マウス脳波で高度に組織化されたシータ振動の自動検出

この手順の全体的な目標は、埋め込み型EEGラジオテレメトリーを使用して、マウスの薬理学的に誘発された高度に組織化されたシータ振動を分析することです。このメッセージは、長期の海馬脳波の無線遠隔記録を使用してマウス脳波の高度に組織化されたシータ振動を誘導、検出、定量する方法など、全身神経科学分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、大規模なマウス海馬脳波記録における高度に組織化されたシータ振動の分析に役立つことです。

この技術の意味は、シータ不整脈などの周波数変化がしばしば関連するため、アルツハイマー病などの神経精神疾患および神経変性疾患の治療にまで及びます。この方法は、マウスの海馬シータ不整脈に関する洞察を提供しますが、適応後のヒトを含む他の種の脳波記録にも適用できます。一般的に、儀式が新しい場合、シータ振動の検出分析には適切なEEG電極の埋め込みとシータ誘導が必要なため、この方法は苦労します。

電極を挿入する前に、先端からパリレンコーティングを引っ掻いてください。次に、電極の頭蓋外部分を送信機のステンレス鋼のらせんに機械的にクリップします。そして、必要な長さに短くします。

無線周波数送信機を埋め込むには、麻酔をかけたマウスを手術台に置き、フェイスマスクを通じてイソフルランを動物に送り続けます。尾の挟み込み反射、足の挟み込み反射、呼吸数を確認して、麻酔の深さを確保します。次に、頭皮から体毛を取り除き、剃った頭皮を70%エタノールとヨウ素ベースのスクラブで消毒します。

その後、メスを使用して、額からヌチアル領域まで頭皮に正中線切開を行います。次に、手術用ハサミを使用して血液解剖を行い、動物の背中の片側に皮下ポーチを準備します。その後、送信機を皮下ポーチに挿入し、フレキシブル送信機のリード線の余分な長さをポーチに堆積させます。

これに続いて、ノーズクランプを使用して頭蓋骨を固定します。次に、実験動物を定位固定装置フレームに置きます。そして、イヤーバーをセットします。

0.3%の過酸化水素を頭蓋骨に塗布して組織を取り除き、頭蓋縫合糸とブレグマやラムダなどの頭蓋測定ランドマークを視覚化します。次に、高速脳神経外科ドリルを使用して、最大速度の無圧モードで選択した座標で穴を開けます。適切な電極を選択し、移植前に70%エタノールを使用して電極を滅菌します。

電極の種類は、実験要件に応じて慎重に選択する必要があります。通常、パリレンコーティングされたタングステンまたはステンレス鋼の電極が最も一般的です。その後、グラスアイオノマーセメントを使用して電極を固定し、セメントが完全に硬化するまで待ちます。

次に、非吸収性縫合材料で何度も縫合糸を使用して頭皮を閉じます。術後の疼痛管理のために、移植後4日間、1日1回カルプロフェンを皮下投与します。記録または注射実験の前に、動物が10〜14日間回復するのを待ちます。

この手順では、磁気スイッチを使用して無線周波数送信機をアクティブにします。少なくとも24〜48時間、海馬のEEG記録を長期間実行します。長期記録のEEG振幅とEEG周波数特性の分析は、シータ振動の概日依存性と、それらが特定の行動や認知条件またはタスクと関連していることについての詳細な洞察を提供します。

シータ振動の薬理学的誘導のために、動物をメスコポラミンで前処理して、末 ?? ムスカリン反応を避けます。.その後、シータ開始のためにウレタンまたはムスカリン受容体アゴニストをマウスに単回投与します。.約60分後、アトロピンを注入して、アトロピン感受性タイプ2とアトロピン感受性タイプ1シータ振動を区別します。.

そして録音を続けます。EEG電極の配置を検証するには、ステンレス鋼電極を切断し、無線周波数送信機を取り外します。次に、マウスを犠牲にし、神経頭蓋から脳を取り出します。

電極の配置を検証するには、抽出した脳を接着剤を使用してバイブロスライサーのティッシュホルダーに取り付けます。そして、脳を100マイクロメートルの冠状スライスに切ります。スライスをスライドガラスにマウントし、標準的な組織学的手順を使用してニッスルブルーで染色します。

正しいEEG電極の配置基準を満たしている場合にのみ、分析のために組み込んでください。CA1領域の場合、深部電極の先端はCA1錐体層の内側に局在している必要があります。脳波データをアップロードします。

これは、例示的な 30 分間の脳波セグメントです。ここに示されている複素数 Morlet ウェーブレット関数を使用して、時間周波数解析を行います。時間周波数解析では、周波数範囲は 0.2 Hz から 12 Hz の間で設定され、ステップ サイズは 0.1 Hz に設定されます。この EEG セグメントの色分けされた時間周波数プロットは、シータとデルタの周波数範囲を上

ここでは、抽出された 2.5 秒の EEG エポックをシータ セグメントについて分析します。シータ範囲の最大振幅を上側のデルタ範囲の振幅で割った値が 1.5 より大きいため、このセグメントはシータ振動エポックとして分類されます。これにより、最大シータ振幅が、計算されたEEGエポックの上限デルタバンドの振幅よりも少なくとも50%高いことが保証されます。

この図は、高度に組織化されたシータ振動とEEG記録におけるシータ検出尺度の相関関係を示しており、シータ振動セグメントを定量化して統計的に分析することができます。これは、2つの2.5秒EEGエポックで、それぞれ非シータセグメントとシータセグメントとして視覚的に分類されています。そして、ここにCA1 EEGセグメントの時間周波数分析があり、0.2 〜 12 Hzの範囲で上記の対応するグラフに表示されています.振幅が色分けされていると、非シータEEGセグメントの時間周波数分析は、時間内の周波数に関して規則的に変動するシータアーキテクチャを示します。

一方、高度に同期したシータ振動を持つセグメントは、6 Hzのほぼ一定の周波数の規則的な変動しない高振幅シータによって特徴付けられます。最大シータと最大デルタ振幅の比率は、このマップでは1.25、このマップでは4.67です。このEEGエポックをシータ振動EEGセグメントとして明確に分類します。このテクニックは、一度習得すれば、適切に実行すれば1時間で完了します。

この手順に続いて、他の周波数帯域の時間周波数分析や自動発作検出などの他の方法を実行して、他の脳波帯域が影響を受けるかどうか、それらがどのように結合されているか、神経過興奮に関連しているかなどの質問に答えることができます。その開発後、この技術は、全身神経科学の分野の研究者が、アルツハイマー病マウスモデルなどのトランスジェニックマウスモデルにおける海馬シータ構造の変化を探求する道を開きました。このビデオを見れば、高度に組織化されたシータ振動を誘導、検出、分析する方法を十分に理解できるはずです。