本プロトコルは、マウスの32マルチチャネル薄膜電極を用いて、頭蓋外視誘発電位のトポグラフィーを取得し分析するための簡単な手順を説明しています。
方法論記事
本プロトコルは、マウスの32マルチチャネル薄膜電極を用いて、頭蓋外視誘発電位のトポグラフィーを取得し分析するための簡単な手順を説明しています。
視覚誘発電位(VEP)は、前臨床マウスモデルにおける視覚機能の特性評価を可能にします。マウスのVEPを測定するには、非侵襲的な脳波、皮下単一電極、ECoGから、完全侵襲的な皮質内マルチチャネル視覚野の記録まで、さまざまな方法が存在します。急性実験環境での局所的な皮質内微小電極測定の前に、視覚反応の全体的な地形的EEGレベルの特性評価を取得することは有用です。たとえば、1つのユースケースは、局所的な皮質内レベルでの影響を研究する前に、難聴モデルにおけるVEPトポグラフィーの全体的なクロスモーダル変化を評価することです。マルチチャネル頭蓋骨脳波は、皮質視覚活動のこのような概要測定を取得するための堅牢な方法です。マルチチャネル眼頭脳波は、標準化された一貫したアプローチを通じて、例えば、皮質視覚機能のクロスモーダル、病理学的、または加齢に伴う変化を特定するための同等の結果を提供します。本研究では、麻酔マウスの32チャンネル薄膜脳波電極アレイを用いたフラッシュ誘発VEPのトポグラフィー分布を取得する方法を提示しています。このアプローチは、時間領域と周波数領域での解析と組み合わせることで、マウスの皮質視覚機能のトポグラフィーと基本的な視覚特性の迅速な特性評価とスクリーニングを可能にし、さまざまな急性実験設定と組み合わせることができます。
マウスは、視覚の変性過程と眼科疾患の前臨床モデルです1,2,3,4。視覚誘発電位(VEP)は、皮質視覚機能の測定や、例えば病理モデル5,6の視覚変性の評価に一般的に使用されます。皮質視覚誘発電位のVEP潜時、伝導時間、振幅、多焦点特性、または空間的視力は、視覚系の機能的完全性に関する診断情報を提供する7,8,9。
マウスでは、非侵襲的脳波、皮下針電極、頭蓋骨埋め込みスクリュー、皮外皮膜ECoGによる完全侵襲的頭蓋内アプローチ、皮質内電極記録10,11,12,13,14,15,16,17など、さまざまな複雑さの方法で皮質視覚誘発電位をさまざまな空間スケールで測定できます.これらの方法には、異なる長所と短所があります。例えば、電極の数が少ないと、皮質のVEP分布に関する情報が限られているのに対し、皮下針電極では記録位置の一貫性を確保できないことがよくあります。さらに、埋め込み型ネジや完全侵襲的な方法では、頭蓋骨の損傷、貫通、または除去が必要であり、多くの場合、局所的な情報しか提供されません。
急性実験では、皮質視覚機能の最初の全体的な概観がしばしば望まれ、最終的にはさらなる実験ステップが続き、局所的な皮質内記録と比較されます。例えば、1つの潜在的なユースケースは、まず、局所的な皮質内レベルへの影響を研究する前に、難聴または難聴の視覚的クロスモーダル再編成がVEPトポグラフィーおよび皮質視覚活動18,19に対するEEGレベルの影響を調査するために利用される。
薄膜多電極アレイを用いたマルチチャンネル脳波記録は、マウスの頭蓋骨20,21,22,23,24からの体系化されたVEPトポグラフィーを提供することができる。このようなエピクラニアル録音は、頭蓋骨の完全性をそのまま残し、皮質表面の直接的な操作を避けることにより、ECoG録音よりも利点がある。さらに、薄膜マルチ電極は、標準化された電極構成を提供し、ヒトの標準化されたEEGシステムと同様に、実験間で視覚的に誘発される時空間脳活動の比較を可能にする25。また、標準化されたフレームワークにより、一般的なEEG解析ツールボックス(Fieldtrip、Chronux、EEGLAB、ERPLABなど)を使用して、時間領域と周波数領域、または接続性の観点からマウスのEEGを解析することも容易になります26,27,28,29,30,31。
本プロトコルは、32チャンネル薄膜電極を用いたマウスにおけるトポグラフィーVEP記録の手順を説明するものである。これは、急性実験の一部として使用でき、その後、特定の脳領域からの皮質内微小電極記録などの追加の実験ステップが続きます。ここでは、マウスの32チャンネル薄膜電極を使用して、エピクラニアルフラッシュ誘発VEPを確実に記録する方法を示します。さらに、時間領域と周波数領域でのトポグラフィーVEP記録の例示的な分析を示します。
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すべての動物は、ドイツ語(TierSchG、BGBl.I.S.1206、1313)および欧州連合(ETS 123;Directive 2010/63/EU)の動物研究に関するガイドライン。動物実験は、ドイツの州当局(ニーダーザクセン州消費者保護・食品安全局、LAVES)によって承認され、大学の動物福祉担当官によって監視されました。本研究では、生後3ヶ月の雄C57BL/6Jマウスを使用しました。
1.動物の詳細
2.全身麻酔の導入
3. 全身麻酔の生理学的モニタリングと維持
4. 電極の配置と記録のセットアップ
5. 脳波記録とVEP測定
6. 実験の完了、電極の取り外し、電極の洗浄
7. 基本的なVEP信号処理:時間領域と周波数領域
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マルチチャンネル脳波で視覚誘発電位を記録することで、マウスのVEP振幅、遅延、または周波数成分のトポグラフィーを評価できます。 図2A は、生後3か月の雄C57BL/6Jマウスの頭蓋骨32チャンネルEEGで記録されたフラッシュ誘発VEPトポグラフィーの例を示しています。最も強い視覚誘発活動は、視覚野の上の後頭部で発生します。
図2B は、フラッシュ発症前とフラッシュ発症後のさまざまな時点での頭蓋骨の電圧分布を示しています。VEPの最も強いN1振幅は、刺激後50ミリ秒で後頭部の中央領域より上に発生します。これに続いて、刺激後300ミリ秒で後頭部と前頭部に逆転の可能性と正のピークが現れます。 図1B のバタフライプロットは、VEP N1コンポーネントのピークレイテンシが46ミリ秒で、開始後約300ミリ秒が正のピークを示しています。
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この記事では、薄膜電極を使用して頭蓋外マルチチャンネル脳波を記録する方法と、マウスの視覚誘発電位の一貫した地形表現を取得する方法について説明します。ここでは、両眼フラッシュ刺激を例示的に示しましたが、このアプローチは、たとえば、より大きなディスプレイを使用して、他のタイプの視覚刺激(すなわち、単眼、空間格子、焦点視野)にも適用できます。
プロトコールの重要なステップは、電極の位置決めです。実験間の比較可能性を可能にするために、正確で一貫した電極の位置決めを確保する必要があります。重要なのは、電極の位置を後で比較するために文書化する必要があることです(つまり、動作中の顕微鏡画像)。さまざまなタイプの薄膜電極と構成(他のディストリビューターから)を使用できますが、実験での逆比較可能性のために、1つの定義された電極構成を決定し、それに固執することをお勧めします。2番目の重要な側面は、頭蓋骨との良好な電極接触です。接触の品質は、電極インピーダンスと信号品質40に影響を与える。...
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著者は、競合する金銭的利益またはその他の利益相反を宣言しません。
この研究は、ドイツ研究財団(Deutsche Forschungsgemeinschaft, Cluster of Excellence 2177 "Hearing4all", Project number 390895286)の支援を受けて行われました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| Bepanthen 5% Dexpantheol | Bayer | Ophtamic gel | |
| Cheetah software 5.11 | Neuralnyx | Version 5.11 | 神経生理学的信号の記録ソフトウェア |
| Digital Lynx SX | Neuralynx | Digital Lynx 16SX | 記録システム |
| ECG 差動増幅器 | Otoconsult | WDA2 V1.0 | |
| 電気シェーバー | Aesculap | GT420 | |
| 電極ホルダー | TSEシステム | 430005-HE | |
| 検査灯 | ハイネ | HL5000 | 冷光源ランプ |
| 加熱パッド+温度制御システム | CWE | TC-1000 マウス | |
| ヒストアクリル 0.5mL | B.ブラウン | ティッシュ接着剤 | |
| 赤外線ヒートランプ | サニタス | SIL 06 | |
| ケタミン 10% | WDT | ケタミン塩酸 | |
| LEDストロボスコープ | Monarch | Nova Strobe PBL | 視覚刺激 |
| Matlab 2021a | The Mathworks | 2021a | 刺激制御と分析 |
| Moria Vessel Clamp | Fine Science Tools | 18320-11 | |
| マウス EEG 電極 | NeuroNexus | H32 (網様体) | 32チャンネル脳波電極。厚さ:20 μm;長さ:8.6 mm;幅6.8ミリメートル。プラチナサイト:500 μm径 |
| マウスフレーム | カスタムメイド | ご要望に応じて情報をご提供 | |
| マルチファンクションI/Oデバイス | ナショナルインスツルメンツ | PCIe-6353 BNC 2090A | アナログ刺激の生成、出力、トリガー |
| NaCl 0.9% | B.Braun | アイソトニック、無菌、非発熱性 | |
| ニューラリンクス HS36 | ニューラリンクス | HS-36 | ヘッドステージ |
| ニューロネクサス プローブ コネクタ | ニューラリンクス | ADPT-HS36-N2T-32A | 電極コネクタ |
| オシロスコープ | テクトロニクス | TDS 2014B | |
| プログエント インテンシ | クリーナー メニコン | 硬質ガス透過レンズ用タンパク質除去剤および消毒液 | |
| 記録 PC | HP | HP Z800 | 録画PC |
| リマディル(カルプロフェン) | ゾエティス | カルプロフェン | |
| シリコンオイル M 1000 | カールロス | 4045.1 | |
| 銀線 | サイエンスプロダクツ | AG-8W | 直径203 & マイクロ;m;心電図および参照電極 |
| 防音室 | IAC音響 | ||
| 定位マイクロマニピュレーター | TSEシステム | 430005-M/P | 脳波電極配置用 |
| 刺激PC | Dell | Dell Precision T5810 | 刺激PC |
| 手術顕微鏡 | Zeiss | Op-Mi Focus | |
| サージカルテープ | 3M | 1527-0 | 1.25 cm x 9.1 m |
| Thilo-Tears 3 mg / g | Alcon Pharma GmbH | Ophtamicゲル | |
| Vaselin Lichtenstein | Winthrop | White vaselin 軟膏 | |
| キシラジン 2% | ベルンブルク | キシラジン塩酸 | |
| ロカインスプレー(10mg /パフ) | アスペン | リドカイン |
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