Name: Rilevamento automatico di altamente organizzati Theta oscillazioni del Murine EEG (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: Scopri come analizzare le oscillazioni theta altamente organizzate nell'EEG murino usando la radiotelemetria EEG impiantabile. Questo metodo permette di studiare l'attività cerebrale nel tempo e le sue implicazioni nelle malattie neurodegenerative.

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Gli autori desiderano ringraziare la Dott.ssa Christina Ginkel (Centro Tedesco per le Malattie Neurodegenerative, DZNE) e il Dott. Robert Stark (DZNE) per la loro assistenza nell'allevamento e nella salute degli animali. Questo lavoro è stato sostenuto finanziariamente dall'Istituto federale per i farmaci e i dispositivi medici (Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM), Bonn, Germania.

Tutti sperimentazione animale è stata eseguita secondo le linee guida del Consiglio locale e istituzionale su Animal Care (Università di Bonn, BfArM, LANUV, Germania). Inoltre, tutti sperimentazione sugli animali è stata effettuata in conformità con la legislazione superiore, ad esempio, la direttiva del Consiglio Comunità europee del 24 novembre 1986 (86/609 / CEE), o la legislazione regionale o nazionale individuale. sforzo specifico è stato fatto per ridurre al minimo il numero di animali utilizzati, nonché le loro sofferenze. 1. L&#39;alloggio e EEG condizioni di registrazione animali <ol><li> topi Casa in filtro-top gabbie o usano gabbie individualmente ventilate. </li><li> Trasferire i topi dalla struttura animale di armadi ventilati nelle camere di laboratorio speciali che sono appropriati per gli animali impiantati e registrazioni telemetrici. </li><li> Eseguire tutte le sperimentazioni sugli animali, tra cui elettrodi EEG impianto e le successive registrazioni, in condizioni standardizzate (22 ° C temtemperatura, / 12 h ciclo di 12 h di luce-buio, 50-60% di umidità relativa, l&#39;attenuazione del rumore, ecc) 18. </li><li> Prima dell&#39;impianto trasmettitore a radiofrequenza, gli animali di casa in gruppi di 3 - 4 in chiaro di tipo II gabbie in policarbonato, con cibo e acqua ad libitum. Non isolare singoli topi, in quanto ciò può causare stress e interferire con la successiva sperimentazione e risultati. </li><li> Non utilizzare condizioni abitative aperte, ma usare armadi ventilati invece durante la sperimentazione e la registrazione. </li></ol> 2. radiotelemetrico EEG impianto di elettrodi e EEG Recordings <ol><li> Anestetizzare i topi utilizzando narcotici di iniezione, per esempio, ketaminehydrochloride / xylazinehydrochloride (100/10 mg / kg, per via intraperitoneale, ip) o stupefacenti inalazione, ad esempio, isoflurano 17, 18. <ol><li> Per la narcosi isoflurano, posizionare il mouse in una induzione cHamber con 4-5% isoflurano e 0,8-1% di ossigeno o CarboGen (5% di CO 2 e il 95% O 2). </li><li> Inserire una maschera di silicio sul naso / bocca dell&#39;animale per controllare la profondità desiderata di anestesia ed evitare l&#39;esposizione sperimentatore di isoflurano utilizzando un sistema di evacuazione fumi. </li><li> Utilizzare anestetici iniettabili, per esempio, esketaminhydrochloride (100 mg / kg, ip) e xylazinehydrochloride (10 mg / kg, ip), se anestesia per inalazione non è disponibile. </li><li> Monitorare la profondità dell&#39;anestesia controllando il pizzico reflex coda, piedi pizzico reflex, e la frequenza respiratoria. Si noti che la respirazione artificiale mediante intubazione tracheale non è necessaria nei topi. </li></ol></li><li> Impianto del trasmettitore a radiofrequenza in un sacchetto sottocutanea sul dorso dell&#39;animale. <ol><li> Rimuovere il corpo capelli dal cuoio capelluto e pretrattare il cuoio capelluto rasata con due disinfettanti, vale a dire, il 70% di etanolo e uno scrub a base di iodio. </li><li> Usando un bisturi, fareun&#39;incisione mediana sul cuoio capelluto dalla fronte alla regione nucheal. </li><li> Partendo dall&#39;incisione nucale, preparare una sacca sottocutanea su un lato della parte posteriore dell&#39;animale eseguendo una dissezione smussata con le forbici chirurgiche o una sonda chirurgica. </li><li> Inserire il trasmettitore nel sacchetto sottocutaneo e depositare la lunghezza in eccesso del trasmettitore flessibile conduce nel sacchetto pure. Prestare particolare attenzione alla prevenzione di contaminazione del sito chirurgico e l&#39;impianto trasmettitore. Correttamente isolare sterile da aree non sterili con tende. </li></ol></li><li> Posto l&#39;animale sperimentale sul telaio stereotassico, ad esempio, un dispositivo stereotassico 3D computerizzato. Fissare il cranio con una pinza il naso e le orecchie bar. </li><li> Pretrattare il cranio con 0,3% H 2 O 2 per rimuovere ulteriormente il tessuto dal cranio e per illuminare le suture craniche e punti di riferimento craniometrics, bregma e lambda. </li><li> fori alle coordinate di scelta(Vedi punto 2.6) utilizzando un trapano neurochirurgia ad alta velocità in una modalità priva di pressione alla massima velocità. NOTA: foratura senza pressione evita la svolta improvvisa della testa di perforazione e danni alla corteccia. Per una craniotomia, si raccomanda un neurochirurgico trapano ad alta velocità. Scegliere diametri standard drill-testa di 0,3 - 0,5 mm, a seconda del diametro dell&#39;elettrodo. </li><li> selezionare con attenzione il tipo di elettrodo, considerando l&#39;impedenza, diametro, rivestimento, ecc NOTA: tungsteno parylene a polvere o in acciaio inossidabile elettrodi sono i più comuni. I tipi di elettrodi devono essere scelti a seconda delle esigenze sperimentali. Come una manovra preventiva, sterilizzare punte degli elettrodi prima dell&#39;impianto utilizzando il 70% di etanolo. Si noti che il rivestimento dell&#39;elettrodo non consente la sterilizzazione a caldo. </li><li> Per intrahippocampal registrazioni CA1 EEG, praticare un foro stereotaxically alle seguenti coordinate: bregma, -2 mm; mediolaterale, 1,5 mm (emisfero destro); dorsoventrale, a 1,3 mm (target regione: cornu Ammonis (CA1) strato piramidale). Per l&#39;elettrodo di riferimento, praticare un foro al di sopra della corteccia cerebellare alle seguenti coordinate stereotassica: bregma, -6.2 mm, mediolaterale, 0 millimetri; dorsoventrale, 0 mm. NOTA: L&#39;elettrodo cerebellare funge da elettrodo pseudoreference, come il cervelletto è una regione del cervello piuttosto silenziosa. Le coordinate stereotassica sono stati ottenuti da un atlante del cervello del mouse standard. </li><li> Prima dell&#39;inserimento degli elettrodi, li abbreviare la lunghezza desiderata. Meccanicamente ritagliare la parte extracranial dell&#39;elettrodo alla spirale in acciaio inox del trasmettitore. NOTA: saldatura dovrebbe essere evitata, in quanto ciò può introdurre rumore sostanziale nel sistema. </li><li> Attaccare l&#39;elettrodo al braccio verticale del dispositivo stereotassico e inserire l&#39;elettrodo secondo le suddette coordinate stereotassica. </li><li> Fissare gli elettrodi utilizzando cemento vetroionomerico e attendere che il cemento è completamente indurito. </li><li> Chiudere il cuoio capellutoutilizzando over-e-oltre suture con non assorbibile 5-0 o 6-0 materiale di sutura. </li><li> Per la gestione del dolore post-operatorio, amministrare carprofen (5 mg / kg, per via sottocutanea, sc) una volta al giorno per 4 giorni consecutivi post-impianto. Si noti che carprofen deve essere iniettato prima incisione iniziale (fase 2.2.2). </li><li> Consentire agli animali di recuperare per 10 - 14 giorni dopo l&#39;impianto prima che le registrazioni e / o esperimenti di iniezione vengono avviati. </li></ol> 3. Le registrazioni spontanee di Theta Oscillazioni e farmacologica induzione <ol><li> Attivare il trasmettitore a radiofrequenza con l&#39;interruttore magnetico. Posto l&#39;animale con la sua gabbia casa sul piatto ricevitore. Eseguire registrazioni EEG dell&#39;ippocampo a lungo termine per almeno 24-48 ore. NOTA: L&#39;analisi di EEG ampiezza e caratteristiche di frequenza EEG di registrazioni a lungo termine fornisce una visione dettagliata della dipendenza circadiano delle oscillazioni theta e la loro associazione con la specifica del comportamento eCondizioni cognitivo / attività. Sempre combinare registrazioni EEG con monitoraggio video degli animali da esperimento. </li><li> Per l&#39;induzione farmacologica del theta oscillazioni, somministrare una dose singola di uretano (800 mg / kg ip) o una singola dose di un agonisti del recettore muscarinico, ad esempio pilocarpina (10 mg / kg ip), arecolina (0,3 mg / kg ip) o oxotremorina (0,03 mg / kg ip). Pretrattare topi con N-Metylscopolamine (0,5 mg / kg ip) per evitare reazioni muscarinici periferici. Appena sciogliere tutti i farmaci in soluzione 0,9% di NaCl o Ringer. NOTA: dosaggi più alti di agonisti dei recettori muscarinici potrebbero causare induzione sequestro negli animali da esperimento. ritengono inoltre che i dosaggi qui riportati rappresentano punti di riferimento che richiedono studi dose-effetto precedenti nella linea di topi sotto inchiesta. Si noti che uretano è un mutageno e carcinogeno che richiede adeguate precauzioni di stoccaggio e movimentazione. </li><li> Iniettare atropina (50 mg / kg, ip) per differenziare atropina sensibili di tipo IIdal tipo atropina-insensitive che theta oscillazioni. NOTA: Il dosaggio atropina è di nuovo specie- e strain-dipendente e richiede la preventiva valutazione dose-effetto. Il punto di tempo ottimale di iniezione atropina dipende dalle farmacodinamica di agonisti dei recettori muscarinici. Per l&#39;identificazione di tipo II theta, iniezione atropina è consigliato 1 ora dopo la somministrazione di uretano. </li><li> Cercate di evitare la successiva applicazione di diversi farmaci, come la somministrazione di farmaci sistemici altera trascrizionale e traslazionale modelli globali che influenzano le successive registrazioni EEG. Si noti che di breve durata theta oscillazioni può anche essere indotta da stimoli sensoriali, come il fanalino posteriore o la zampa-pizzicare. </li><li> Estratto / set di dati rappresentativi esportazione EEG del pre-fase (baseline) e la fase post-iniezione dalla registrazione EEG totale come file ASCI o TXT, considerando la farmacocinetica dei farmaci applicati e le esigenze del singolo protocollo di studio. </li></ol> 4.Validazione di EEG Posizionamento degli elettrodi <ol><li> Euthanize animali mettendoli in una camera di incubazione e introdurre 100% di anidride carbonica. Utilizzare un tasso di riempimento del 10-30% del volume della camera per min addizionata con anidride carbonica all&#39;aria esistente nella camera di incubazione; questo si tradurrà in rapida incoscienza con minimo stress agli animali. </li><li> Rimuovere il mouse dalla camera di una volta si verifica un arresto respiratorio e colore degli occhi sbiaditi persiste per 2-3 minuti. </li><li> Tagliare gli elettrodi in acciaio inox e espiantare il trasmettitore a radiofrequenza. Decapitare il mouse utilizzando forbici o una ghigliottina e rimuovere il cervello dal neurocranio dalla manipolazione delicata con le forbici e pinze chirurgiche. </li><li> Fissare i cervelli in paraformaldeide al 4% in tampone fosfato (PBS) (pH 7,4) durante la notte. Per crioprotezione, trasferire il cervello e il 30% di glucosio e loro conservazione a 4 ° C fino ad ulteriore lavorazione. NOTA: Paraformaldeide è considerato pericoloso dal 2012 OSHA HazARD Communication Standard (29 CFR 1910.1200). Prendere le precauzioni necessarie: utilizzare dispositivi di protezione personale, garantire una ventilazione adeguata ed evitare la formazione di polvere. Inoltre, rimuovere le fonti di accensione e prendere misure precauzionali contro le scariche elettrostatiche. Paraformaldeide non deve essere disperso nell&#39;ambiente. </li><li> Montare il cervello estratto sul supporto del tessuto di un criostato con un adesivo e tagliare il cervello in 40 - 75 micron fette coronali. Montare le fette su vetrini e macchiare con Nissl blu utilizzando la procedura standard di istologica; questa procedura visualizzerà il canale ramo che riflette la posizione degli elettrodi precedente. Si noti che è anche possibile tagliare fette coronali dal cervello nativa utilizzando un vibroslicer </li><li> Incorporare solo quegli animali che soddisfano corrette EEG criteri di posizionamento degli elettrodi; per la regione CA1, la punta dell&#39;elettrodo profondo deve essere localizzata all&#39;interno dello strato CA1 piramidale. </li></ol><ol><li> Record CA1 EEG intrahippocampal con una frequenza di campionamento adeguato, senza a priori filtro di cut-off. NOTA: La frequenza di campionamento, che è specifico per il trasmettitore, determina il limite di frequenza superiore dell&#39;analisi EEG. </li><li> Elaborare i dati registrati con un software di analisi. Programma tempo-frequenza di analisi e calcoli con le procedure di misura per l&#39;adeguato controllo dei metodi di analisi (Figura 5) 20. </li><li> Tagliare il EEG registrato in sezioni con una lunghezza di 1 ora ciascuna. Utilizzare processori per computer veloci, dal momento che il tempo di calcolo è alto. Inoltre, fare uso di software che può parallelizzare calcolo su più kernel 20. </li></ol> 6. Analisi dei dati di EEG <ol><li> Analizzare i segmenti di dati utilizzando un complesso Morlet wavelet per calcolare sia la frequenza e l&#39;ampiezza delle oscillazioni. NOTA: Questo Wavelet (ad esempio, Ψ (x) = (π b)(- 1/2) exp (2 i π c x) exp (-x 2 / b), dove b è il parametro di larghezza di banda, c la frequenza centrale e l&#39;unità immaginaria i) è stato spesso applicato in letteratura per studiare EEG dati, in quanto garantisce risoluzione ottimale sia nella frequenza e di tempo 23, 24. </li><li> Utilizzare una frequenza parametro della larghezza di banda e al centro che in particolare i pesi la risoluzione di frequenza di distinguere le differenze di frequenza a livello di 0,1 Hz, pur non trascurando una risoluzione temporale sufficiente. NOTA: i processi neuronali nella banda gamma sono di breve durata 25, e questo può anche essere vero per theta ritmi. Pertanto, l&#39;approccio analitico deve considerare adeguata risoluzione temporale. </li><li> Analizzare i dati EEG nella gamma di frequenze tra 0,2 - 12 Hz, con un passo di integrazione di 0,1 Hz, quindi anche il delta tipica, lata, e frequenza alfa gamme. </li><li> Impostare un, strumento analitico complesso automatizzato per l&#39;elaborazione dell&#39;architettura di frequenza Theta, che può sostituire un controllo visivo del livello theta oscillazioni; questa procedura si chiama il metodo di rilevamento theta (TDM). </li><li> Calcola il quoziente della massima ampiezza nella gamma di frequenza theta (3,5-8,5 Hz) e l&#39;ampiezza massima nella gamma di frequenza delta superiore (2-3,4 Hz) per le finestre di tempo di 2,5 s ogni. NOTA: Il valore di questo quoziente serve come misura per decidere se si è verificata una oscillazione theta. La definizione della gamma di frequenza theta può variare a seconda dello stato e neuroanatomica circuiteria / sistema funzionale da analizzare. </li><li> Classificare un segmento come &quot;epoca oscillatorio theta,&quot; se il rapporto calcolato nel corso di questo segmento è superiore a 1,5. NOTA: Ciò garantisce che l&#39;ampiezza massima theta è maggiore almeno del 50% rispetto alla ampiezza nella banda delta superiore durante la relativa 2.5 s EEGsegmento. Si noti che il rapporto potrebbe essere necessario adattamento seconda linea e / o la specie utilizzata. Un intervallo di 2,5 s rappresenta una durata minima per una oscillazione theta, impedisce rilevamenti di falsi positivi di certe epoche rumorosi, e si trova all&#39;interno delle definizioni serie di altre pubblicazioni 19, 26. La gamma di frequenza delta superiore serve come una banda di frequenza controllo perché fisiologicamente rilevante attività delta appare durante epoche non-theta, per esempio, durante il sonno a onde lente, che è altamente inumidito durante l&#39;attività theta. </li><li> Ripetere questa procedura per tutte le sezioni 1 h; Pertanto, ogni sezione è costituita da 1.440 segmenti EEG con lunghezze di 2,5 s ogni. </li><li> Statisticamente valutare i dati delle epoche di oscillazione theta identificati. </li><li> Calcolare le statistiche dei tempi di durata totale di rilevati theta epoche; gruppi distinti o predefiniti; cicli, come la luce / buio; e altri parametri. NOTA: STATIstica può includere t-test, ANOVA, MANOVA o, a seconda della variabile, il numero di gruppi, le condizioni, etc. </li><li> Calcolare le statistiche di ampiezza delle epoche theta identificati, ma soltanto nella gamma di frequenza theta (3.5 - 8.5 Hz). </li><li> Valutare le statistiche della frequenza delle epoche theta identificati, ma soltanto nella gamma di frequenza theta (3.5 - 8.5 Hz). NOTA: La frequenza theta di un&#39;epoca theta è definita come la frequenza appartenente alla massima ampiezza theta di un&#39;epoca theta. </li></ol>

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Theta attività è di importanza centrale nella neurofisiologia sistemica. Si può osservare in diverse regioni del cervello, particolarmente nell&#39;ippocampo, dove è relativo a stati comportamentali e cognitivi specifici. Inoltre, dell&#39;ippocampo theta può essere farmacologicamente differenziato in tipo atropina sensibili II e atropina-insensibile tipo I theta. Tipo I è pensato per essere collegato con la locomozione, come camminare o correre 27, 28,</su...

Theta attività nel cervello è correlato a diversi stati cognitivi e funzionali, tra cui l&#39;eccitazione, l&#39;attenzione, il movimento volontario, comportamento esplorativo, comportamento attenzione, l&#39;apprendimento e la memoria, l&#39;integrazione somatosensoriale, e rapid eye movement (REM) del sonno 1, 2. Principalmente, theta attività come un&#39;entità ritmica può essere generato in varie regioni cerebrali ed è altamente organizzato e sincronizzato come theta oscillazioni. Qui di seguito, ci concentreremo sull&#39;analisi e la quantificazione delle attività theta / oscillazioni che si generano all&#39;interno del sistema septohippocampal 3, 4. All&#39;interno del setto, GABAergici, progetto glutamatergici e neuroni colinergici per l&#39;ippocampo e contribuire alla l&#39;avvio e il mantenimento di theta comportamento oscillatorio. C&#39;è una discussione in corso sul fatto che le oscillazioni theta dell&#39;ippocampo sono iniziati nel setto, vale a dire, </em&gt; Il modello del setto pacemaker ippocampale seguace, (teoria extrahippocampal) o intrinsecamente all&#39;interno dell&#39;ippocampo (teoria intrahippocampal) 5, 6, 7. Indipendentemente dalla loro origine, le oscillazioni theta dell&#39;ippocampo sono stati nel centro di interesse per anni, in particolare nei modelli di topi transgenici. Questi modelli consentono l&#39;impianto di elettrodi EEG profonde e per la registrazione delle oscillazioni theta dell&#39;ippocampo sotto specifici compiti cognitivi e comportamentali 8. oscillazioni theta dell&#39;ippocampo sono eterogenei in natura. Sulla base della cosiddetta teoria dualistica di theta oscillazioni, si può distinguere tra atropina sensibile di tipo II theta e atropina-insensitive tipo I theta 9, 10, 11. Quest&#39;ultimo può tipicamente essere indotta da M muscarinici 1 / M per esempio, arecolina, pilocarpina, e uretano. Tuttavia, uretano è un farmaco multi-target che, oltre all&#39;attivazione muscarinici, esercita anche effetti complessi su altre entità canali ionici. Per il tipo II theta, il percorso muscarinico prevede l&#39;attivazione di M 1 / M 3 ed una successiva G q / 11 (Gα) l&#39;attivazione mediata della fosfolipasi C β 1/4 (PLCβ 1/4), inositolo trifosfato (InsP 3) , diacylglycerole (DAG), Ca 2+, e la proteina chinasi C (PKC). Il ruolo di PLCβ 1 e 4 PLCβ in thetagenesis è stato convalidato in studi knock-out utilizzando PLCβ1 - / - e PLCβ4 - / - mice espositrici una perdita completa o attenuazione significativa di theta oscillazioni 12, 13, 14. M aggiuntivo 1, M 3 e M 5 bersagli a valle (channels / correnti) della cascata di segnalazione muscarinico comprendono vari conduttanze, come tipo M K + canale (K M) tramite voltaggio-dipendenti K + canale (K v 7); lento dopo iperpolarizzazione K + canale (Ks AHP); fuoriuscire K + canale (K perdite), probabilmente attraverso TWIK-correlato K acido-sensibili + canale (TASK1 / 3); corrente cazione (I CAT), probabilmente attraverso il canale di perdite Na + (NALCN); e mi h tramite iperpolarizzazione e nucleotidici gated canali ciclici (HCN). Inoltre, sono stati segnalati i recettori M 2 / M 4 dell&#39;acetilcolina (AChR) di interferire con raddrizzatore verso l&#39;interno K + canale 3.1 (K ir 3.1) e verso l&#39;interno raddrizzatore K + canale 3.2 (K ir 3.2) 15. Attualmente, disponibile in commercio software analitico consente per l&#39;analisi rapida FFT a base di frequenza, ad esempio, l&#39;analisi di potenza (P, mV 2)o densità spettro di potenza (PSD, mV 2 / Hz). Potenza o densità spettro di potenza (PSD) analisi della gamma di frequenze theta contiene solo una panoramica globale della sua attività. Tuttavia, al fine di ottenere una visione dettagliata l&#39;attività theta cognitive e del comportamento legati, l&#39;analisi delle oscillazioni theta altamente organizzati è obbligatoria. La valutazione delle oscillazioni theta altamente organizzati è di fondamentale importanza nel campo delle malattie neurodegenerative e neuropsichiatriche. La maggior parte degli studi sulle malattie sperimentali sono svolte in modelli di topi transgenici che utilizzano altamente sofisticati approcci neurochirurgici per registrare la superficie epidurale e EEG intracerebrali profonde. Queste tecniche comprendono entrambi i sistemi cavezza 16 e configurazioni radiotelemetrico 17, 18. oscillazioni theta possono essere registrati come oscillazioni theta spontanee e comportamentali legati in condizioni di registrazione a lungo termine. Inoltre, theta oscillazioni possono essere recorded dopo induzione farmacologica, ma anche in seguito l&#39;esposizione di animali per attività comportamentali o cognitivi o di stimoli sensoriali, come la coda di pizzicare. Approcci presto per caratterizzare theta oscillazioni sono stati descritti da Csicsvari et al. 19. Gli autori progettato uno strumento semi-automatizzato per l&#39;analisi theta breve termine (15 - 50 min), che non è adatto per registrazioni EEG lungo tempo. Il nostro metodo, descritto qui, consente l&#39;analisi della registrazione EEG a lungo termine&gt; 48 h 20. Csicsvari et al. 10 indicato anche il rapporto theta-delta, ma nessuna soglia per la determinazione di oscillazioni theta altamente organizzati è fornito. Le definizioni delta e theta gamma corrispondono le nostre definizioni gamma di frequenza. Dato che non è esplicitamente menzionato, si presume che un metodo basato su FFT viene utilizzato da Csicsvari et al. calcolare la potenza delle bande di frequenza theta-delta. Questonuovo differisce chiaramente dal nostro metodo, poiché si calcola ampiezze wavelet basata su un gran numero di scale di frequenza (frequenza passaggi Δ (f) = 0.05 Hz), con conseguente precisione molto maggiore. La durata dell&#39;epoca EEG singolarmente analizzato è simile alla nostra definizione. Klausberger et al. 21 anche fare uso di rapporti theta-delta per l&#39;analisi delle registrazioni EEG a lungo termine. Tuttavia, ci sono tre principali differenze rispetto al nostro approccio: i) la durata dell&#39;epoca EEG è molto più lungo, cioè almeno 6 s; ii) il rapporto theta-delta è impostato a 4, che è molto superiore nostra soglia, ed è relativo a diverse definizioni gamma di frequenza; e iii) la definizione di potenza possa essere basata su un approccio FFT, che manca di alta precisione, in particolare per le finestre di tempo molto brevi (2 s, cioè, 5 cicli di oscillazioni con frequenza di 2,5 Hz). In tali casi, una procedura basata su wavelet è più raccomandabile.Uno studio condotto da Caplan et al. 22 esclusivamente calcolato potere theta ignorando il rapporto potenza theta-delta. Così, la Caplan avvicinarsi 22 non può distinguere tra processi cognitivi ricco theta accompagnati da un delta alta o bassa. Nel seguente protocollo, presenteremo il nostro approccio analitico wavelet-based per analizzare in modo affidabile le oscillazioni theta altamente organizzati nelle registrazioni EEG ippocampali da topi. Poiché questa procedura funziona automaticamente, può essere applicato a grandi insiemi di dati e misurazioni EEG a lungo termine.

<table><tbody><tr><td>Carprofene (Rimadyl VET - Injektionsl&ouml; Pfizer</td><td></td> <td>PZN 0110208208</td><td>Microscopio</td></tr><tr><td>chirurgico binoculare</td> da 20 ml <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>teli (sterili)</td><td>Hartmann</td><td>PZN 0366787</td><td></td></tr><tr><td>70% etanolo</td><td>Carl Roth</td><td>9065.5</td><td></td></tr><tr><td>0,3% / 3% soluzione di perossido di idrogeno</td><td>Sigma</td><td>95321</td><td>30% soluzione madre</td></tr><tr><td>guanti (sterili)</td><td>Unigloves</td><td>1570</td><td></td></tr><tr><td>vetro dentale ionomerico cemento</td><td>KentDental /NORDENTA</td><td>957 321</td><td></td></tr><tr><td>sterilizzatore per strumenti chirurgici a base di calore</td><td>F.S.T.</td><td>18000-50</td><td></td></tr><tr><td>trapano odontoiatrico ad alta velocità</td><td>Adeor</td><td>SI-1708</td><td></td></tr><tr><td>Sistema narcotico per inalazione (isoflurano)</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>Isoflurano</td><td>Baxter 250 ml</td><td>PZN 6497131</td><td></td></tr><tr><td>Ketamina</td><td>Pfizer</td><td>PZN 07506004</td><td></td></tr><tr><td>Soluzione di Ringer lattato (sterile)</td><td>Braun</td><td>L7502</td><td></td></tr><tr><td>Soluzione colorante Nissl</td><td>Armin Baack</td><td>BAA31712159</td><td></td></tr><tr><td>cuscinetti (sterili)</td><td>ReWa Krankenhausbedarf</td><td>2003/01</td><td></td></tr><tr><td>Elettrodi in acciaio e tungsteno rivestiti in parylene</td><td>FHC Inc., USA</td><td>UEWLGESEANND</td><td></td></tr><tr><td>telaio stereotassico</td><td>Neurostar</td><td>51730M</td><td>ordinato da Stoelting</td></tr><tr><td>(Stereo Drive-New Motorized Stereotaxic)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>nastri (sterili)</td><td>BSN medical GmbH & Co. KG</td><td>626225</td><td></td></tr><tr><td>TA10ETA-F20</td><td>DSI</td><td>270-0042-001X</td><td>Trasmettitore a radiofrequenza 3,9 g, 1,9 cc, intervallo di tensione di ingresso & plusmn; 2,5 mV, larghezza di banda del canale (B) 1 - 200 Hz, frequenza di campionamento nominale (f) 1.000 Hz (f = 5B) intervallo di funzionamento della temperatura 34 - 41 &deg; C durata della batteria garantita 4 mesi</td></tr><tr><td>TL11M2-F20EET</td><td>DSI</td><td>270-0124-001X</td><td>Trasmettitore a radiofrequenza 3,9 g, 1,9 cc, intervallo di tensione di ingresso &ampmn; 1,25 mV, larghezza di banda del canale (B) 1 - 50 Hz, frequenza di campionamento nominale (f) 250 Hz (f = 5B) intervallo di funzionamento della temperatura 34 - 41 &deg; C garanzia durata della batteria 1,5 mesi</td></tr><tr><td>Vibroslicer 5000 MZ</td><td>Microscopia elettronica Sciences</td><td>5000-005</td><td></td></tr><tr><td>Xilazina (Rompun)</td><td>Bayer</td><td>PZN: 1320422</td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks Inc.</td><td></td><td>software di programmazione, calcolo e visualizzazione</td></tr><tr><td>SPSS</td><td>Software di analisi statistica</td> <td>IBM</td><td></td></tr></tbody></table>

rilevamento automatico di altamente organizzati theta oscillazioni del murine eeg

Automatic Detection of Highly Organized Theta Oscillations in the Murine EEG

Theta attività è generato nel sistema septohippocampal e può essere registrato utilizzando elettrodi intrahippocampal profonde e elettroencefalografia impiantabile (EEG) Radiotelemetry o di sistema tether approcci. Farmacologicamente, dell&#39;ippocampo theta è eterogenea (vedi teoria dualistica) e può essere differenziato in tipo I e tipo II theta. Questi singoli sottotipi EEG sono legati a specifici stati cognitivi e comportamentali, come l&#39;eccitazione, l&#39;esplorazione, l&#39;apprendimento e la memoria, funzioni integrative superiori, ecc malattie neurodegenerative come l&#39;Alzheimer, strutturali ed alterazioni funzionali del sistema septohippocampal può risultare in attività theta compromessa / oscillazioni. Un&#39;analisi quantitativa standard del dell&#39;ippocampo EEG include un Fast-Fourier-Transformation (FFT) analisi della frequenza basata su. Tuttavia, questa procedura non fornisce dettagli sulle attività theta oscillazioni generali e altamente organizzati theta in particolare. Al fine di ottenere Detainformazioni ILED sulle oscillazioni theta altamente organizzati nell&#39;ippocampo, abbiamo sviluppato un nuovo approccio analitico. Questo approccio consente di quantificazione tempo e conveniente della durata delle oscillazioni theta altamente organizzati e le loro caratteristiche di frequenza.

Theta attività può essere registrata in una vasta gamma di sistema nervoso centrale (SNC) regioni. Qui, vi presentiamo un&#39;analisi del theta oscillazioni del ippocampo murino. Tali oscillazioni possono verificarsi durante stati comportamentali e cognitivi differenti. Si consiglia vivamente di analizzare theta oscillazioni sotto le due a lungo termine, compito legate a breve termine, e le condizioni farmacologicamente indotti spontanee. La figura 1 illustra un r...

L'attività Theta nell'ippocampo è correlata a specifici stadi cognitivi e comportamentali. Qui, descriviamo un metodo analitico per rilevare oscillazioni theta altamente organizzate all'interno dell'ippocampo utilizzando un approccio basato sul tempo-frequenza (cioè l'analisi wavelet).

Rilevamento automatico di altamente organizzati Theta oscillazioni del Murine EEG

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

L'obiettivo generale di questa procedura è analizzare le oscillazioni theta altamente organizzate indotte farmacologicamente nei topi mediante telemetria EEG impiantabile. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo della neuroscienza sistemica, come ad esempio come indurre, rilevare e quantificare le oscillazioni theta altamente organizzate nell'EEG del topo utilizzando registrazioni telemetriche EEG ippocampali a lungo termine. Il principale vantaggio di questa tecnica è che consente di analizzare le oscillazioni theta altamente organizzate in registrazioni EEG ippocampali murine su larga scala.Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla terapia delle malattie neuropsichiatriche e neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, poiché alterazioni della frequenza, come la disritmia theta, sono spesso associate a questa patologia. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulla disritmia theta ippocampale nei topi, può essere applicato anche a registrazioni EEG di altre specie, inclusi gli esseri umani, previa adattamento. In generale, se il protocollo è nuovo, questo metodo potrebbe risultare difficoltoso, poiché l'analisi di rilevamento delle oscillazioni theta richiede un'idonea impianto degli elettrodi EEG e l'induzione della banda theta.Prima dell'inserimento degli elettrodi, rimuovere con una leggera abrasione il rivestimento in parilene dalla punta. Successivamente, fissare meccanicamente la parte extracranica di un elettrodo all'elica in acciaio inossidabile del trasmettitore. Accorciarli quindi alla lunghezza richiesta.Per impiantare il trasmettitore a radiofrequenza, posizionare un topo anestetizzato sul tavolo operatorio e continuare a somministrare isoflurano all'animale attraverso una maschera facciale. Verificare la profondità dell'anestesia controllando il riflesso alla pinzatura della coda, il riflesso alla pinzatura del piede e la frequenza respiratoria. Successivamente, rimuovere i peli dal cuoio capelluto e disinfettare l'area rasata con etanolo al 70% e una soluzione detergente a base di iodio.In seguito, effettuare un'incisione mediana sul cuoio capelluto dalla fronte alla regione nucale utilizzando un bisturi. Quindi, preparare una tasca sottocutanea su un lato della schiena dell'animale praticando una dissezione sottocutanea con forbici chirurgiche. Successivamente, inserire il trasmettitore nella tasca sottocutanea e collocare l'eccesso di lunghezza dei fili flessibili del trasmettitore all'interno della tasca.In seguito, fissare il cranio utilizzando una pinza nasale. Quindi posizionare l'animale sperimentale sul telaio stereotassico. E regolare le barre auricolari.Applicare perossido di idrogeno allo 0,3 percento sul cranio per rimuovere eventuali tessuti e aiutare a visualizzare le suture craniche e i punti cranio-metrici come il bregma e il lambda. Successivamente, praticare i fori alle coordinate desiderate utilizzando un trapano neurochirurgico ad alta velocità in modalità senza pressione alla velocità massima. Selezionare gli elettrodi appropriati e sterilizzarli utilizzando etanolo al 70% prima dell'innesto.Il tipo di elettrodo deve essere scelto attentamente in base ai requisiti sperimentali. Di solito, gli elettrodi in tungsteno o acciaio inossidabile rivestiti in parilene sono i più comuni. Successivamente, fissare gli elettrodi utilizzando il cemento ionomerico vetroso e attendere finché il cemento non si sia completamente polimerizzato.Successivamente, chiudere il cuoio capelluto utilizzando punti di sutura continui con materiale di sutura non riassorbibile. Per la gestione del dolore post-operatorio, somministrare carprofene per via sottocutanea una volta al giorno per quattro giorni dopo l'implantazione. Consentire all'animale un periodo di recupero di 10-14 giorni prima delle registrazioni o degli esperimenti di iniezione.In questo procedimento, attivare il trasmettitore a radiofrequenza utilizzando l'interruttore magnetico. Effettuare registrazioni EEG dell'ippocampo a lungo termine per almeno 24-48 ore. L'analisi dell'ampiezza dell'EEG e delle caratteristiche di frequenza dell'EEG delle registrazioni a lungo termine fornisce informazioni dettagliate sulla dipendenza circadiana delle oscillazioni theta e sulla loro associazione con specifici comportamenti e condizioni o compiti cognitivi.Per l'induzione farmacologica delle oscillazioni theta, trattare preventivamente l'animale con metiscopolamina per evitare reazioni muscariniche periferiche. Successivamente, somministrare una dose singola di uretano o di un agonista del recettore muscarinico al topo per avviare le oscillazioni theta. Dopo circa 60 minuti, iniettare atropina per differenziare le oscillazioni theta di tipo due sensibili all'atropina da quelle di tipo uno insensibili all'atropina.E continuare la registrazione. Per verificare il posizionamento degli elettrodi EEG, tagliare gli elettrodi in acciaio inossidabile e rimuovere il trasmettitore a radiofrequenza. Successivamente, sacrificare il topo e rimuovere il cervello dal neurocranio.Per convalidare il posizionamento dell'elettrodo, montare il cervello estratto sul supporto del tessuto di un Vibroslicer utilizzando un adesivo. Quindi tagliare il cervello in sezioni coronali di 100 micrometri. Montare le sezioni su vetrini e colorarle con blu di Nissl seguendo una procedura istologica standard.Includere l'animale nell'analisi solo quando soddisfa i criteri corretti di posizionamento dell'elettrodo EEG. Per la regione CA1, la punta dell'elettrodo profondo deve essere localizzata all'interno del livello piramidale del CA1. Caricare i dati EEG.Di seguito è riportato un esempio di segmento EEG della durata di 30 minuti. Utilizzare la funzione d'onda complessa di Morlet, mostrata qui, per l'analisi nel dominio tempo-frequenza. Per l'analisi tempo-frequenza, l'intervallo di frequenza è impostato tra 0,2 e 12 Hz e l'incremento è fissato a 0,1 Hz. Questo grafico tempo-frequenza codificato a colori del segmento EEG illustra le bande di frequenza theta e delta superiore.Qui, un'epoca EEG di 2,5 secondi estratta viene analizzata per il segmento theta. Poiché l'ampiezza massima nella banda theta divisa per quella nella banda delta superiore è maggiore di 1,5, questo segmento viene classificato come un'epoca oscillatoria theta. Ciò garantisce che l'ampiezza massima theta sia almeno il 50% superiore all'ampiezza nella banda delta superiore nell'epoca EEG calcolata.Questa figura mostra la correlazione tra le oscillazioni theta altamente organizzate e la misura di rilevamento theta nel tracciato EEG, in cui i segmenti oscillatori theta possono essere quantificati e analizzati statisticamente. Di seguito sono riportati due tratti EEG di 2,5 secondi, classificati visivamente rispettivamente come segmenti non theta e theta. Ecco inoltre l'analisi tempo-frequenza dei segmenti EEG dell'area CA1, mostrata nei grafici corrispondenti qui sopra nell'intervallo compreso tra 0,2 e 12 Hz. Con l'ampiezza codificata a colori, l'analisi tempo-frequenza del segmento EEG non theta mostra un'architettura theta regolarmente fluttuante in relazione alle frequenze nel tempo.Mentre il segmento con oscillazioni theta altamente sincronizzate è caratterizzato da un'ampiezza theta regolare, non fluttuante e di frequenza quasi costante pari a sei Hz. Il rapporto tra l'ampiezza massima theta e quella massima delta è 1,25 in questa mappa e 4,67 in quest'altra. Ciò classifica chiaramente questo intervallo di EEG come un segmento di oscillazione theta. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in un'ora se effettuata correttamente.Seguendo questa procedura, possono essere eseguiti altri metodi come l'analisi nel tempo-frequenza di altre bande di frequenza o il rilevamento automatico delle crisi, al fine di rispondere a domande come se altre bande dell'EEG siano interessate, come siano accoppiate e correlate all'iperexitabilità neuronale. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della neuroscienza sistemica per esplorare alterazioni nell'architettura theta ippocampale in modelli murini transgenici, come i modelli murini di malattia di Alzheimer. Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona comprensione di come indurre, rilevare e analizzare oscillazioni theta altamente organizzate.

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Questo video dimostra un protocollo per modulare le oscillazioni theta in un modello murino geneticamente modificato con canali ionici sensibili alla luce nei suoi neuroni del setto mediale GABAergico. Fornendo impulsi luminosi all'ippocampo, il protocollo mira a sincronizzare l'attività neuronale e generare oscillazioni theta, che vengono registrate come potenziali di campo locale.

Manipolazione selettiva delle oscillazioni theta in un modello murino

Questo video dimostra la registrazione dell'attività ritmica della rete neuronale, nota anche come oscillazioni theta, in un ippocampo isolato. Gli elettrodi vengono inseriti in vari strati e posizioni spaziali per rilevare e analizzare le oscillazioni theta. Questo mostra le composizioni neuronali uniche e la connettività della rete neuronale attraverso diversi strati dell'ippocampo.

Registrazione in vitro delle oscillazioni theta nell'ippocampo del topo

La registrazione dell'elettroencefalogramma (EEG) e dell'elettromiogramma (EMG) nei topi che si comportano liberamente è un passo fondamentale per correlare il comportamento e la fisiologia con il sonno e la veglia. Il protocollo sperimentale qui descritto fornisce un sistema basato su cavo per l'acquisizione di registrazioni EEG ed EMG nei topi.

Procedura di registrazione poligrafica per la misurazione del sonno nei topi

Oscillazioni ad alta frequenza (HFO) sono emersi come biomarcatori preoperatori per l'identificazione della zona epilettogena in pazienti pediatrici affetti da epilessia refrattaria medico. Una metodologia per la registrazione non invasiva, il rilevamento e la localizzazione di HFO con cuoio simultanea elettroencefalografia (EEG) e magnetoencefalografia (MEG) è presentato.

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Questo articolo dimostra le prestazioni dell'agopuntura, dei modelli di epilessia e dell'analisi del sonno nei roditori. Vengono descritte la procedura di agopuntura e l'identificazione dei punti di agopuntura. La pilocarpina o pentilenetetrazolo (PTZ) è usata per indurre l'epilessia. Per l'analisi del sonno vengono utilizzati l'elettrocorticogramma (ECoG), l'elettromiogramma (EMG), la temperatura cerebrale e le registrazioni dell'attività locomotoria.

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Qui presentiamo procedure sperimentali e analitiche per descrivere le dinamiche temporali delle variabili neurali e cardiache del sonno non REM nei topi, che modulano la risposta al sonno agli stimoli acustici.

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Utilizzando video-EEG-ECG-oximetry-capnography simultanei, abbiamo sviluppato una metodologia per valutare la suscettibilità dei modelli di coniglio per sviluppare aritmie e convulsioni provocate. Questo nuovo sistema di registrazione stabilisce una piattaforma per testare l'efficacia e la sicurezza delle terapie e può catturare la complessa cascata di eventi multi-sistema che culminano nella morte improvvisa.

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Scopri come analizzare le oscillazioni theta altamente organizzate nell'EEG murino usando la radiotelemetria EEG impiantabile. Questo metodo permette di studiare l'attività cerebrale nel tempo e le sue implicazioni nelle malattie neurodegenerative.

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