マウスにおける脳幹誘発応答オーディオメトリーにおけるデータ獲得と分析
2019年5月10日
脳幹誘発応答オーディオメトリーは、臨床神経生理学における重要なツールである。今日では、脳幹誘発応答オーディオメトリーは、薬理学的および遺伝的動物モデルの両方を含む基礎科学および前臨床試験にも適用される。ここでは、聴覚脳幹応答をマウスで正常に記録および分析する方法の詳細な説明を提供します。
このプロトコルは、マウスのクリックおよびトーンバースト呼び起こされる聴覚脳幹応答を計画、実行、分析する方法に関する詳細な情報を提供します。この技術の主な利点は、薬理学的および変異型マウスモデルの複雑で迅速な聴覚プロファイリングを可能にすることです。alt-er-ed初期APPに関する新しい洞察と、マウスおよびラットにおける聴覚処理の関連する変化は、ヒトに翻訳することができる。
したがって、この方法は、聴覚、神経学的および疾患の特性評価およびフェノタイピングにおいて中心的に重要である。この方法は、ジサクーシス、低酸素症および無酸素症の同定のために最も重要である。例えば、年齢に関連する、騒音誘発代謝、先天性およびアスピ・メット・アキュリー難聴、ならびに変形または奇形、傷害および新生物による聴覚障害において。
この技術に新しいユーザーは、システムの適切な電気配置および実験前の較正に特別な注意を払う必要があります。この方法の視覚的なデモンストレーションは、麻酔、ABR記録、ABRフィルタリングプロセスおよび自動化されたABR-neur-o-lass-esを説明するために重要です。まず、キャリブレーションの少なくとも5分前にマイクロホンに接続されたプリアンプをオンにして、システムの平衡を可能にします。
オシロスコープをオンにします。次にマイクロホンを、音減衰キュービカル内のプリアンプに接続し、実験用マウス耳を模擬する。次に、市販の処理および取得ソフトウェアを開き、クリックとトーンバーストの刺激プロトコルをプログラムします。
クリック刺激エンティティから分析を開始し、クリックしきい値を決定します。その後、左右の耳のABR対称性が続く。そして後でABRの振幅と待ち時間。
次に、同じソフトウェアを使用して、Sig-Gen RZ刺激設計ソフトウェアを使用してトーンバースト刺激プロトコルを検証します。そして、バイオシグRZ取得ソフトウェアの下で、刺激の設定をチェックします。科学的な質問に応じて、テストする適切な周波数範囲をプログラムし、適用される周波数範囲が大音量のスピーカーの技術的能力を満たしていることを確認します。
平均化の場合は、例えば、クリックまたはトーンバーストの数を、例えば300回、毎秒20回、平均持続時間25ミリ秒、プリアンプの増幅係数を20回設定します。次に、ABR データ取得に適したサンプリング レートを確認し、6 つのポーリングのバター値フィルターを使用してフィルターを渡します。必要に応じて、ノッチ フィルタをアクティブにします。
ソフトウェア内でキャリブレーション:CAL200Kファイルを選択してトーンバーストキャリブレーションを開始し、キャリブレーション設定モードをアクティブにします。そして、実験条件に応じて境界を選択します。プロセッサシステムを使用して、キャリブレーション手順を実行します。
音圧レベルまたはSPL限界、周波数範囲、および分布の観点から、マイクと大音量のスピーカーの技術仕様が調和していることを確認してください。次に、事前定義されたクリック刺激プロトコルを選択して開始します。シングルクリックSPLを実行して、音刺激のスペクトルがオシロスコープのオンライン高速4ay変換によって分析されることを確認し、要件に一致します。
1 ~ 42 キロヘルツの範囲内で、定義済みのトーン バースト刺激プロトコルを選択して開始します。記録された音響試験刺激の周波数スペクトルを、オシロスコープとオンラインFFTを用いて確認する。最後に、作成したキャリブレーションファイルをトーンバースト刺激プロトコルにロードして、トーンバーストキャリブレーションを完了します。
麻酔をかけられたマウスを音響発泡体が並ぶ音響減衰キュービクルの中に入れることから始めます。聴覚電位を誘発するモノラル脳幹の記録のために、測定される耳に応じて、頂点に皮下ステンレス電極、右または左ピナのピンアイの軸方向および腹側を挿入する。もう一方の端では、バイノーラル記録の場合、負極を左右のピナに置きます。
地面電極を動物の股関節に置きます。挿入の前に、電極の皮下固定であるステンレス鋼電極の先端にフック形状を形成することが保証される。そして、挿入したら、適切に大音量のスピーカーとは向かいにマウスの10センチメートルのロストラムを配置します。
すべての電極をヘッドステージに接続し、インピーダンスを確認します。次に、全ての電極のインピーダンス測定を行い、各記録に先立って、適切な電極位置及び導電性を検証する。単一の大音量スピーカーを使用して、フリーフィールド条件下でADRを録音します。
最後に、自動しきい値検出と波遅延解析を使用して ABR 解析を実行し、正のピークと負の波を決定します。一般的な聴覚性能を分析する最初のステップとして、ゼロから90の間の異なるSPLsのクリック誘発ABRを、自動化されたABRしきい値検出システムを使用して調査した。異なるトーンバースト周波数によって誘発されるABR閾値レベルにおける潜在的な変化を分析した。
例示的なマウスラインでは、Cav3.2 plus、マイナスおよびCav3.2マイナス、マイナスマイナス、マイナスはコントロールと比較して増加したクリックとトーンバースト関連のヒアリング閾値を示した。最後に、クリック誘発ABR振幅成長関数及びABR波形状遅延解析はウェーブレットベースアプローチを用いて行った。後者は、内耳および脳幹内の聴覚情報処理に対する関心のある遺伝子の可能性のあるスペシオ的な影響に関する洞察を可能にする。
この技術を実行するには、ピナの測定とシステムキャリブレーションにおける適切なABR電極配置が不可欠です。ここで提示される聴覚的アプローチは、テレメトリーシステムと組み合わせて使用して、複雑で、待ち時間中および後期聴覚誘発電位を分析することもできる。これは、特性評価および聴覚、神経疾患および神経疾患のフェノタイピングに役立ちます。
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概要
この研究は、聴覚処理と神経学的状態におけるその意味を分析するために、マウスにおける聴性脳幹反応（ABR）聴力検査の使用について詳述しています。このプロトコルは、クリックとトーンバースト誘発反応を測定するための方法を概説し、様々な遺伝的および薬理学的マウスモデルにおける聴覚障害をより良く理解することを可能にします。
主要な研究構成要素
科学の領域
- 神経生理学
- 聴覚処理
- 神経科学における動物モデル
背景
- ABRは様々な研究状況において聴覚機能を評価するために重要です。
- 聴覚処理の研究は難聴や減聴などの状態を理解するのに役立ちます。
- この方法は聴覚に関する薬理学的および遺伝的影響の研究をサポートします。
- 一貫した結果を得るためには、正確な電極配置とシステム校正が不可欠です。
研究目的
- マウスにおけるABRを実施するための詳細な方法論を提供すること。
- 神経学的状態における感覚処理の影響を探ること。
- 遺伝モデルと薬理学的治療に関連する聴覚障害を特徴づけること。
使用された方法
- 使用されるプラットフォームには、音響減衰キュービクルと高度な録音システムが含まれます。
- 生物学的モデルには、聴覚処理に影響を与える遺伝的変異を持つ複数のマウス系統が含まれます。
- 主要なステップには、正確な音響刺激の校正と正確な記録のための電極の配置が含まれます。
- クリックとトーンバースト刺激は、聴覚閾値を効果的に測定するために制御されたシーケンスで使用されます。
- 自動化は、ABRデータの潜時と振幅の変動を分析するのに役立ちます。
主な結果
- 結果は、特定のマウスモデルにおいてABR振幅と閾値の異常を示しています。
- 電気生理学的評価は、遺伝性および誘発性聴覚障害に関する重要な洞察を明らかにしています。
- 結果は、信頼性の高いデータ取得を確保するための体系的なチェックの重要性を強調しています。
- ウェーブレットアプローチの使用は、聴覚処理における遺伝子の時間的影響を強調しています。
結論
- この研究は、様々な動物モデルにおける聴覚機能を評価するための貴重なプロトコルを提供し、神経学的障害に関する研究を促進します。
- 詳細な方法論は他の聴覚評価に適応可能で、聴覚処理メカニズムに関する将来の洞察を約束します。
- この研究結果は、聴覚調節における遺伝的要因のより深い理解に貢献します。
よくある質問
Executive Industry Relevance
ABR in mice enables high-throughput auditory phenotyping for target validation in neurological and sensory drug discovery. The method supports mechanistic de-risking by linking genetic or pharmacological manipulations to quantifiable auditory phenotypes. This facilitates early go/no-go decisions in preclinical portfolios focused on hearing loss, neurodegeneration, or neurodevelopmental disorders.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by measuring ABR thresholds and wave latencies as functional readouts of auditory pathway integrity.
- Operational Value: Enables phenotypic screening of mutant and pharmacologically treated mouse models to identify auditory dysfunction.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides standardized, quantitative outputs (thresholds, amplitudes, latencies) for assay reproducibility across compound or genotype screens.
- Operational Value: Supports automation via wavelet-based analysis, increasing throughput and reducing inter-operator variability in large-scale screens.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Uses disease-relevant systems (e.g., Cav3.2 models) to model sensorineural hearing loss and neuropathological auditory deficits.
- Operational Value: Enables continuity from discovery through preclinical validation by tracking ABR changes as biomarkers of treatment response or disease progression.
Pipeline & Workflow Integration
ABR fits within the discovery continuum from target hypothesis testing to lead identification and preclinical efficacy assessment, particularly for CNS and sensory therapeutics.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification by linking gene function (e.g., Cav3.2) to auditory processing via ABR waveform analysis.
- Screening: Delivers assay readiness through standardized stimulus protocols (click/tone burst) and automated threshold detection.
- Analytics: Generates measurable readouts (amplitude growth functions, latency shifts) that enable dose-response and genotype-phenotype correlations.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by using ABR as a translational biomarker for auditory function in pharmacological intervention studies.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform across therapeutic areas requiring auditory safety or efficacy profiling.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing mechanistic ambiguity in auditory pathway engagement.
- Operational Value: Enhances standardization and reproducibility via calibrated stimulus delivery and automated analysis pipelines.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early detection of ototoxic or neuroactive liabilities.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization of compounds based on auditory safety profiles.
Implementation Considerations
- Requires expertise in electrophysiology, anesthesia, and stereotaxic electrode placement.
- Dependent on sound-attenuating equipment, calibrated speakers, and low-noise amplification systems.
- Necessitates cross-team standardization of stimulus parameters (rate, duration, intensity) and filtration settings.
- Must account for model-specific variables such as anesthesia depth, body temperature, and skull thickness affecting signal quality.
- Limited by the need for expert validation of automated wave detection, particularly in abnormal or low-amplitude traces.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
1:25
Auditory Brainstem-Evoked Response (ABR) Prep
3:57
Calibration
5:32
ABR Recordings
7:08
Results: Click- and Tone Burst-Evoked ABR Recordings Can be Used to Evaluate Hearing Threshold Differences, Amplitude Growth Function, Latency Comparison and ABR Symmetry
8:15
Conclusion
