מערכת הקלטה אלקטרואנצפלוגרפית בעלות נמוכה בשילוב עם סליל בגודל מילימטר כדי לגרות באופן טרנס-גולגולתי את מוח העכבר in vivo
26 במאי 2023
מערכת הקלטה אלקטרואנצפלוגרפית בעלות נמוכה בשילוב עם סליל בגודל מילימטר מוצעת להניע גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי של מוח העכבר in vivo. באמצעות אלקטרודות בורג קונבנציונליות עם מצע מערך מותאם אישית, גמיש ורב-אלקטרודות, ניתן לבצע הקלטה מרובת אתרים ממוח העכבר בתגובה לגירוי מגנטי טרנס-גולגולתי.
במדעי המוח, TMS ורישום EEG משמשים לעתים קרובות לקידום הבנתנו את המוח. TMS מבטיח במיוחד בשל היותו לא פולשני. שילוב TMS עם הקלטת EEG מאפשר לחוקרים לחקור רגישות, קישוריות ודינמיקה מרחבית-זמנית באזורים שונים במוח.
פרוטוקול זה נועד לפתח מערכת מדידת גירוי סימולטנית עבור ניסויי TMS-EEG עם בעלי חיים קטנים. מערכות אלה לא פותחו באופן נרחב, מה שאילץ את החוקרים ליצור מערכת לניסוי וטעייה בהתאם לדרישות הניסוי הייחודיות. גישה זו ניתנת להתאמה בקלות יכולה להיות מוגדרת במעבדות סטנדרטיות למדעי המוח, מה שהופך אותה לנגישה ומעשית יותר עבור חוקרים.
ממצאי מחקר זה יקדמו מחקר והבהרת מנגנונים העומדים מאחורי הפרעות ספציפיות בבעלי חיים קטנים, המהווים מודלים חיוניים למועמדים אנושיים. יתר על כן, מודלים אלה ישפרו את הבנתם את התנאים האנושיים ויסייעו להנחות את יצירתם של טיפולים והתערבויות יעילים יותר.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציע מערכת זולה להקלטת אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) בשילוב עם סליל בגודל מילימטרי להפעלת גרייה מגנטית טרנסקרניאלית (TMS) in vivo בעכברים. המערכת שואפת לקדם את ההבנה של פעילות המוח באמצעות הקלטות ממספר אתרים בתגובה ל-TMS, ובכך לאפשר לחוקרים לבחון עירור וקישוריות בין אזורי מוח שונים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מדעי המוח
- אלקטרופיזיולוגיה
- סטימולציה מגנטית טרנסקרניאלית (TMS)
רקע
- TMS ו-EEG משמשים לחקר תפקודי המוח באופן לא פולשני.
- מדידות סימולטניות של TMS-EEG משפרות את חקירת הדינמיקה המוחית.
- מערכות קיימות לבעלי חיים קטנים סובלות ממגבלות ודורשות פתרונות מותאמים אישית.
- מחקר זה מפתח מערכת מעשית וגמישה עבור מעבדות סטנדרטיות.
מטרת המחקר
- ליצור מערכת מדידה של גירוי סימולטני עבור TMS-EEG בבעלי חיים קטנים.
- לשפר את הנגישות והפרקטיקה למחקר במדעי המוח.
- להבהיר מנגנונים העומדים בבסיס הפרעות נוירולוגיות באמצעות מודלים של בעלי חיים קטנים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הקלטת אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) באמצעות מערך מולטי-אלקטרודות גמיש.
- מודל עכבר תחת הרדמה תוך-peritoneal להצבת האלקטרודות והסליל.
- נהלי ניתוח והגדרה מפורטים להצבה אופטימלית של האלקטרודות ומכשיר הגירוי.
- מפגשי הקלטה וגירוי באמצעות מחולל פונקציות ומערכת לרכישת נתונים.
תוצאות עיקריות
- הקלטות מוצלחות של גלי EEG בתגובה לצליל ול-TMS.
- תגובות בעלות קיטוב שלילי שנצפו לאחר גירוי קולי, עם וריאציות בהתאם לעוצמת הגירוי המגנטי.
- עלייה באמפליטודת השיא בהקלטות ה-EEG במתאם עם גירוי מוגבר.
- הנתונים ממחישים את יכולת המערכת למדוד תגובות מוחיות במהלך TMS.
מסקנות
- המחקר מדגים מערך מעשי לביצוע TMS-EEG סימולטני במכרסמים.
- מתודולוגיה זו פותחת נתיבים למחקר נוסף על מנגנונים מוחיים הקשורים להפרעות.
- צפויה הבנה משופרת של מצבים נוירולוגיים בבני אדם ושל טיפולים פוטנציאליים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
הקלטה סימולטנית של EEG וגירוי מגנטי טרנסקרניאלי (TMS) במודלים של בעלי חיים קטנים מאפשרת בחינה ישירה של עירור עצבי וקישוריות, ובכך תומכת בתיקוף יעדים בשלבים מוקדמים בקווי הפיתוח של התעשייה הנוירו-פרמצבטית. מערכת זו, בעלת עלות נמוכה ומספר אתרים, מאפשרת הערכה כמותית וניתנת לשחזור של תגובות מוחיות, ובכך מפחיתה עמימות מנגנונית ומגבירה את הביטחון הניבוי עבור גילוי תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS). נגישותה והיותה ניתנת להרחבה ממצבות אותה כפלטפורמה רב-פעמית עבור תהליכי עבודה של נוירופיזיולוגיה פרה-קלינית.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר מדידה ישירה של תגובות מעגלים עצביים להפרעה מבוקרת באמצעות TMS.
- תומך בתיקוף תפקודי של יעדי CNS באמצעות קריאות EEG כמותיות.
- מסייע בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי מיפוי דפוסי פעילות מוחית מרחבית-זמנית.
- משפר את הביטחון החזוי להמשך פיתוח של תרכובות נוירו-אקטיביות.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספקת פלטפורמת EEG רב-ערוצית ותקנית לסריקת תרכובות in vivo.
- מספקת פלטים אלקטרופיזיולוגיים כמותיים הניתנים לשחזור לצורך פיתוח בדיקות.
- תומכת ביכולת הרחבה ובשימוש חוזר בפלטפורמה עבור מטרות ומודלים מרובים של מערכת העצבים המרכזית (CNS).
- מאפשרת הערכה מהימנה של התערבויות פרמקולוגיות ונוירומודולטוריות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתאימה פרופילים של תגובה עצבית פרה-קלינית לסמנים ביולוגיים הרלוונטיים למחלה.
- שומרת על רצף משלב הגילוי המוקדם ועד לתיקוף פרה-קליני במודלים של בעלי חיים קטנים.
- תומכת בהחלטות קידום מותאמות סיכון המבוססות על נקודות קצה פונקציונליות של ה-CNS.
- מספקת נתונים רלוונטיים לטרנסלציה לצורך תיעוד ומיון של פורטפוליו ה-CNS.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
מערכת זו משתלבת ברצף הגילוי, החל מבדיקת השערות ראשונית דרך זיהוי מובילים (leads) ועד לתיקוף פרה-קליני עבור תוכניות למערכת העצבים המרכזית (CNS).
- ביולוגיה של גילוי: מאפשרת בחינה מונחית-השערה של מעגלים עצביים ומעורבות מטרה.
- סריקה: מספקת פלטי EEG כמותיים ומוכנים לבדיקה לצורך הערכת תרכובות ומכשירים.
- אנליזה: תומכת בהשוואה סטטיסטית של תגובות שinduced על ידי גרייה בתנאים ניסויים שונים.
- מחקר תרגומי: מגשר בין ממצאים מכניסטיים במכרסמים לנקודות סיום רלוונטיות למערכת העצבים המרכזית בבני אדם.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמה גמישה ובעלות נמוכה הניתנת להתאמה לצרכי מו"פ מגוונים בתחום הנוירו-פרמצבטיקה.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי ומפחית את אי-הוודאות המכניסטית בתיקוף מטרות במערכת העצבים המרכזית (CNS).
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של זרימות עבודה של EEG-TMS מרובה אתרים לצורך הדירות ויכולת הרחבה.
- ערך אסטרטגי: מאפשר קבלת החלטות מושכלת של go/no-go וניהול יעיל של הון בפורטפוליו של CNS.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכון ובקידום של נכסים נוירו-אקטיביים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בניתוחים בבעלי חיים קטנים ובנוירופיזיולוגיה.
- נדרש גישה למכשור בסיסי לאלקטרופיזיולוגיה ומערכות לרכישת נתונים.
- דורש סטנדרטיזציה בין-צוותית של מיקומי האלקטרודות ושל פרוטוקולי הגירוי.
- ניתן להתאמה למודלים שונים של מכרסמים ולפרגדימות ניסיוניות שונות.
- מגבלות פוטנציאליות כוללות שונות בתגובות של בעלי החיים וצורך בהתאמה אישית של הפרוטוקול.
