.
- Valor operativo: Proporciona mediciones repetibles y no terminales que apoyan estudios de respuesta a la dosis y de evolución temporal en la misma cohorte de animales.
Desarrollo de Pruebas y Cribado
- Valor científico: Genera mediciones cuantificables de amplitud y latencia de los PVE adecuadas para la selección de alto contenido de compuestos que afectan la transmisión neural.
- Valor operativo: La colocación estandarizada de electrodos y el monitoreo de impedancia garantizan la reproducibilidad del ensayo entre laboratorios y puntos temporales.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Valor científico: Facilita la comparación directa de los perfiles de respuesta neural entre modelos roedores y datos clínicos de EEG humanos, mejorando la confianza predictiva.
- Valor operativo: Permite el seguimiento longitudinal de la progresión de la enfermedad o del efecto terapéutico en estudios preclínicos crónicos.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El método se encaja dentro del continuo de descubrimiento que va desde la prueba de hipótesis sobre dianas hasta la optimización de compuestos líderes, donde biomarcadores neuronales funcionales informan las decisiones de avance o interrupción antes de realizar inversiones significativas.
- Biología del Descubrimiento: Permite la reducción de riesgos mecanicistas mediante la validación de los efectos de la modulación del blanco sobre la actividad neuronal evocada por estímulos sensoriales en circuitos intactos.
- Tamizaje: Proporciona lecturas electrofisiológicas que pueden multiplexarse con ensayos conductuales o moleculares para un tamizaje fenotípico integrado.
- Análisis: Ofrece datos de potenciales evocados visuales (VEP) sincronizados temporalmente y multicanal, que permiten el análisis espectral y morfológico de las respuestas de la red neuronal.
- Investigación Traductiva: Se alinea con los puntos finales clínicos de EEG para mejorar la extrapolación entre especies del compromiso del blanco y los efectos farmacodinámicos.
- Reutilización Empresarial: La reutilización del sensor y su rendimiento estable favorecen su estandarización como recurso compartido en una plataforma común para diversos equipos de descubrimiento.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor Científico: Reduce la ambigüedad mecanicista en la validación de dianas al vincular la intervención molecular con cambios medibles en la función del circuito neural.
- Valor Operativo: Elimina la cirugía de supervivencia y la variabilidad posoperatoria, aumentando el rendimiento y el cumplimiento de las normas de bienestar animal.
- Valor Estratégico: Mejora la eficiencia del capital al permitir la detección temprana de candidatos ineficaces para el SNC mediante biomarcadores neuronales objetivos.
- Impacto en la Cartera: Apoya el avance ajustado al riesgo al proporcionar datos funcionales que complementan los ensayos de unión a la diana y los ensayos fenotípicos.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en electrofisiología, manejo de animales y procesamiento de señales para la adquisición e interpretación precisa de los PEO.
- Depende de contactos eléctricos estables y entornos de bajo ruido; la calidad de la señal puede variar con el movimiento del animal o la degradación del electrodo.
- Necesita la estandarización de los parámetros de estimulación, la profundidad de anestesia y la preparación del cuero cabelludo entre diferentes centros para permitir la comparabilidad entre múltiples estudios.
- La adaptación a animales con movimiento libre sigue siendo limitada según la bibliografía consultada, lo que restringe su uso en paradigmas de electrofisiología conductual.
- Las limitaciones prácticas incluyen los requisitos de monitoreo de impedancia y la necesidad de adaptación oscura antes de cada sesión de grabación.
