Registrazioni di potenziali evocate visive nei topi utilizzando un multicanale Non invasiva a secco del cuoio capelluto EEG sensore
12 gennaio 2018
Abbiamo progettato un sensore di 16 canali EEG a secco-tipo che è invasivo, deformabile e riutilizzabili. Questo articolo descrive l'intero processo di produzione l'elettrodo EEG proposto alla elaborazione del potenziale evocato visivo (VEP) del segnale segnali misurati su un cuoio capelluto del mouse utilizzando un sensore di EEG multicanale non invasiva asciutto.
L'obiettivo generale di questa procedura è misurare i potenziali evocati visivi sul cuoio capelluto di un topo utilizzando un sensore EEG asciutto, non invasivo e multicanale. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande rapide nel campo della ricerca traslazionale preclinica per colmare il divario di segnale nella ricerca EEG non invasiva tra l'uomo e gli animali da laboratorio. Il vantaggio principale di questa tecnica è la sua non invasività, che migliora la comprensione dell'EEG animale.
Inoltre, fornisce ambienti sperimentali sicuri e convenienti. Iniziare preparando 16 pin per un elettrodo non invasivo. Tagliare due pezzi di substrati in fibra di vetro con una dimensione di 15 millimetri per 17 millimetri.
Quindi, fai 16 fori di 1,2 millimetri di diametro usando una macchina per incisione di precisione. Quindi, praticare 16 fori nei substrati piatti in base alla coordinazione della sonda, in modo uniforme a un intervallo di due millimetri. Impilare due substrati e applicare una goccia di colla adesiva ad azione rapida tra gli strati del substrato per creare un doppio strato di tre millimetri di spessore, supportando 16 elettrodi stabili e paralleli durante l'acquisizione del segnale.
Quindi, assemblare manualmente i 16 elettrodi sul substrato uno per uno. Saldare e collegare la parte terminale del cappuccio di saldatura di ciascun elettrodo al connettore a prova di contatto. Infine, coprire e nascondere le giunzioni esposte con tubi termorestringenti per l'isolamento elettrico.
Sul topo anestetizzato, inizia applicando un unguento per gli occhi con un batuffolo di cotone per mantenere umida la cornea. Rimuovere i peli intorno alla testa e alle spalle con un tagliacapelli. Quindi, spalmare la crema depilatoria disponibile in commercio e tenerla su quest'area per tre o quattro minuti.
Infine, rimuovere il depilatorio applicato con una spatola, quindi pulire il resto con salviettine umidificate, applicando acqua più volte. Inizia montando la testa del topo sul telaio stereotassico posizionando le barre auricolari nei canali uditivi del topo e stringendole in posizione. Montare il sensore nel portaelettrodo su misura.
Quindi, fissare il supporto del sensore sul telaio stereotassico. Localizzare l'elettroencefalografia flessibile, o sensore EEG, tenendo conto dell'elettrodo di riferimento e della posizione del bregma. Quindi, abbassare con cautela il sensore in direzione verticale, in modo che gli stantuffi degli elettrodi disposti tocchino il cuoio capelluto del topo in modo uniforme sul margine curvo.
Verificare che le impedenze rientrino nell'intervallo corretto, da 100 kiloohm a due megaohm. Riposizionare l'elettrodo quando un valore di impedenza è fuori dall'intervallo. Quindi, posizionare il fotostimolatore a 20 centimetri di distanza dagli occhi del mouse.
Impostare i parametri dei dispositivi sperimentali in modo tale che la frequenza di campionamento sia di 500 hertz, il filtraggio notch sia di 60 hertz, l'intervallo tra gli stimoli a 10 secondi, la durata del flash a 10 millisecondi e il numero di stimoli flash a 100 prove per soggetto. Infine, prima di iniziare le registrazioni EEG, adattare il mouse per 10 minuti nella gabbia buia per l'adattamento visivo oscuro. Le risposte medie dei potenziali evocati visivi indicano una fluttuazione minima del segnale dopo la stimolazione, di durata inferiore a 300 millisecondi.
Il segnale si stabilizza costantemente nel tempo durante il periodo di post-stimolazione. Inoltre, 14 canali possono essere classificati in diversi gruppi in base alle risposte VEP, rivelando morfologie e modelli simili. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere completata in un'ora se eseguita correttamente.
Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordarsi di controllare lo stato di anestesia dell'animale. La combinazione di questa procedura con altri metodi, come la stimolazione cerebrale o le registrazioni elettrofisiologiche superficiali in profondità, può essere eseguita per rispondere a ulteriori domande, come l'ottimizzazione dei parametri di stimolazione cerebrale o la localizzazione della fonte. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo delle aree di ricerca traslazionale per collegare la ricerca scientifica di base agli studi sul cervello umano con una ricerca comparabile, affidabile ed efficiente senza alcuna preparazione chirurgica invasiva.
Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come misurare i potenziali evocati visivi sul cuoio capelluto di un topo utilizzando un nuovo elettrodo che ha il vantaggio di flessibilità, stato di tipo secco, capacità multicanale, non invasività e riutilizzabilità.
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Panoramica
Questo studio presenta un sensore EEG a 16 canali di tipo secco progettato per l'acquisizione non invasiva e flessibile di segnali dal cuoio capelluto di un topo. Si concentra sulla misurazione dei potenziali evocati visivi (VEP) nella ricerca preclinica, migliorando la tecnologia EEG non invasiva per una migliore comprensione dell'attività cerebrale animale.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Neuroscienze
- Elettrofisiologia
- Ricerca preclinica
Sfondo
- I metodi non invasivi nella ricerca EEG colmano le lacune tra studi su esseri umani e su animali.
- Le tecniche attuali mancano di flessibilità e spesso richiedono procedure invasive.
- La comprensione dei potenziali evocati visivi può fornire informazioni sul funzionamento cerebrale e sul benessere animale.
Scopo dello studio
- Sviluppare un nuovo sensore EEG che faciliti misurazioni efficaci dei PVE nei topi.
- Dimostrare i vantaggi del monitoraggio EEG non invasivo per la ricerca traslazionale.
- Stabilire un metodo affidabile per l'acquisizione del segnale senza la necessità di preparazione chirurgica.
Metodi Utilizzati
- Sensore EEG multicanale per l'acquisizione non invasiva di segnali dal cuoio capelluto di un topo.
- Modello murino utilizzato con preparazioni specifiche per l'anestetizzazione e la pulizia del cuoio capelluto.
- Passaggi dettagliati per il montaggio degli elettrodi EEG.
- Configurazione dei parametri di stimolazione e adattamento oculare prima delle registrazioni EEG.
- Monitoraggio dell'impedenza per garantire un contatto ottimale degli elettrodi.
Risultati principali
- Registrazioni VEP stabili ottenute con minime fluttuazioni del segnale.
- Le risposte sono state categorizzate in gruppi in base a morfologie simili rivelate da 14 canali.
- È stata dimostrata una rapida esecuzione della procedura con efficacia negli studi di stimolazione cerebrale.
Conclusioni
- Questo studio evidenzia una tecnica non invasiva per la misurazione dei potenziali evocati visivi, aprendo la strada alla ricerca neuroscientifica traslazionale.
- Registrazioni EEG affidabili possono migliorare la comprensione dei meccanismi neuronali nei modelli preclinici.
- L'approccio può essere integrato con altri metodi per studi avanzati sulla segnalazione neurale e sul comportamento.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
I metodi EEG non invasivi nei modelli preclinici colmano il divario traduttivo tra neurofisiologia animale e umana, consentendo letture neurali ripetibili e scalabili senza intervento chirurgico. Questo sensore multi-canale a secco supporta la riduzione del rischio meccanicistico nella validazione del bersaglio fornendo biomarcatori quantitativi e risolti nel tempo della funzione delle vie sensoriali. La sua riutilizzabilità e compatibilità con disegni di studio longitudinali migliorano l'efficienza del portafoglio nei percorsi di scoperta precoce incentrati su terapie per il sistema nervoso centrale.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione dell'Obiettivo
- Valore scientifico: Consente l'analisi dell'integrità della via visiva e della reattività corticale come biomarcatore funzionale per la verifica dell'interazione con il bersaglio nei candidati farmaci per il sistema nervoso centrale.
- Valore operativo: Fornisce misurazioni ripetibili e non terminali che supportano studi di risposta alla dose e di andamento temporale nella stessa coorte di animali.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera parametri quantificabili di ampiezza e latenza del potenziale evocato visivo, adatti per lo screening ad alto contenuto di composti che influenzano la trasmissione neuronale.
- Valore operativo: Il posizionamento standardizzato degli elettrodi e il monitoraggio dell'impedenza garantiscono la riproducibilità del saggio tra diversi laboratori e punti temporali.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Permette un confronto diretto dei profili di risposta neurale tra modelli rodentici e dati EEG clinici umani, migliorando la fiducia predittiva.
- Valore operativo: Consente il monitoraggio longitudinale dell'evoluzione della malattia o dell'effetto terapeutico in studi preclinici cronici.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nel percorso di scoperta che va dalla verifica dell'ipotesi sul bersaglio fino all'ottimizzazione del composto promettente, in cui biomarcatori neurali funzionali forniscono indicazioni per decisioni di avanzamento o interruzione prima di investimenti significativi.
- Biologia della scoperta: Permette la riduzione del rischio meccanicistica confermando gli effetti della modulazione del bersaglio sull'attività neurale evocata da stimoli sensoriali in circuiti integri.
- Screening: Fornisce letture elettrofisiologiche che possono essere multiplexate con saggi comportamentali o molecolari per uno screening fenotipico integrato.
- Analisi: Fornisce dati VEP temporizzati e multicanale che consentono l'analisi spettrale e morfologica delle risposte delle reti neurali.
- Ricerca traslazionale: Si allinea agli endpoint clinici dell'EEG per migliorare l'estrapolazione interspecie dell'engagement del bersaglio e degli effetti farmacodinamici.
- Riutilizzo aziendale: La riutilizzabilità del sensore e le prestazioni stabili ne favoriscono la standardizzazione come risorsa condivisa tra i team di scoperta.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Riduce l'ambiguità meccanicistica nella validazione del bersaglio collegando l'intervento molecolare a modifiche misurabili nella funzione del circuito neurale.
- Valore operativo: Elimina la chirurgia di sopravvivenza e la variabilità post-operatoria, aumentando la produttività e il rispetto delle normative sul benessere animale.
- Valore strategico: Migliora l'efficienza del capitale consentendo un rilevamento precoce dei candidati inefficaci per il sistema nervoso centrale mediante biomarcatori neurali oggettivi.
- Impatto sul portafoglio: Favorisce un avanzamento adeguato al rischio fornendo dati funzionali che integrano i saggi di legame al bersaglio e quelli fenotipici.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze in elettrofisiologia, gestione degli animali ed elaborazione dei segnali per l'acquisizione e l'interpretazione accurata dei potenziali evocati visivi (VEP).
- Dipende da contatti elettrici stabili e da ambienti a basso rumore; la qualità del segnale può variare in base ai movimenti dell'animale o al degrado degli elettrodi.
- Necessita della standardizzazione dei parametri di stimolazione, della profondità di anestesia e della preparazione del cuoio capelluto tra diversi siti per garantire la comparabilità tra studi multipli.
- L'adattamento ad animali in movimento libero rimane limitato secondo la letteratura disponibile, limitando l'utilizzo in paradigmi di elettrofisiologia comportamentale.
- I vincoli pratici includono la necessità di monitorare l'impedenza e la richiesta di adattamento al buio prima di ogni sessione di registrazione.
