Rilevamento automatico di altamente organizzati Theta oscillazioni del Murine EEG

L'obiettivo generale di questa procedura è analizzare le oscillazioni theta altamente organizzate indotte farmacologicamente nei topi utilizzando la radiotelemetria EEG impiantabile. Questo messaggio può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo delle neuroscienze sistemiche, come ad esempio come indurre, rilevare e quantificare oscillazioni theta altamente organizzate nell'EEG del topo utilizzando registrazioni radio-telemetriche EEG ippocampali a lungo termine. Il vantaggio principale di questa tecnica è che aiuta ad analizzare le oscillazioni theta altamente organizzate nelle registrazioni EEG dell'ippocampo murino su larga scala.

Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla nostra terapia di malattie neuropsichiatriche e neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, perché ad essa sono spesso associate alterazioni di frequenza come la disritmia theta. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulla disritmia theta dell'ippocampo murino, può anche essere applicato alle registrazioni EEG di altre specie, incluso l'uomo in seguito all'adattamento. Generalmente, se il rituale è nuovo, questo metodo avrà difficoltà, perché l'analisi di rilevamento dell'oscillazione theta richiede un corretto impianto di elettrodi EEG e l'induzione theta.

Prima di inserire gli elettrodi, grattare il rivestimento in parylene dalla punta. Quindi, agganciare meccanicamente la parte extracranica di un elettrodo all'elica in acciaio inossidabile del trasmettitore. E accorciali 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. Garantire la profondità dell'anestesia controllando il riflesso di pizzicamento della coda, il riflesso di pizzicamento del piede e la frequenza respiratoria. Successivamente, rimuovere i peli del corpo dal cuoio capelluto e disinfettare il cuoio capelluto rasato con etanolo al 70% e uno scrub a base di iodio.

Successivamente, praticare un'incisione sulla linea mediana sul cuoio capelluto dalla fronte alla regione nuchiale usando un bisturi. Quindi, preparare una sacca sottocutanea su un lato della schiena dell'animale eseguendo una dissezione del sangue con le forbici chirurgiche. Successivamente, inserire il trasmettitore nella sacca sottocutanea e depositare la lunghezza in eccesso degli elettrocateteri flessibili del trasmettitore nella sacca.

Successivamente, fissare il cranio utilizzando una pinza per il naso. Quindi posizionare l'animale sperimentale sul telaio stereotassico. E imposta le barre auricolari.

Applicare perossido di idrogeno allo 0,3% sul cranio per rimuovere qualsiasi tessuto e per aiutare a visualizzare le suture craniche e i punti di riferimento craniometrici come bregma e lambda. Successivamente, praticare i fori alle coordinate scelte utilizzando un trapano neurochirurgico ad alta velocità in modalità senza pressione alla massima velocità. Selezionare gli elettrodi appropriati e sterilizzare gli elettrodi utilizzando etanolo al 70% prima dell'impianto.

Il tipo di elettrodo deve essere scelto con cura in base ai requisiti sperimentali. Di solito, gli elettrodi in tungsteno rivestiti in parylene o in acciaio inossidabile sono i più comuni. Successivamente, fissare gli elettrodi utilizzando il cemento vetroionomerico e attendere che il cemento sia completamente indurito.

Quindi, chiudere il cuoio capelluto utilizzando suture più e più volte con materiale di sutura non assorbibile. Per la gestione del dolore post-operatorio, somministrare carprofene per via sottocutanea una volta al giorno per quattro giorni dopo l'impianto. Lasciare che l'animale si riprenda per 10-14 giorni prima delle registrazioni o degli esperimenti di iniezione.

In questa procedura, attivare il trasmettitore a radiofrequenza utilizzando l'interruttore magnetico. Eseguire registrazioni EEG ippocampali a lungo termine per almeno 24-48 ore. L'analisi delle caratteristiche dell'ampiezza e della frequenza EEG delle registrazioni a lungo termine fornisce una visione dettagliata della dipendenza circadiana delle oscillazioni theta e della loro associazione con comportamenti specifici e condizioni o compiti cognitivi.

Per l'induzione farmacologica delle oscillazioni theta, pretrattare l'animale con metscopolamina per evitare reazioni muscariniche periferiche. Successivamente, somministrare una singola dose di uretano o un agonista del recettore muscarinico al topo per l'iniziazione theta. Dopo circa 60 minuti, iniettare atropina per differenziare le oscillazioni theta di tipo uno sensibili all'atropina dal tipo uno insensibile all'atropina.

E continua a registrare. Per convalidare il posizionamento degli elettrodi EEG, tagliare gli elettrodi in acciaio inossidabile e rimuovere il trasmettitore a radiofrequenza. Quindi, sacrifica il topo e rimuovi il cervello dal neurocranio.

Per convalidare il posizionamento dell'elettrodo, montare il cervello estratto sul supporto del tessuto di un Vibroslicer utilizzando un adesivo. E tagliare il cervello in fette coronali di 100 micrometri. Montare le fette su vetrini e colorarle con il blu nissl utilizzando la procedura istologica standard.

Incorporare l'animale per l'analisi solo quando soddisfa i criteri corretti di posizionamento degli elettrodi EEG. Per la regione CA1, la punta dell'elettrodo profondo deve essere localizzata all'interno dello strato piramidale CA1. Carica i dati EEG.

Ecco un esemplare segmento EEG di 30 minuti. Utilizzare la complessa funzione wavelet di Morlet, visualizzata qui, per l'analisi della frequenza temporale. Per l'analisi della frequenza temporale, l'intervallo di frequenza è impostato tra 0,2 e 12 Hz e la dimensione del passo è impostata su 0,1 Hz.Questo grafico della frequenza temporale codificato a colori del segmento EEG illustra gli intervalli di frequenza theta e delta superiore.

Qui, viene analizzata un'epoca EEG di 2,5 secondi estratta per il segmento theta. Poiché l'ampiezza massima nell'intervallo theta divisa per quella nell'intervallo delta superiore è maggiore di 1,5, questo segmento è classificato come epoca oscillatoria theta. Ciò garantisce che l'ampiezza theta massima sia almeno del 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 nella registrazione EEG, in cui i segmenti oscillatori theta possono essere quantificati e analizzati statisticamente. Ecco due epoche EEG di 2,5 secondi, classificate visivamente rispettivamente come segmenti non-theta e theta. Ed ecco l'analisi della frequenza temporale dei segmenti EEG CA1, visualizzati nei grafici corrispondenti sopra nell'intervallo da 0,2 a 12 Hz.Con l'ampiezza codificata a colori, l'analisi della frequenza temporale del segmento EEG non theta mostra un'architettura theta fluttuante regolare per quanto riguarda le frequenze nel tempo.

Mentre il segmento con oscillazioni theta altamente sincronizzate è caratterizzato da un theta regolare e non fluttuante di alta ampiezza di una frequenza quasi costante di sei Hz. Il rapporto tra l'ampiezza massima del theta e l'ampiezza massima del delta è 1,25 in questa mappa e 4,67 in questa mappa. Classificando chiaramente questa epoca EEG come un segmento EEG a oscillazione theta. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in un'ora se eseguita correttamente.

Seguendo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi come l'analisi della frequenza temporale di altre bande di frequenza o il rilevamento automatico delle crisi epilettiche per rispondere a domande come se altre bande EEG sono interessate, come sono accoppiate e sono correlate all'ipereccitabilità neurale. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo delle neuroscienze sistemiche per esplorare le alterazioni dell'architettura theta ippocampale in modelli murini transgenici, come i modelli murini di Alzheimer. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come indurre, rilevare e analizzare oscillazioni theta altamente organizzate.