Name: זיהוי אוטומטי של תנודות תטא מאורגן ב Murine EEG (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: למדו לזהות תנודות תטא מאורגנות ב-EEG של עכברים באמצעות טלמטריה רדיואלקטרונית מושתלת. השיטה משלבת ניתוח גלונים לניטור ארוך טווח של פעילות היפוקמפית ותורמת להבנת תפקודים קוגניטיביים ומחלות נוירודגנרטיביות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים רוצים להודות לד"ר כריסטינה גינקל (המרכז הגרמני למחלות ניווניות של מערכת העצבים, DZNE) ולד"ר רוברט סטארק (DZNE) על סיועם בגידול חיות ובטיפול בבעלי חיים. עבודה זו נתמכה כספית על ידי המכון הפדרלי לתרופות ומכשור רפואי (Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM), בון, גרמניה.

<ol><li>Vanderwolf, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+electrical+activity+and+voluntary+movement+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr+Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Hippocampal electrical activity and voluntary movement in the rat.</a> Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 26, 407-418 (1969).</li>
<li>Kahana, M. J., Seelig, D., Madsen, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theta+returns%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Theta returns.</a> Curr Opin Neurobiol. 11, 739-744 (2001).</li>
<li>Varga, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+presence+of+pacemaker+HCN+channels+identifies+theta+rhythmic+GABAergic+neurons+in+the+medial+septum%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">The presence of pacemaker HCN channels identifies theta rhythmic GABAergic neurons in the medial septum.</a> J Physiol. 586, 3893-3915 (2008).</li>
<li>Takano, Y., Hanada, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+driving+system+for+hippocampal+theta+in+the+brainstem%3A+an+examination+by+single+neuron+recording+in+urethane-anesthetized+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Lett%22%5BJournal%5D)">The driving system for hippocampal theta in the brainstem: an examination by single neuron recording in urethane-anesthetized rats.</a> Neurosci Lett. 455, 65-69 (2009).</li>
<li>Goutagny, R., Manseau, F., Jackson, J., Danik, M., Williams, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+activation+of+the+medial+septum-diagonal+band+complex+generates+atropine-sensitive+and+atropine-resistant+hippocampal+theta+rhythm%3A+an+investigation+using+a+complete+septohippocampal+preparation%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">In vitro activation of the medial septum-diagonal band complex generates atropine-sensitive and atropine-resistant hippocampal theta rhythm: an investigation using a complete septohippocampal preparation.</a> Hippocampus. 18, 531-535 (2008).</li>
<li>Manseau, F., Goutagny, R., Danik, M., Williams, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hippocamposeptal+pathway+generates+rhythmic+firing+of+GABAergic+neurons+in+the+medial+septum+and+diagonal+bands%3A+an+investigation+using+a+complete+septohippocampal+preparation+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The hippocamposeptal pathway generates rhythmic firing of GABAergic neurons in the medial septum and diagonal bands: an investigation using a complete septohippocampal preparation in vitro.</a> J Neurosci. 28, 4096-4107 (2008).</li>
<li>Hangya, B., Borhegyi, Z., Szilagyi, N., Freund, T. F., Varga, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GABAergic+neurons+of+the+medial+septum+lead+the+hippocampal+network+during+theta+activity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">GABAergic neurons of the medial septum lead the hippocampal network during theta activity.</a> J Neurosci. 29, 8094-8102 (2009).</li>
<li>Siwek, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Altered+theta+oscillations+and+aberrant+cortical+excitatory+activity+in+the+5XFAD+model+of+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Plast%22%5BJournal%5D)">Altered theta oscillations and aberrant cortical excitatory activity in the 5XFAD model of Alzheimer's disease.</a> Neural Plast. 2015, 781731(2015).</li>
<li>Buzsaki, G. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11832222">Theta oscillations in the hippocampus.</a> Neuron. 33, 325-340 (2002).</li>
<li>Buzsaki, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+network+patterns+of+activity+in+the+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Hippocampal network patterns of activity in the mouse.</a> Neuroscience. 116, 201-211 (2003).</li>
<li>Buzsaki, G., Moser, E. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Memory+navigation+and+theta+rhythm+in+the+hippocampal-entorhinal+system%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Memory navigation and theta rhythm in the hippocampal-entorhinal system.</a> Nat Neurosci. 16, 130-138 (2013).</li>
<li>Shin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theta+rhythm+heterogeneity+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Theta rhythm heterogeneity in humans.</a> Clin Neurophysiol. 121, 456-457 (2010).</li>
<li>Shin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phospholipase+C+beta+4+in+the+medial+septum+controls+cholinergic+theta+oscillations+and+anxiety+behaviors%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Phospholipase C beta 4 in the medial septum controls cholinergic theta oscillations and anxiety behaviors.</a> J Neurosci. 29, 15375-15385 (2009).</li>
<li>Shin, J., Kim, D., Bianchi, R., Wong, R. K., Shin, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+dissection+of+theta+rhythm+heterogeneity+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Genetic dissection of theta rhythm heterogeneity in mice.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 102, 18165-18170 (2005).</li>
<li>Brown, D. A., Adams, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Muscarinic+suppression+of+a+novel+voltage-sensitive+K%2B+current+in+a+vertebrate+neurone%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Muscarinic suppression of a novel voltage-sensitive K+ current in a vertebrate neurone.</a> Nature. 283, 673-676 (1980).</li>
<li>Senkov, O., Mironov, A., Dityatev, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+versatile+hybrid+infusion-multielectrode+recording+%28HIME%29+system+for+acute+drug+delivery+and+multisite+acquisition+of+neuronal+activity+in+freely+moving+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neurosci%22%5BJournal%5D)">A novel versatile hybrid infusion-multielectrode recording (HIME) system for acute drug delivery and multisite acquisition of neuronal activity in freely moving mice.</a> Front Neurosci. 9, 425(2015).</li>
<li>Lundt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEG+Radiotelemetry+in+Small+Laboratory+Rodents%3A+A+Powerful+State-of-the+Art+Approach+in+Neuropsychiatric%2C+Neurodegenerative%2C+and+Epilepsy+Research%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Plast%22%5BJournal%5D)">EEG Radiotelemetry in Small Laboratory Rodents: A Powerful State-of-the Art Approach in Neuropsychiatric, Neurodegenerative, and Epilepsy Research.</a> Neural Plast. 2016, 8213878(2016).</li>
<li>Papazoglou, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-restraining+EEG+radiotelemetry%3A+epidural+and+deep+intracerebral+stereotaxic+EEG+electrode+placement%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Non-restraining EEG radiotelemetry: epidural and deep intracerebral stereotaxic EEG electrode placement.</a> J Vis Exp. (112), (2016).</li>
<li>Csicsvari, J., Hirase, H., Czurko, A., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+and+state+dependence+of+pyramidal+cell-interneuron+synapses+in+the+hippocampus%3A+an+ensemble+approach+in+the+behaving+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Reliability and state dependence of pyramidal cell-interneuron synapses in the hippocampus: an ensemble approach in the behaving rat.</a> Neuron. 21, 179-189 (1998).</li>
<li>Muller, R., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22240250">Atropine-sensitive hippocampal theta oscillations are mediated by Cav2.3 R-type Ca2+ channels.</a> Neuroscience. 205, 125-139 (2012).</li>
<li>Klausberger, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain-state-+and+cell-type-specific+firing+of+hippocampal+interneurons+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Brain-state- and cell-type-specific firing of hippocampal interneurons in vivo.</a> Nature. 421, 844-848 (2003).</li>
<li>Caplan, J. B., Madsen, J. R., Raghavachari, S., Kahana, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+patterns+of+brain+oscillations+underlie+two+basic+parameters+of+human+maze+learning%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Distinct patterns of brain oscillations underlie two basic parameters of human maze learning.</a> J Neurophysiol. 86, 368-380 (2001).</li>
<li>Montgomery, S. M., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gamma+oscillations+dynamically+couple+hippocampal+CA3+and+CA1+regions+during+memory+task+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Gamma oscillations dynamically couple hippocampal CA3 and CA1 regions during memory task performance.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 104, 14495-14500 (2007).</li>
<li>Kronland-Martinet, R., Morlet, J., Grossman, A. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/263794237_Analysis_of_sound_patterns_through_wavelet_transforms">Analysis of sound patterns through wavelet transform.</a> Int J Pattern Recognit Artif Intell. 1, 29(1987).</li>
<li>Buzsaki, G., Wang, X. J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22443509">Mechanisms of gamma oscillations.</a> Annu Rev Neurosci. 35, 203-225 (2012).</li>
<li>Goutagny, R., Jackson, J., Williams, S. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19881503">Self-generated theta oscillations in the hippocampus.</a> Nat Neurosci. 12, 1491-1493 (2009).</li>
<li>Bland, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+physiology+and+pharmacology+of+hippocampal+formation+theta+rhythms%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">The physiology and pharmacology of hippocampal formation theta rhythms.</a> Prog Neurobiol. 26, 1-54 (1986).</li>
<li>Leung, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+theta+and+gamma+rhythms+in+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Biobehav+Rev%22%5BJournal%5D)">Generation of theta and gamma rhythms in the hippocampus.</a> Neurosci Biobehav Rev. 22, 275-290 (1998).</li>
<li>Shin, J., Talnov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+single+trial+analysis+of+hippocampal+theta+frequency+during+nonsteady+wheel+running+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">A single trial analysis of hippocampal theta frequency during nonsteady wheel running in rats.</a> Brain Res. 897, 217-221 (2001).</li>
<li>Shin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+unifying+theory+on+the+relationship+between+spike+trains%2C+EEG%2C+and+ERP+based+on+the+noise+shaping%2Fpredictive+neural+coding+hypothesis%5BTitle%5D)+AND+%22Biosystems%22%5BJournal%5D)">A unifying theory on the relationship between spike trains, EEG, and ERP based on the noise shaping/predictive neural coding hypothesis.</a> Biosystems. 67, 245-257 (2002).</li>
<li>Kramis, R., Vanderwolf, C. H., Bland, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two+types+of+hippocampal+rhythmical+slow+activity+in+both+the+rabbit+and+the+rat%3A+relations+to+behavior+and+effects+of+atropine%2C+diethyl+ether%2C+urethane%2C+and+pentobarbital%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Two types of hippocampal rhythmical slow activity in both the rabbit and the rat: relations to behavior and effects of atropine, diethyl ether, urethane, and pentobarbital.</a> Exp Neurol. 49, 58-85 (1975).</li>
<li>Lu, B. L., Shin, J., Ichikawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively+parallel+classification+of+single-trial+EEG+signals+using+a+min-max+modular+neural+network%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Massively parallel classification of single-trial EEG signals using a min-max modular neural network.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 51, 551-558 (2004).</li>
<li>Robinson, T. E., Kramis, R. C., Vanderwolf, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two+types+of+cerebral+activation+during+active+sleep%3A+relations+to+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Two types of cerebral activation during active sleep: relations to behavior.</a> Brain Res. 124, 544-549 (1977).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

תטא פעילות רלוונטית מרכזיים לנוירופיזיולוגיה מערכתית. ניתן לראות באזורי מוח שונים, במיוחד בהיפוקמפוס, שם היא קשורה מדינות התנהגותיים וקוגניטיביים ספציפיים. בנוסף, תטא בהיפוקמפוס יכול להיות מובחן פרמקולוגית לתוך סוג אטרופין רגיש תטא שאני סוג ב &#39;ו אטרופין רישיות. סוג אני נחשב כקשור תנועה, כגון הליכה או ריצה 27, 28, 29, 30, ...

תטא פעילות במוח קשורה מדינות קוגניטיביים ותפקודיות שונות, כולל עוררות, קשב, תנועה רצונית, התנהגות גישוש, התנהגות תשומת לב, למידה וזיכרון, אינטגרציה חושית, ואת תנועות עיניים מהירות (REM) לישון 1, 2. בעיקר, תטא פעילות כישות קצבית יכול להיווצר באזורים מוחין שונים והוא מאורגן מסונכרן כמו תטא תנודות. להלן נבקש להתמקד בניתוח וכימות של תטא פעילות / תנודות המופקות במערכת septohippocampal 3, 4. בתוך מחצה, GABAergic, glutamatergic, ונוירונים כולינרגית פרויקט להיפוקמפוס ולתרום ייזום ותחזוקה של תטא התנהגות תנודתית. יש דיון מתמשך על אם תנודות תטא בהיפוקמפוס מבצעים יזומים מחצה, כלומר, </em&gt; המודל חסיד קוצב-בהיפוקמפוס במחיצה, (תורת extrahippocampal) או צרופה במבנה ההיפוקמפוס (תיאוריה intrahippocampal) 5, 6, 7. לא משנה מוצאם, תנודות תטא בהיפוקמפוס כבר במוקד העניין במשך שנים, במיוחד במודלים עכבר מהונדס. מודלים אלה מאפשרים להשתלה של אלקטרודות EEG עמוקה עבור ההקלטה של תנודות תטא בהיפוקמפוס תחת משימות ספציפיות קוגניטיביים והתנהגותיים 8. תנודות בהיפוקמפוס תטא הם הטרוגניים בטבע. בהתבסס על התיאוריה הדואליסטית כביכול של תטא תנודות, אפשר להבדיל בין סוג רגיש-אטרופין השנייה תטא אטרופין רישיות מסוג I תטא 9, 10, 11. האחרון יכול להיגרם בדרך כלל על ידי M מוסקריניים 1 / M <sUB&gt; 3 אגוניסטים לקולטן, למשל, arecoline, pilocarpine, ו urethane. עם זאת, urethane היא תרופה רב-יעד, מלבד הפעלת מוסקריניים, גם מפעילה אפקטים מורכבים על גופי ערוץ יון אחרים. לקבלת תטא מסוג II, מסלול מוסקריניים כולל את ההפעלה של M 1 / M 3 ו עוקבות G q / 11 (Gα) הפעלת בתיווך של פוספוליפאז C β 1/4 (PLCβ 1/4), אינוזיטול טריפוספט (Insp 3) , diacylglycerole (DAG), Ca 2 +, וחלבון קינאז C (PKC). תפקידיו של PLCβ 1 ו PLCβ 4 thetagenesis יאומתו במחקרים נוק-אאוט באמצעות PLCβ1 - / - ו PLCβ4 - / - עכברים מפגינים אובדן מוחלט או הנחתה משמעותית של תטא תנודה 12, 13, 14. M 1 נוסף, M 3, ו- M 5 מטרות במורד הזרם (צ&#39;הnnels / זרמים) של מפל איתות מוסקריניים כוללים conductances שונה, כגון K M-הסוג + ערוץ (K M) באמצעות K תלוי מתח + ערוץ (K v 7); איטי לאחר K + ערוץ hyperpolarization (Ks אח&quot;פ); לדלוף K + ערוץ (דליפת K), כנראה באמצעות TWIK הקשורים K חומצה רגיש + ערוץ (TASK1 / 3); הנוכחי קטיון (CAT I), כנראה באמצעות ערוץ דליפה Na + (NALCN); ואני h באמצעות hyperpolarization וערוצי מגודרת מחזוריים נוקלאוטיד (HCN). בנוסף, M 2 / M קולטני אצטילכולין 4 (AChRs) דווחו להפריע מיישר פנימה K + לתעל 3.1 (K IR 3.1) ופנימה מיישר K + לתעל 3.2 (K IR 3.2) 15. נכון לעכשיו, התוכנה האנליטית-זמינים מסחרית המאפשרת ניתוח תדירות FFT מבוסס מהר, למשל, ניתוח של כוח (P, mV 2)או צפיפות ספקטרום ההספק (PSD, mV 2 / Hz). כוח או צפיפות ספקטרום ההספק (PSD) ניתוח מתחום התדרים תטא רק נותן סקירה עולמית של פעילותה. עם זאת, על מנת לקבל תובנה מפורטת פעילות תטא קוגניטיביים הקשורים בהתנהגות, הניתוח של תנודות תטא מאוד מאורגנות הוא חובה. ההערכה של תנודות תטא מאוד מאורגן היא בעלת חשיבות מרכזית בתחום של מחלות ניווניות של מערכת העצבים נוירופסיכיאטריות. רוב מחקרי מחל ניסיוני מתבצעים במודלי עכבר מהונדסים תוך שימוש בגישות נוירו-מאוד-מתוחכמות להקליט משטח אפידורל ואת לתרשים אק&quot;ג תוך-מוחי עמוק. טכניקות אלו כוללות שתי מערכות לקשור 16 ו setups radiotelemetric 17, 18. ניתן להקליט תנודות תטא כמו תנודות תטא ספונטניות בהתנהגויות הקשורות בתנאי הקלטה לטווח ארוכים. בנוסף, תטא תנודות יכולות להיות recorded הבא אינדוקציה תרופתית אלא גם בעקבות חשיפת בעלי חי משימות התנהגותיות או קוגניטיביות או לגירויים חושיים, כגון צביטת זנב. מוקדם גישות לאפיין תטא תנודות תוארו על ידי Csicsvari et al. 19. המחברים מתכננים כלי חצי אוטומטי לניתוח תטא לטווח קצר (15 - 50 דקות) כי אינו מתאים קלטות EEG ארוך זמן. השיטה שלנו, המתוארת כאן, מאפשר ניתוח של הקלטה ארוך טווח EEG&gt; 48 שעות 20. Csicsvari et al. 10 התייחס גם יחס תטא-דלתא, אבל אין סף לקביעת תנודות תטא מאוד מאורגן מסופק. ההגדרות המגוונות דלתא תטא להתאים הגדרות טווח תדרים שלנו. כמו כן, הוא לא הזכיר במפורש, אנו מניחים כי שיטת FFT מבוסס משמש Csicsvari et al. כדי לחשב את הכוח של התדרים-דלתא תטא. זֶהשוב שונה בבירור מן השיטה שלנו, מאז אנו מחשבים אמפליטודות מבוסס ידווה על מספר רב של סולמות תדר (תדירויות צעדי Δ (f) = 0.05 הרץ), וכתוצאה מכך הדיוק גבוה בהרבה. משך תקופת EEG בנפרד נתחה דומה הגדרתנו. Klausberger et al. 21 גם לעשות שימוש יחסי דלתא-תטא לניתוח הקלטות ארוך טווח EEG. עם זאת, ישנם שלושה הבדלים עיקריים לעומת הגישה שלנו: i) משך תקופת EEG הוא הרבה יותר, כלומר, לפחות 6 שעות; ii) יחס תטא-דלתא מוגדר 4, וזה הרבה יותר גבוה מאשר סף ביתנו, והיא קשורה להגדרות טווח תדרים שונות; ו- III) הגדרת הכח צפויה להתבסס על גישת FFT, אשר חסר דיוק גבוה, במיוחד עבור חלונות זמן קצרה מאוד (2 s, כלומר, 5 מחזורים עבור תנודות בתדירות של 2.5 הרץ). במקרים כאלה, הליך מבוסס ידווה הוא מומלץ יותר.מחקר שנערך על ידי קפלן ואח &#39;. 22 אך ורק מחושב הכוח תטא תוך התעלמות יחס כוח דלתא-תטא. לפיכך, קפלן להתקרב 22 לא יכולים להבדיל בין תהליכים תטא עשירית קוגניטיבי מלווים דלתא גבוהה או נמוכה. בפרוטוקול הבא, נוכל להציג גישה אדוה מבוססי האנליטית שלנו לנתח באופן מהימן תנודות תטא מאוד מאורגן בהקלטות EEG בהיפוקמפוס מעכברים. מאז הליך זה עובד באופן אוטומטי, זה יכול להיות מיושם על ערכות נתונים גדולות ומדידות ארוך טווח EEG.

<table><tbody><tr><td>קרפרופן (Rimadyl VET - Injektionsl&ouml; sung)</td><td>Pfizer</td><td>PZN 0110208208</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ הגדלה כירורגי דו-עיני</td> 20 מ"ל <td>Zeiss Stemi 2000</td><td>0000001003877, 4355400000000, 0000001063306, 4170530000000, 4170959255000, 4551820000000, 4170959040000, 4170959050000</td><td></td></tr><tr><td>Dexpanthenole (Bepanthen Wund- und Heilsalbe)</td><td>Bayer</td><td>PZN: 1578818</td><td></td></tr><tr><td>וילונות (סטריליים)</td><td>Hartmann</td><td>PZN 0366787</td><td></td></tr><tr><td>70% אתנול</td><td>קארל רוט</td><td>9065.5</td><td></td></tr><tr><td>0.3% / 3% תמיסת מי חמצן</td><td>סיגמא</td><td>95321</td><td>כפפות תמיסת מלאי 30%</td></tr><tr><td>(סטרילית)</td> <td>Unigloves</td><td>1570</td><td></td></tr><tr><td>צמנט גלאס יונומר שיניים</td><td>KentDental /NORDENTA</td><td>957 321</td><td></td></tr><tr><td>מעקר מכשירים כירורגיים מבוססי חום</td><td>FST</td><td>18000-50</td><td></td></tr><tr><td>מקדחה דנטלית מהירה</td><td>Adeor</td><td>SI-1708</td><td></td></tr><tr><td>מערכת נרקוטית אינהלציה (איזופלורן)</td><td>Harvard Apparatus GmbH</td><td>34-1352, 10-1340, 34-0422, 34-1041, 34-0401, 34-1067, 72-3044, 34-0426, 34-0387, 34-0415, 69-0230</td><td></td></tr><tr><td>איזופלורן</td><td>בקסטר 250 מ"ל</td><td>PZN 6497131</td><td></td></tr><tr><td>קטמין</td><td>פייזר</td><td>PZN 07506004</td><td></td></tr><tr><td>תמיסת רינגר חלב (סטרילית)</td><td>Braun</td><td>L7502</td><td></td></tr><tr><td>Nissl תמיסת צביעה</td><td>ארמין באק</td><td>רפידות BAA31712159</td><td></td></tr><tr><td>(סטריליות)</td><td>ReWa Krankenhausbedarf</td><td>2003/01</td><td></td></tr><tr><td>אלקטרודות פלדה וטונגסטן מצופות פארילן</td><td>FHC Inc., ארה"</td>ב <td>UEWLGESEANND</td><td></td></tr><tr><td>מסגרת סטריאוטקסית</td><td>Neurostar</td><td>51730M</td><td>הוזמנה ב-Stoelting</td></tr><tr><td>(כונן סטריאו-סטריאוטקסי ממונע חדש)</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>קלטות (סטריליות)</td> <td>BSN רפואי GmbH & Co. KG</td><td>626225</td><td></td></tr><tr><td>TA10ETA-F20</td><td>DSI</td><td>270-0042-001X</td><td>משדר תדר רדיו 3.9 גרם, 1.9 סמ"ק, טווח מתח כניסה & 2.5 mV, רוחב פס ערוץ (B) 1 - 200 הרץ, קצב דגימה נומינלי (f) 1,000 הרץ (f = 5B) טווח הפעלה בטמפרטורה 34 - 41 & deg; חיי סוללה באחריות C 4 חודשים</td></tr><tr><td>TL11M2-F20EET</td><td>DSI</td><td>270-0124-001X</td><td>משדר תדר רדיו 3.9 גרם, 1.9 סמ"ק, טווח מתח כניסה &plusmn; 1.25 mV, רוחב פס ערוץ (B) 1 - 50 הרץ, קצב דגימה נומינלי (f) 250 הרץ (f = 5B) טווח הפעלה בטמפרטורה 34 - 41 & deg; חיי סוללה באחריות C 1.5 חודשים</td></tr><tr><td>Vibroslicer 5000 MZ</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>5000-005</td><td></td></tr><tr><td>Xylazine (Rompun)</td> <td>Bayer</td><td>PZN: 1320422</td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks Inc.</td><td></td><td>תוכנת תכנות, מחשוב והדמיה</td></tr><tr>תוכנת <td>ניתוח סטטיסטי</td> <td>SPSS</td><td>IBM</td><td></td></tr></tbody></table>

זיהוי אוטומטי של תנודות תטא מאורגן ב murine eeg

Automatic Detection of Highly Organized Theta Oscillations in the Murine EEG

תטא פעילות נוצרת במערכת septohippocampal וניתן להקליט באמצעות אלקטרודות intrahippocampal עמוקות electroencephalography המושתלת (EEG) גישות radiotelemetry או לקשור מערכת. פרמקולוגית, תטא בהיפוקמפוס היא הטרוגנית (ראה התיאוריה הדואליסטית) והוא יכול להיות מובחן לתוך מסוג I תטא סוג II. תת EEG הבודד אלה קשורים למדינות קוגניטיביים והתנהגותיים ספציפיות, כגון עוררת, חקר, למידה וזיכרון, פונקציות אינטגרטיבי גבוהות וכו במחלות ניווניות כמו אלצהיימר, מבני ושינויים תפקודיים של מערכת septohippocampal יכול לגרום לפעילות תטא לקוית / תנודות. ניתוח כמוני התקן של EEG בהיפוקמפוס כולל ניתוח תדיר מבוסס Fast-פורייה- טרנספורמציה (FFT). עם זאת, הליך זה אינו מספק פרטים על פעילות תטא ב תנודות תטא כלליות מאוד מאורגנות בפרט. על מנת לקבל detaמידע iled על תנודות תטא מאוד מאורגן בהיפוקמפוס, פיתחנו גישה אנליטית חדשה. גישה זו מאפשרת כימות הזמן- וחסכונית של משך תנודות תטא מאוד מאורגן ומאפיינים ותדירותם.

<html> תטא הפעילות ניתן להקליט במגוון רחב של אזורים מערכת העצבים המרכזית (CNS). כאן, אנו מציגים ניתוח של תטא תנודות מן ההיפוקמפוס בעכברים. תנודות כאלה יכולים להתרחש במהלך מצבים התנהגותיים וקוגניטיביים שונים. מומלץ מאוד לנתח תטא תנודות תחת שני תנאים הספונטניים לטווח הארוך, משימה הקשורה לטווח קצר, ו פרמקולוגית-induced. איור 1 מדגים הקלטה CA1 intrahippocampal נציג בתנאים מבוקרים. אם החיה אינה נמצאת ספונטנית &quot;מדינת תטא,&quot...

פעילות תטא בהיפוקמפוס קשורה לשלבים קוגניטיביים והתנהגותיים ספציפיים. כאן, אנו מתארים שיטה אנליטית לאיתור תנודות תטא מאורגנות מאוד בתוך ההיפוקמפוס באמצעות גישה מבוססת תדר זמן (כלומר, ניתוח גלים).

זיהוי אוטומטי של תנודות תטא מאורגן ב Murine EEG

Theta activity is generated in the septohippocampal system and can be recorded using deep intrahippocampal electrodes and implantable ...

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא לנתח תנודות תטא (theta oscillations) מאורגנות מאוד המושרות באופן פרמקולוגי בעכברים, באמצעות רדיוטלמטריה של EEG להשתלה. מידע זה יכול לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום הנוירומדע המערכתי, כגון כיצד להשרות, לזהות ולכמת תנודות תטא מאורגנות מאוד ב-EEG של עכברים באמצעות הקלטות רדיוטלמטריות ארוכות טווח של EEG מההיפוקמפוס. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שהיא מסייעת לנתח תנודות תטא מאורגנות מאוד בהקלטות EEG רחבות היקף של היפוקמפוס עכברים.ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על הטיפול במחלות נוירופסיכיאטריות ונוירודגנרטיביות כגון מחלת אלצהיימר, מכיוון ששינויים בתדר, כגון dysrhythmia של גלי theta, קשורים לעיתים קרובות למחלה זו. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי dysrhythmia של גלי theta בהיפוקמפוס של עכברים, ניתן להחיל אותה גם על הקלטות EEG ממינים אחרים, כולל בני אדם לאחר התאמה. באופן כללי, אם הטקס הוא חדש, שיטה זו תתקשה, מכיוון שניתוח הזיהוי של תנודות theta דורש השתלה נכונה של אלקטרודות EEG ואינדוקציה של theta.לפני החדרת האלקטרודות, גרדו את ציפוי הפרילן (parylene) מהקצה. לאחר מכן, חברו באופן מכני את החלק החוץ-גולגולתי של אלקטרודה לסליל הפלדה הנירוסטה של המשדר, וקצרו אותם לאורך הנדרש.להשתלת משדר בתדר רדיו, הניחו עכבר שהורדם על שולחן הניתוח, והמשיכו להספקת isoflurane לבעל החיים באמצעות מסכת אף. ודאו את עומק ההרדמה על ידי בדיקת רפלקס צביטה בזנב, רפלקס צביטה בכף הרגל וקצב הנשימה. לאחר מכן, הסירו את שיער הגוף מהקרקפת וחטאו את הקרקפת הגולחת באמצעות 70% ethanol ותמיסת קרצוף מבוססת יוד.לאחר מכן, בצעו חתך בקו האמצע של קרקפת הראש, מהמצח ועד לאזור העורף, באמצעות סקאלפל. לאחר מכן, הכינו כיס תת-עורי בצד אחד של גב בעל החיים על ידי ביצוע דיסקציה של כלי דם באמצעות מספריים כירורגיים. לאחר מכן, הכניסו את המשדר לתוך הכיס התת-עורי והניחו את השארית של מוליכי המשדר הגמישים בתוך הכיס.לאחר מכן, קבע את הגולגולת באמצעות תפס אף. לאחר מכן, הנח את חיית הניסוי על המסגרת הסטריאוטקסיים. קבע את מוטות האוזניים.מרחו מי חמצן בריכוז 0.3% על הגולגולת כדי להסיר רקמות ולסייע בויזואליזציה של התפרים הגולגולתיים ושל נקודות ציון קרניומטריות כגון bregma ו-lambda. לאחר מכן, קדחו את החורים בקואורדינטות הנבחרות באמצעות מקדח נוירוכירורגי במהירות גבוהה, במצב ללא הפעלת לחץ ובמהירות מקסימלית. בחרו את האלקטרודות המתאימות וסטריליזו אותן באמצעות 70% ethanol לפני ההשתלה.יש לבחור את סוג האלקטרודה בקפידה בהתאם לדרישות הניסוי. בדרך כלל, אלקטרודות טונגסטן או פלדה אל-חלודה מצופות פרילן הן הנפוצות ביותר. לאחר מכן, קבע את האלקטרודות באמצעות מלט זכוכית-יונומר והמתן עד שהמלט יתקשה לחלוטין.לאחר מכן, סגרו את קרקפת הראש באמצעות תפריים רצופים (over and over sutures) מחומר תפירה לא נספג. לניהול כאבים לאחר הניתוח, ניתן carprofen תת-עורי פעם ביום למשך ארבעה ימים לאחר ההשתלה. אפשרו לבעל החיים להתאושש במשך 10 עד 14 ימים לפני ביצוע ההקלטות או ניסויי ההזרקה.בנוהל זה, הפעילו את משדר התדר הרדיו (radiofrequency transmitter) באמצעות המפסק המגנטי. בצעו הקלטות EEG ארוכות טווח מההיפוקמפוס למשך 24 עד 48 שעות לפחות. ניתוח של אמפליטודת ה-EEG ומאפייני תדר ה-EEG מההקלטות ארוכות הטווח מספק תובנה מפורטת לגבי התלות הצירקדית של תנודות תטא והקשר שלהן להתנהגויות ספציפיות ומצבים או משימות קוגניטיביות.עבור השראה פרמקולוגית של תנודות תטא, טפל את בעל החיים במתסקופולמין (methscopolamine) מראש כדי למנוע תגובות מוסקריניות פריפריאליות. לאחר מכן, ניתן לעכבר מנה בודדת של אורתן (urethane) או אגוניסט לקולטן מוסקריני כדי להביא להתחלת תנודות תטא. לאחר כ-60 דקות, הזרק אטרופין כדי להבדיל בין תנודות תטא מסוג שני, הרגישות לאטרופין, לבין תנודות תטא מסוג ראשון, שאינן רגישות לאטרופין.המשיכו בהקלטה. כדי לתקף את מיקום אלקטרודות ה-EEG, חתכו את אלקטרודות הנירוסטה והסירו את משדר התדר הרדיואי. לאחר מכן, השמידו את העכבר והוציאו את המוח מהגולגולת.כדי לתקף את מיקום האלקטרודות, הצמד את המוח שהוצא למחזיק הרקמה של Vibroslicer באמצעות דבק. חתוך את המוח לפרוסות קורונליות בעובי 100 micrometer. הצמד את הפרוסות לשקופיות זכוכית וצבע אותן ב-nissl blue בהתאם לנהלי היסטולוגיה סטנדרטיים.שלב את בעל החיים לניתוח רק כאשר הוא עומד בקריטריונים הנכונים להצבת אלקטרודות EEG. עבור אזור ה-CA1, קצה האלקטרודה העמוקה צריך להיות ממוקם בתוך שכבת הפירמידות של ה-CA1. העלה את נתוני ה-EEG.להלן מקטע EEG לדוגמה באורך 30 דקות. השתמש בפונקציית ה-complex Morlet wavelet, המוצגת כאן, לצורך ניתוח זמן-תדר. עבור ניתוח זמן-תדר, טווח התדרים נקבע בין 0.2 ל-12 Hz וגודל הצעד נקבע ל-0.1 Hz. תרשים זמן-תדר זה של מקטע ה-EEG, המקודד בצבעים, ממחיש את טווח תדרי ה-theta וה-delta העליון.כאן, מקטע EEG חולץ באורך של 2.5 שניות ומנותח עבור סגמנט תטא. מכיוון שהאמפליטודה המקסימלית בטווח התטא בחלוקה לזו שבטווח הדלתא העליון גדולה מ-1.5, סגמנט זה מסווג כמקטע תנודתי של תטא. דבר זה מבטיח שאמפליטודת התטא המקסימלית גבוהה בלפחות 50% מהאמפליטודה בפס הדלתא העליון במקטע ה-EEG שחושב.איור זה מציג את המתאם בין תנודות התטא המאורגנות מאוד לבין מדד זיהוי התטא בהקלטת EEG, שבאמצעותו ניתן לכמת את מקטעי תנודות התטא ולנתח אותם סטטיסטית. כאן מוצגים שני תקופות (epochs) של EEG באורך 2.5 שניות, שסווגו חזותית כמקטעים שאינם תטא ומקטעי תטא, בהתאמה. וכאן מוצג ניתוח זמן-תדר של מקטעי EEG מאזור CA1, המוצגים בגרפים המקבילים לעיל בטווח של 0.2 עד 12 Hz. כאשר האמפליטודה מקודדת בצבע, ניתוח הזמן-תדר של מקטע ה-EEG שאינו תטא מראה ארכיטקטורת תטא תנודתית רגילה ביחס לתדרים לאורך זמן.בעוד שהמקטע עם תנודות תטא מסונכרנות מאוד מאופיין בגלי תטא בעלי אמפליטודה גבוהה, קבועה ולא תנודתית, ובתדר כמעט קבוע של 6 Hz. היחס בין אמפליטודת התטא המקסימלית לאמפליטודת הדלתא המקסימלית הוא 1.25 במפה זו ו-4.67 במפה זו. הדבר מסווג בבירור תקופה זו של ה-EEG כמקטע EEG של תנודות תטא. לאחר רכישת מיומנות, ניתן לבצע טכניקה זו בשעה אחת אם היא מבוצעת כראוי.בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות נוספות, כגון ניתוח זמן-תדר של רצועות תדר אחרות או זיהוי אוטומטי של פרכוסים, כדי לענות על שאלות כמו האם רצועות EEG אחרות מושפעות, כיצד הן מצומדות וכיצד הן קשורות לעוררות-יתר עצבית. לאחר פיתוחה, סללה טכניקה זו את הדרך עבור חוקרים בתחום מדעי העצבים המערכתיים לבחון שינויים בארכיטקטורת תטא של ההיפוקמפוס במודלים של עכברים טרנסגניים, כגון מודלים של עכברים למחלת האלצהיימר. לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי הדרכים להשראת, זיהוי וניתוח של תנודות תטא מאורגנות מאוד.

automatic-detection-highly-organized-theta-oscillations-murine

Research

JoVE Journal

Behavior

התנהגות

סרטון זה מדגים פרוטוקול לוויסות תנודות תטא במודל עכבר מהונדס גנטית עם תעלות יונים רגישות לאור בנוירוני המחיצה המדיאלית GABAergic שלו. על ידי העברת פולסי אור להיפוקמפוס, הפרוטוקול נועד לסנכרן את הפעילות העצבית וליצור תנודות תטא, אשר נרשמות כפוטנציאלי שדה מקומיים.

מניפולציה סלקטיבית של תנודות תטא במודל עכבר

סרטון זה מדגים הקלטה של פעילות רשת עצבית קצבית, הידועה גם בשם תנודות תטא, בהיפוקמפוס מבודד. אלקטרודות מוכנסות לשכבות שונות ולמיקומים מרחביים שונים כדי לזהות ולנתח תנודות תטא. זה מראה את ההרכבים העצביים הייחודיים ואת הקישוריות של הרשת העצבית על פני שכבות שונות של ההיפוקמפוס.

הקלטה חוץ גופית של תנודות תטא בהיפוקמפוס העכבר

הרישום של אלקטרואנצפלוגרמה (EEG) ואלקטרומיוגרמה (EMG) בעכברים שמתנהגים בחופשיות הוא צעד קריטי למתאם התנהגות ופיזיולוגיה עם שינה וערות. הפרוטוקול הניסיוני המתואר כאן מספק מערכת מבוססת כבלים לרכישת הקלטות EEG ו-EMG בעכברים.

נוהל הקלטת פוליגרפים למדידת שינה בעכברים

תנודות תדירות גבוהה (HFOs) צמחו כסמנים ביולוגיים presurgical לזיהוי של אזור epileptogenic בילדים עם אפילפסיה עקשן רפואית. מתודולוגיה ההקלטה, זיהוי לא פולשנית, ולוקליזציה של HFOs עם electroencephalography הקרקפת סימולטני (EEG) ו מגנטו (MEG) מוצג.

תנודות תדירות גבוהה Interictal זוהו עם סימולטני מגנט ואת Electroencephalography כמו ביומרקר של אפילפסיה בילדים

מאמר זה מדגים את הביצועים של דיקור סיני, מודלים של אפילפסיה וניתוח שינה במכרסמים. מתוארים הליך הדיקור וזיהוי נקודות הדיקור. פילוקרפין או פנטילנטרזול (PTZ) משמשים לגרימת אפילפסיה. אלקטרוקורטיקוגרמה (ECoG), אלקטרומיוגרמה (EMG), טמפרטורת המוח ורישומי פעילות תנועתית משמשים לניתוח שינה.

מניפולציה של Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) ולישון חולדות ועכברים ידי דיקור

כאן, אנו מציגים פרוצדורות ניסוייות ואנליטיות כדי לתאר את הדינמיקה הזמנית של המשתנים העצביים והלבניים של שינה שאינה REM בעכברים, המווסתים את היענות השינה לגירויים אקוסטיים.

כימות אינפרה איטית דינמיקה של הספק ספקטרלי ואת קצב הלב בעכברים שינה

אנו מתארים את השימוש optogenetics והקלטות אלקטרופיזיולוגיות עבור מניפולציות סלקטיבי התנודות תטא בהיפוקמפוס (5-10 Hz) בעכברים להתנהג. היעילות של entrainment הקצב נעשה באמצעות שדה מקומי פוטנציאל. שילוב של באופטו - וניגוד pharmacogenetic מטפל מדידה efferent הסינכרון בהיפוקמפוס.

Optogenetic Entrainment התנודות תטא בהיפוקמפוס ב מתנהג עכברים

פרוטוקול זה מספק מקור פתוח, הידור תוכנית MATLAB שמייצר ספקטרוגרמות רב להתחדד עבור נתוני אלקטרונצלוגרפיה.

תוכנית ספקטרוגרמה מרובת להתחל במחשב לקבלת נתונים אלקטרונצלוגרפיים

באמצעות וידאו-EEG-א.ק.ג-אוקסימטריה-קפנוגרפיה בו זמנית, פיתחנו מתודולוגיה להערכת הרגישות של מודלים ארנב לפתח הפרעות קצב והתקפים עוררו. מערכת הקלטה חדשנית זו מקימה פלטפורמה לבדיקת היעילות והבטיחות של הטיפולים ויכולה ללכוד את המפל המורכב של אירועים רב מערכתיים שמגיעים לשיאם במוות פתאומי.

ניטור רב מערכתי לזיהוי התקפים, הפרעות קצב וקום נשימה בארנבים מאופקים מודעים

פרוטוקול זה פותח כדי ליצור מערכת אמינה ונגישה לרישום EEG של מכרסמים הנעים בחופשיות.

פרוטוקול חסכוני וזעיר פולשני לרישום אלקטרואנצפלוגרפיה כרונית מרובת אתרים בעכברים הנעים בחופשיות

למדו לזהות תנודות תטא מאורגנות ב-EEG של עכברים באמצעות טלמטריה רדיואלקטרונית מושתלת. השיטה משלבת ניתוח גלונים לניטור ארוך טווח של פעילות היפוקמפית ותורמת להבנת תפקודים קוגניטיביים ומחלות נוירודגנרטיביות.

זיהוי אוטומטי של תנודות תטא מאורגן ב Murine EEG

גלה סרטונים נוספים