Des enregistrements de potentiels évoqués visuels chez les souris en utilisant un multicanal Non invasif de la sec du cuir chevelu EEG capteur
12 janvier 2018
Nous avons conçu un capteur de 16 canaux EEG de type sec qui est non invasif, déformable et ré-utilisable. Cet article décrit l’ensemble du processus de fabrication des signaux de l’électrode EEG proposée pour le traitement des potentiels évoqués visuels (VEP) du signal mesuré sur un cuir chevelu de souris en utilisant un capteur d’EEG multicanal non invasif sec.
L’objectif global de cette procédure est de mesurer les potentiels évoqués visuels sur le cuir chevelu d’une souris à l’aide d’un capteur EEG sec, non invasif et multicanaux. Cette méthode peut aider à répondre à des questions rapides dans le domaine de la recherche translationnelle préclinique pour combler l’écart de signal dans la recherche EEG non invasive entre l’homme et les animaux de laboratoire. Le principal avantage de cette technique est son caractère non invasif, ce qui améliore la compréhension de l’EEG animal.
De plus, il fournit des environnements expérimentaux sûrs et pratiques. Commencez par préparer 16 broches pour une électrode non invasive. Coupez deux morceaux de substrats en fibre de verre d’une taille de 15 millimètres sur 17 millimètres.
Ensuite, faites 16 trous de 1,2 millimètre de diamètre à l’aide d’une machine de gravure de précision. Ensuite, percez 16 trous dans les substrats plats selon la coordination de la sonde, uniformément à un intervalle de deux millimètres. Empilez deux substrats et appliquez une goutte de colle adhésive à action rapide entre les couches de substrat pour créer une double couche de trois millimètres d’épaisseur, supportant 16 électrodes stables et parallèles lors de l’acquisition du signal.
Ensuite, assemblez manuellement les 16 électrodes sur le substrat une par une. Soudez et reliez la partie du capuchon de soudure de chaque extrémité de l’électrode au connecteur à l’épreuve du toucher. Enfin, couvrez et cachez les jonctions exposées avec une gaine thermorétractable pour l’isolation électrique.
Sur la souris anesthésiée, commencez par appliquer une pommade oculaire avec un coton-tige pour garder la cornée humide. Retirez les poils autour de la tête et des épaules à l’aide d’une tondeuse à cheveux. Ensuite, étalez de la crème dépilatoire disponible dans le commerce et gardez-la sur cette zone pendant trois à quatre minutes.
Enfin, retirez l’épilatoire appliqué à l’aide d’une spatule, puis essuyez le reste avec des lingettes humides, en appliquant de l’eau plusieurs fois. Commencez par monter la tête de la souris sur le cadre stéréotaxique en plaçant des barres d’oreille dans les conduits auditifs de la souris et en les serrant en place. Montez le capteur dans le porte-électrode sur mesure.
Ensuite, fixez le support de capteur sur le cadre stéréotaxique. Localisez l’électroencéphalographie flexible, ou capteur EEG, en tenant compte de l’électrode de référence et de la position du bregma. Ensuite, abaissez soigneusement le capteur dans le sens vertical, de sorte que les pistons d’électrodes en réseau entrent en contact avec le cuir chevelu de la souris uniformément sur la marge incurvée.
Vérifiez que les impédances sont dans la plage appropriée, de 100 kiloohms à deux mégaohms. Repositionnez l’électrode lorsqu’une valeur d’impédance est hors de la plage. Ensuite, positionnez le photostimulateur à 20 centimètres des yeux de la souris.
Réglez les paramètres des dispositifs expérimentaux de telle sorte que la fréquence d’échantillonnage soit de 500 hertz, le filtrage d’encoche de 60 hertz, l’intervalle entre les stimuli à 10 secondes, la durée du flash à 10 millisecondes et le nombre de stimuli du flash à 100 essais par sujet. Enfin, avant de commencer les enregistrements EEG, adaptez la souris pendant 10 minutes dans la cage sombre pour une adaptation visuelle sombre. Les réponses visuelles moyennes du potentiel évoqué indiquent une fluctuation minimale du signal après la stimulation, d’une durée inférieure à 300 millisecondes.
Le signal se stabilise régulièrement au fil du temps pendant la période de post-stimulation. De plus, 14 canaux peuvent être classés en plusieurs groupes en fonction des réponses VEP, révélant des morphologies et des motifs similaires. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en une heure si elle est exécutée correctement.
Lors de cette procédure, il est important de ne pas oublier de vérifier l’état d’anesthésie de l’animal. La combinaison de cette procédure avec d’autres méthodes, comme la stimulation cérébrale ou les enregistrements électrophysiologiques en surface, peut être effectuée afin de répondre à des questions supplémentaires, comme l’optimisation des paramètres de stimulation cérébrale ou la localisation de la source. Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de la recherche translationnelle pour relier la recherche scientifique fondamentale aux études sur le cerveau humain avec une recherche comparable, fiable et efficace sans aucune préparation chirurgicale invasive.
Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de mesurer les potentiels évoqués visuels sur le cuir chevelu d’une souris à l’aide d’une nouvelle électrode qui présente l’avantage de la flexibilité, de l’état de type sec, des capacités multicanaux, de la non-invasivité et de la réutilisabilité.
Consultez la transcription complète et accédez à des milliers de vidéos scientifiques
Aperçu
Cette étude présente un capteur EEG à 16 canaux de type sec, conçu pour l'acquisition non invasive et flexible de signaux provenant du cuir chevelu d'une souris. Elle se concentre sur la mesure des potentiels évoqués visuels (VEP) en recherche préclinique, améliorant ainsi la technologie EEG non invasive afin de mieux comprendre l'activité cérébrale animale.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Électrophysiologie
- Recherche préclinique
Contexte
- Les méthodes non invasives en recherche EEG comblent les écarts entre les études sur l'humain et celles sur l'animal.
- Les techniques actuelles manquent de souplesse et nécessitent souvent des procédures invasives.
- La compréhension des PVE peut fournir des informations sur le fonctionnement cérébral et le bien-être animal.
Objectif de l'étude
- Développer un nouveau capteur EEG facilitant des mesures efficaces des PEP chez la souris.
- Montrer les avantages du suivi non invasif de l'EEG pour la recherche translationnelle.
- Établir une méthode fiable d'acquisition de signaux sans nécessiter de préparation chirurgicale.
Méthodes utilisées
- Sonde EEG multicanal pour l'acquisition non invasive de signaux à partir du cuir chevelu d'une souris.
- Modèle murin utilisé avec des préparations spécifiques pour l'anesthésie et le nettoyage du cuir chevelu.
- Étapes détaillées de montage pour la construction des électrodes EEG.
- Configuration des paramètres de stimulation et adaptation oculaire avant les enregistrements EEG.
- Surveillance de l'impédance pour garantir un contact optimal des électrodes.
Résultats principaux
- Des enregistrements VEP stables obtenus avec des fluctuations du signal minimales.
- Des réponses classées en groupes selon des morphologies similaires révélées par 14 canaux.
- Mise en évidence d'une exécution rapide de la procédure avec efficacité dans les études de stimulation cérébrale.
Conclusions
- La présente étude met en évidence une technique non invasive pour mesurer les PVE, ouvrant la voie à des recherches translationnelles en neurosciences.
- Des enregistrements EEG fiables peuvent améliorer la compréhension des mécanismes neuronaux dans les modèles précliniques.
- L'approche peut être intégrée à d'autres méthodes pour des études avancées sur la signalisation neuronale et le comportement.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Les méthodes EEG non invasives dans les modèles précliniques comblent l'écart translationnel entre la neurophysiologie animale et humaine en permettant des relevés neuronaux reproductibles et évolutifs, sans intervention chirurgicale. Ce capteur multi-voie sec contribue à l'atténuation des risques mécanistiques lors de la validation de cibles, en fournissant des biomarqueurs quantitatifs et résolus dans le temps du fonctionnement des voies sensorielles. Sa réutilisabilité et sa compatibilité avec des plans d'étude longitudinaux améliorent l'efficacité du portefeuille dans les phases précoces des pipelines de découverte axés sur les thérapeutiques du système nerveux central.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet d'évaluer l'intégrité de la voie visuelle et la réactivité corticale en tant que biomarqueur fonctionnel de l'engagement ciblé pour des candidats médicaments agissant sur le système nerveux central.
- Valeur opérationnelle : Fournit des mesures reproductibles et non terminales qui soutiennent les études de réponse dose-dépendante et de cinétique temporelle au sein de la même cohorte animale.
Développement de tests et criblage
- Valeur scientifique : Génère des mesures quantifiables de l'amplitude et de la latence des PEO, adaptées au criblage à haut débit de composés affectant la transmission neuronale.
- Valeur opérationnelle : Un positionnement standardisé des électrodes et une surveillance de l'impédance garantissent la reproductibilité du test entre laboratoires et au fil du temps.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur scientifique : Permet une comparaison directe des profils de réponse neuronale entre les modèles rongeurs et les données cliniques d'EEG humain, améliorant ainsi la confiance prédictive.
- Valeur opérationnelle : Facilite le suivi longitudinal de l'évolution de la maladie ou de l'effet thérapeutique dans les études précliniques chroniques.
Intégration du pipeline et du flux de travail
La méthode s'inscrit dans le continuum de découverte allant du test d'hypothèses sur la cible jusqu'à l'optimisation du composé candidat, où des biomarqueurs neuronaux fonctionnels orientent les décisions d'aller ou de ne pas aller avant tout investissement important.
- Biologie de la découverte : Permet une dé-risquisation mécanistique en validant les effets de la modulation de la cible sur l'activité neuronale induite par les stimuli sensoriels dans des circuits intacts.
- Criblage : Fournit des lectures électrophysiologiques pouvant être multiplexées avec des tests comportementaux ou moléculaires pour un criblage phénotypique intégré.
- Analytique : Fournit des données VEP multi-canaux synchronisées temporellement, permettant l'analyse spectrale et morphologique des réponses des réseaux neuronaux.
- Recherche translationnelle : S'aligne sur les critères cliniques d'EEG afin d'améliorer l'extrapolation inter-espèces de l'engagement de la cible et des effets pharmacodynamiques.
- Réutilisation institutionnelle : La réutilisabilité du capteur et ses performances stables favorisent sa standardisation en tant que ressource partagée au sein des équipes de découverte.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles en reliant l'intervention moléculaire à des modifications mesurables de la fonction des circuits neuronaux.
- Valeur opérationnelle : Élimine la chirurgie de survie et la variabilité postopératoire, augmentant ainsi le débit et le respect des normes de bien-être animal.
- Valeur stratégique : Améliore l'efficacité du capital en permettant la détection précoce de candidats inefficaces pour le SNC grâce à des biomarqueurs neuronaux objectifs.
- Impact sur le portefeuille : Favorise un développement ajusté au risque en fournissant des données fonctionnelles qui complètent les tests de liaison à la cible et les dosages phénotypiques.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en électrophysiologie, en manipulation animale et en traitement du signal pour l'acquisition et l'interprétation précises des PVE.
- Dépend de contacts électriques stables et d'un environnement à faible bruit ; la qualité du signal peut varier en fonction des mouvements de l'animal ou de la dégradation des électrodes.
- Exige une standardisation des paramètres de stimulation, de la profondeur d'anesthésie et de la préparation du cuir chevelu entre les différents sites pour permettre la comparabilité entre études.
- L'adaptation aux animaux en libre mouvement reste limitée selon les sources, ce qui restreint son utilisation dans les paradigmes d'électrophysiologie comportementale.
- Les contraintes pratiques incluent la nécessité de surveiller l'impédance et celle d'une adaptation au noir avant chaque session d'enregistrement.
