Enregistrements simultanés d’électroencéphalographie et de potentiel de champ local chez un rat anesthésié
JoVE Encyclopedia of Experiments
Neurosciences
0 vues • 4:17 min • July 8th, 2025
Fixez un rat anesthésié à un cadre stéréotaxique avec son crâne exposé.
Le rat a un trou de bavure dans le crâne avec la dure-mère percée, une incision au cou et des électrodes stimulantes attachées à ses coussinets de moustaches.
Fixez une électroélectro-encéphalogramme, ou EEG, une électrode d’araignée enduite de pâte conductrice sur le crâne, en gardant le trou de bavure dégagé.
L’électrode d’araignée mesure l’EEG de surface, reflétant l’activité neuronale globale de la zone corticale située en dessous.
Montez une microélectrode linéaire multicanaux sur un micromanipulateur.
Insérez la microélectrode dans le cortex cérébral à travers le trou de bavure jusqu’à une profondeur de 1500 micromètres.
La microélectrode mesure le potentiel de champ local, ou LFP, reflétant l’activité neuronale corticale.
Placez les électrodes de référence EEG et LFP à l’intérieur de l’incision du cou.
Connectez les électrodes d’enregistrement et de référence à un préamplificateur relié à une unité d’acquisition de données.
Appliquez des stimuli électriques sur les coussinets de moustaches et ajustez la profondeur des microélectrodes pour maximiser l’amplitude LFP évoquée. Enregistrez les signaux EEG et LFP co-localisés.
Dans cette procédure, nettoyez et séchez le crâne entourant le trou de la bavure à l’aide d’un coton-tige. Appliquez soigneusement la pâte EEG conductrice sur un côté plat d’une électrode d’araignée EEG. Laissez un petit trou libre de pâte EEG sur l’électrode araignée pour permettre à une microélectrode multilaminaire de passer à travers le trou sans entrer en contact avec la pâte et l’électrode araignée.
Alignez l’électrode de l’araignée avec le trou de bavure dans le crâne avec la pâte EEG face au crâne. Appuyez délicatement l’électrode de l’araignée sur le crâne, en établissant un contact ferme avec le crâne via la pâte EEG.
Retirez toute pâte masquant le trou de la bavure à l’aide d’une aiguille sur une seringue et retirez l’excès de pâte EEG au-delà de la périphérie de l’électrode d’araignée, de sorte que le contact entre l’électrode d’araignée et le crâne soit limité spatialement à la taille de l’électrode. Ensuite, étalez de la pâte EEG sur l’électrode de référence pour l’EEG et placez-la solidement à l’intérieur de l’incision à l’arrière du cou du rat.
Ensuite, connectez les électrodes EEG au préamplificateur via un séparateur de signal passif pour les signaux à faible impédance. À ce stade, testez la résistance de la sonde EEG pour vous assurer qu’elle est inférieure à cinq kiloohms. Si ce n’est pas le cas, ajoutez plus de pâte EEG et assurez-vous que l’électrode de l’araignée entre bien en contact avec le crâne.
Par la suite, montez un bras micromanipulateur sur le cadre stéréotaxique. Connectez une microélectrode linéaire à 16 canaux à un étage de tête aiguë à 16 canaux fixé solidement sur le bras du micromanipulateur. Ensuite, étalez de la pâte EEG sur l’électrode de référence de la microélectrode, puis placez-la solidement à l’intérieur de l’incision à côté de l’électrode de référence pour l’EEG. Ajustez l’angle du bras du micromanipulateur de manière à ce que la microélectrode soit perpendiculaire à la surface corticale.
Maintenant, abaissez la microélectrode sous un microscope de sorte que la pointe de la microélectrode soit dirigée vers la minuscule ouverture au fond du trou de bavure, jusqu’à ce que l’électrode la plus haute pénètre à peine la surface corticale. Des précautions doivent être prises pour éviter de forcer la microélectrode sur la surface de la dure-mère, car cela casserait l’électrode.
Insérez la microélectrode à la surface corticale à une profondeur de 1500 micromètres. Microajustez la profondeur en appliquant un train de stimuli sur le coussin de moustaches et en observant le LFP évoqué à 16 canaux sur un moniteur de PC. Tournez avec précaution le bouton de l’axe z du micromanipulateur jusqu’à ce que l’amplitude la plus élevée de la LFP évoquée se produise, car celle-ci coïncide avec la couche 4 dans le cortex.
Aperçu
Cet article décrit une procédure d'enregistrement des potentiels de champ locaux (LFP) et des signaux d'électroencéphalogramme (EEG) provenant du cortex cérébral d'un rat anesthésié. La méthode implique un positionnement précis des électrodes et une stimulation des coussinets vibrisses afin de mesurer l'activité neuronale.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Électrophysiologie
- Mesure de l'activité neuronale
Contexte général
- Comprendre l'activité neuronale corticale est essentiel pour la recherche en neurosciences.
- Les techniques électrophysiologiques permettent une surveillance en temps réel de l'activité cérébrale.
- Les potentiels de champ locaux fournissent des informations sur l'activité collective des neurones.
- L'EEG mesure l'activité cérébrale globale, complétant ainsi les enregistrements de potentiels de champ locaux.
Objectif de l'étude
- Établir une méthode fiable pour l'enregistrement simultané de l'EEG et des PSL.
- Étudier la relation entre la stimulation sensorielle et les réponses neuronales.
- Approfondir la compréhension du traitement cortical en réponse aux stimuli.
Méthodes utilisées
- Fixer le rat dans un cadre stéréotaxique avec le crâne exposé.
- Insérer une microélectrode dans le cortex à travers un trépan.
- Fixer des électrodes EEG pour mesurer l'activité cérébrale de surface.
- Appliquer des stimuli électriques sur les coussinets vibrisses pour provoquer des réponses.
Résultats principaux
- Une co-localisation réussie des signaux EEG et LFP a été obtenue.
- La profondeur optimale de la microélectrode a été déterminée pour maximiser l'amplitude du PFL.
- La stimulation des coussinets vibrisses a induit des réponses neuronales mesurables.
- Un test de résistance a permis de s'assurer du bon fonctionnement des électrodes avant les enregistrements.
Conclusions
- La méthode fournit un cadre solide pour l'étude de l'activité corticale.
- Les enregistrements simultanés d'EEG et de PCL peuvent améliorer l'interprétation des données.
- Cette approche peut être appliquée à diverses modalités sensorielles dans des études futures.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Les enregistrements simultanés d'EEG et de PCL chez des rats anesthésiés permettent une cartographie haute résolution de l'activité du réseau cortical, soutenant la réduction mécanistique des risques dans la découverte précoce de médicaments du SNC. Cette approche à double modalité renforce la confiance prédictive dans la validation des cibles en corrélant les réponses neuronales superficielles et locales à une stimulation sensorielle contrôlée. L'intégration de ces lectures électrophysiologiques éclaire les décisions portant sur le portefeuille au niveau de l'interface entre découverte et préclinique.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet l'interrogation directe de la fonction des circuits neuronaux en réponse à des stimuli définis.
- Permet la validation fonctionnelle de cibles en associant des interventions moléculaires à des modifications électrophysiologiques au niveau du réseau.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques en distinguant les effets superficiels et les effets locaux du champ.
- Améliore la confiance prédictive concernant l'engagement des cibles du SNC et la modulation des voies.
Développement de criblages et de tests
- Établit des paramètres électrophysiologiques validés pour le criblage de composés dans des systèmes pertinents pour la maladie.
- Fournit des lectures quantitatives et reproductibles permettant la standardisation des tests et la comparaison entre études.
- Permet une adaptation à grande échelle pour l'acquisition de données multicanal et le criblage à haut débit.
- Permet une évaluation fiable de la modulation pharmacologique des schémas d'activité neuronale.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les biomarqueurs électrophysiologiques précliniques avec les critères d'évaluation translationnels pour les troubles du système nerveux central.
- Assure la continuité du stade de découverte à la validation préclinique en maintenant des lectures neuronales cohérentes.
- Éclaire les décisions d'avancement ajustées au risque sur la base de données solides d'activité neuronale.
- Fournit un éclairage mécanistique sur les effets des composés sur le traitement cortical, en lien avec les études EEG humaines.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Cette méthode fait le lien entre la phase de découverte précoce et la recherche préclinique en fournissant des données quantitatives sur l'activité neuronale pour la validation de cibles, l'identification de composés candidats et le développement de biomarqueurs translationnels.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses et la clarification des voies grâce à la mesure directe des réponses neuronales.
- Tri : Fournit des résultats électrophysiologiques quantitatifs et reproductibles pour l'évaluation de composés.
- Analytique : Permet la comparaison statistique des réponses évoquées entre différentes conditions expérimentales et interventions.
- Recherche translationnelle : Corrèle les biomarqueurs neuronaux chez le rongeur avec les paramètres cliniques de l'EEG afin d'améliorer la continuité translationnelle.
- Réutilisation en entreprise : Offre une plateforme standardisée pouvant être utilisée de manière répétée dans divers programmes de découverte en système nerveux central.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles du SNC.
- Valeur opérationnelle : Améliore la standardisation, la reproductibilité et l'évolutivité des tests électrophysiologiques.
- Valeur stratégique : Permet de prendre des décisions éclairées d'aller ou de ne pas aller de l'avant et une gestion efficiente du portefeuille en termes de capital.
- Impact sur le portefeuille : Permet de prioriser et de faire progresser les actifs du SNC en tenant compte des risques.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en chirurgie sur rongeurs, en techniques stéréotaxiques et en enregistrement électrophysiologique.
- Exige un instrumentation spécialisée pour l'acquisition de données multicanal et l'amplification des signaux.
- Implique une standardisation rigoureuse entre équipes en ce qui concerne le positionnement des électrodes et les seuils de qualité du signal.
- L'adaptation à différentes régions cérébrales ou à divers modèles de maladie peut nécessiter une optimisation du protocole.
- La qualité du signal dépend de la résistance des électrodes et d'un ciblage anatomique précis.
F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique
Aigu
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Dernière mise à jour : 29 août 2026