Name: 海馬神経新生研究ツールとしての無線電気生理学と記憶行動検査の同時モニタリング (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-08-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 25 s
Description: 学ぶ 無線EEGと行動追跡を同時に行う神経科学手法。ラットを用いた海馬神経新生研究で、学習・記憶プロセスにおける脳活動と行動の関連をリアルタイムで解析する実験プロトコルです。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

技術支援を提供してくれたミゲル・ブルゴス氏とグスタボ・ラーゴ氏に感謝します。ビデオ制作費を負担してくださったStoelting Co.、技術支援を提供してくださったJinga-hi, Inc.、そしてこの作品に資金を提供してくださったメキシコ・イベロアメリカーナ大学の調査委員会に感謝しています。

<ol><li>Hånell, A., Marklund, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structured+evaluation+of+rodent+behavioral+tests+used+in+drug+discovery+research%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Behavioral+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Structured evaluation of rodent behavioral tests used in drug discovery research.</a> Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, 1-13 (2014).</li>
<li>Buenrostro-Jáuregui, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SEXRAT+MALE%3A+A+smartphone+and+tablet+application+to+annotate+and+process+live+sexual+behavior+in+male+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">SEXRAT MALE: A smartphone and tablet application to annotate and process live sexual behavior in male rodents.</a> Journal of Neuroscience Methods. 320, 9-15 (2019).</li>
<li>Jun, J. J., Longtin, A., Maler, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+behavioral+tracking+of+freely+swimming+weakly+electric+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Long-term behavioral tracking of freely swimming weakly electric fish.</a> Journal of Visualized Experiments. (85), e50962(2014).</li>
<li>Shoji, H., Takao, K., Hattori, S., Miyakawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contextual+and+cued+fear+conditioning+test+using+a+video+analyzing+system+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Contextual and cued fear conditioning test using a video analyzing system in mice.</a> Journal of Visualized Experiments. (85), e50871(2014).</li>
<li>Zheng, W., Ycu, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+fully+automated+and+highly+versatile+system+for+testing+multi-cognitive+functions+and+recording+neuronal+activities+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">A fully automated and highly versatile system for testing multi-cognitive functions and recording neuronal activities in rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. (63), e3685(2012).</li>
<li>Melo-Thomas, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+wireless%2C+bidirectional+interface+for+in+Vivo+recording+and+stimulation+of+neural+activity+in+freely+behaving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">A wireless, bidirectional interface for in Vivo recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats.</a> Journal of Visualized Experiments. (129), e56299(2017).</li>
<li>Noldus, L. P. J. J., Spink, A. J., Tegelenbosch, R. A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ethovision+Video+Tracking+System%5BTitle%5D)+AND+%22Behavior+Research+Methods%2C+Instruments%2C+and+Computers%22%5BJournal%5D)">Ethovision Video Tracking System.</a> Behavior Research Methods, Instruments, and Computers. 33 (3), 398-414 (2001).</li>
<li>Datta, S. R., Anderson, D. J., Branson, K., Perona, P., Leifer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computational+Neuroethology%3A+A+Call+to+Action%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Computational Neuroethology: A Call to Action.</a> Neuron. 104 (1), 11-24 (2019).</li>
<li>Medlej, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+setup+for+wired+continuous+long-term+EEG+monitoring+in+juvenile+and+adult+rats%3A+application+for+epilepsy+and+other+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Enhanced setup for wired continuous long-term EEG monitoring in juvenile and adult rats: application for epilepsy and other disorders.</a> BMC Neuroscience. 20, 8(2019).</li>
<li>Weiergräber, M., Henry, M., Hescheler, J., Smyth, N., Schneider, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocorticographic+and+deep+intracerebral+EEG+recording+in+mice+using+a+telemetry+system%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research+Protocols%22%5BJournal%5D)">Electrocorticographic and deep intracerebral EEG recording in mice using a telemetry system.</a> Brain Research Protocols. 14 (3), 154-164 (2005).</li>
<li>Etholm, L., Arabadzisz, D., Lipp, H. P., Heggelund, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Seizure+logging%3A+A+new+approach+to+synchronized+cable-free+EEG+and+video+recordings+of+seizure+activity+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Seizure logging: A new approach to synchronized cable-free EEG and video recordings of seizure activity in mice.</a> Journal of Neuroscience Methods. 192 (2), 254-260 (2010).</li>
<li>Jinga-hi. JAGA16 Wireless Electrophysiology Recording Device. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.jinga-hi.com/hardware-jaga16">https://www.jinga-hi.com/hardware-jaga16</a> 1(2020).</li>
<li>Kempermann, G., Kuhn, H. G., Gage, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((More+hippocampal+neurons+in+adult+mice+living+in+an+enriched+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">More hippocampal neurons in adult mice living in an enriched environment.</a> Nature. 386 (6624), 493-495 (1997).</li>
<li>Bruel-Jungerman, E., Laroche, S., Rampon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+neurons+in+the+dentate+gyrus+are+involved+in+the+expression+of+enhanced+long-term+memory+following+environmental+enrichment%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">New neurons in the dentate gyrus are involved in the expression of enhanced long-term memory following environmental enrichment.</a> European Journal of Neuroscience. 21 (2), 513-521 (2005).</li>
<li>Leal-Galicia, P., Romo-Parra, H., Rodríguez-Serrano, L. M., Buenrostro-Jáuregui, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+adult+hippocampal+neurogenesis+exerted+by+sexual%2C+cognitive+and+physical+activity%3A+An+update%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Neuroanatomy%22%5BJournal%5D)">Regulation of adult hippocampal neurogenesis exerted by sexual, cognitive and physical activity: An update.</a> Journal of Chemical Neuroanatomy. 101, 101667(2019).</li>
<li>Trinchero, M. F., Herrero, M., Monzón-Salinas, M. C., Schinder, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experience-Dependent+Structural+Plasticity+of+Adult-Born+Neurons+in+the+Aging+Hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Experience-Dependent Structural Plasticity of Adult-Born Neurons in the Aging Hippocampus.</a> Frontiers in Neuroscience. 13, 739(2019).</li>
<li>Shors, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Erratum%3A+Neurogenesis+in+the+adult+is+involved+in+the+formation+of+trace+memories+%28Nature+%282001%29+410+%28372-376%29%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Erratum: Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories (Nature (2001) 410 (372-376)).</a> Nature. 414 (6866), 938(2001).</li>
<li>Song, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+neurons+in+the+adult+mammalian+brain%3A+Synaptogenesis+and+functional+integration%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">New neurons in the adult mammalian brain: Synaptogenesis and functional integration.</a> Journal of Neuroscience. 25 (45), 10366-10368 (2005).</li>
<li>Zhao, C., Teng, E. M., Summers, R. G., Ming, G. L., Gage, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+morphological+stages+of+dentate+granule+neuron+maturation+in+the+adult+mouse+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Distinct morphological stages of dentate granule neuron maturation in the adult mouse hippocampus.</a> Journal of Neuroscience. 26 (1), 3-11 (2006).</li>
<li>Irvine, G. I., Logan, B., Ecket, M., Abraham, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enriched+environment+exposure+regulates+excitability%2C+synaptic+transmission%2C+and+LTP+in+the+dentate+gyrus+of+freely+moving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Enriched environment exposure regulates excitability, synaptic transmission, and LTP in the dentate gyrus of freely moving rats.</a> Hippocampus. 16 (2), 149-160 (2006).</li>
<li>Tashiro, A., Makino, H., Gage, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experience-specific+functional+modification+of+the+dentate+gyrus+through+adult+neurogenesis%3A+A+critical+period+during+an+immature+stage%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Experience-specific functional modification of the dentate gyrus through adult neurogenesis: A critical period during an immature stage.</a> Journal of Neuroscience. 27 (12), 3252-3259 (2007).</li>
<li>Moreno-Jiménez, E. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adult+hippocampal+neurogenesis+is+abundant+in+neurologically+healthy+subjects+and+drops+sharply+in+patients+with+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Adult hippocampal neurogenesis is abundant in neurologically healthy subjects and drops sharply in patients with Alzheimer's disease.</a> Nature Medicine. 25 (4), 554-560 (2019).</li>
<li>Cohen, S. J., Stackman, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+rodent+hippocampal+involvement+in+the+novel+object+recognition+task.+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Assessing rodent hippocampal involvement in the novel object recognition task. A review.</a> Behavioural Brain Research. 285, 105-117 (2015).</li>
<li>Fagan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Memory+in+the+infant%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Child+Psychology%22%5BJournal%5D)">Memory in the infant.</a> Journal of Experimental Child Psychology. 9 (2), 217-226 (1970).</li>
<li>Baxter, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((I%27ve+seen+it+all+before%22+Explaining+age-related+impairments+in+object+recognition.+Theoretical+comment+on+Burke+et+al%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioral+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">I've seen it all before" Explaining age-related impairments in object recognition. Theoretical comment on Burke et al.</a> Behavioral Neuroscience. 124 (5), 706-709 (2010).</li>
<li>Antunes, M., Biala, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+novel+object+recognition+memory%3A+Neurobiology%2C+test+procedure%2C+and+its+modifications%5BTitle%5D)+AND+%22Cognitive+Processing%22%5BJournal%5D)">The novel object recognition memory: Neurobiology, test procedure, and its modifications.</a> Cognitive Processing. 13 (2), 93-110 (2012).</li>
<li>Ennaceur, A., Delacour, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+one-trial+test+for+neurobiological+studies+of+memory+in+rats.+1%3A+Behavioral+data%5BTitle%5D)+AND+%22Behavioural+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats. 1: Behavioral data.</a> Behavioural Brain Research. 31 (1), 47-59 (1988).</li>
<li>Winters, B. D., Forwood, S. E., Cowell, R. A., Saksida, L. M., Bussey, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double+dissociation+between+the+effects+of+peri-postrhinal+cortex+and+hippocampal+lesions+on+tests+of+object+recognition+and+spatial+memory%3A+Heterogeneity+of+function+within+the+temporal+lobe%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Double dissociation between the effects of peri-postrhinal cortex and hippocampal lesions on tests of object recognition and spatial memory: Heterogeneity of function within the temporal lobe.</a> Journal of Neuroscience. 24 (26), 5901-5908 (2004).</li>
<li>Forwood, S. E., Winters, B. D., Bussey, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hippocampal+lesions+that+abolish+spatial+maze+performance+spare+object+recognition+memory+at+delays+of+up+48+hours%5BTitle%5D)+AND+%22Hippocampus%22%5BJournal%5D)">Hippocampal lesions that abolish spatial maze performance spare object recognition memory at delays of up 48 hours.</a> Hippocampus. 15 (3), 347-355 (2005).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+rat+brain+in+stereotaxic+coordinates%22">The rat brain in stereotaxic coordinates</a>. , Academic Press. (1997).</li>
<li>Stoelting Co. Getting started with ANY-maze Setting up and starting work with ANY-maze. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.braintreesci.com/images/ANYMaze.pdf">https://www.braintreesci.com/images/ANYMaze.pdf</a> (2006).</li>
<li>Stoelting Co. A detailed description of the ANY-maze measures. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.anymaze.co.uk/a-detailed-description-of-the-any-maze-measures.pdf">https://www.anymaze.co.uk/a-detailed-description-of-the-any-maze-measures.pdf</a> (2010).</li>
</ol>

シルビア・オルテガ・マルティネス博士は、この記事の制作とオープンアクセスを提供および後援した会社であるStoelting Co.の従業員として働いています。

行動および脳波検査の研究は、本質的に困難で挑戦的です。したがって、両方の手法の組み合わせは、重要な重要なステップを提示します。したがって、両方の同時実行手法は広く使用されていません。実際には、世界中のすべてのグループが、動物、分析されたパラメーター、または治療などの特別な条件で行動テストを実行します。上記は、この分野で重大な論争を引き起こし、誰もが利用できる標準的な手順を開発する必要性を生み出します。ここでは、公開された記事のほとんどで通常説明または言及されていないすべての重要な手順と方法論的考慮事項を使用して、この詳細な手順を準備しました。これらについては、以下で説明します。
必要な材料の製造は、この技術の成功の基本的なステップです。この点で、電極はステンレス鋼のネジ、銅ケーブル、および銀溶接機を使用してゼロから構築する必要があります。これらの材料は、使用前に各電極の導電率と強度を検証する必要があるため、恒久的に溶接することは困難です。電極アセンブリに別のタイプのワイヤを使用することが可能である。ただし、銅は電極を操作してアンプコネクタに挿入するのに十分な柔軟性があります。これに関して、市販の電極の使用が望ましいが、それらの取得は複雑で高価であり得る。手術は、このプロトコルで最も重要なステップの1つです。特に電極の埋め込みには、経験豊富な外科医がいることが強く推奨され、必要でさえあります。手術では麻酔時間を長くし、時には手術中に溶接を施す必要があることが多いため、各検査室は、特にビバリウム条件、同腹仔間の違い、さらには動物間の個人差の下で、げっ歯類の系統ごとに適切な麻酔(異なるカクテルを使用できます)で必要なテストを実行する必要があります。適切な計画と検討により、手術中に動物を失うことを防ぐことができます。電極の埋め込みも重要なステップです。頭蓋骨を殴ったり、髄膜や脳組織を損傷したりしないように、細心の注意が必要です。ネジは正しく配置する必要があります、つまり、頭蓋骨に完全に固定しないと、EEG記録を使用しないお粗末なコロケーションや動きに関連するものなど、ノイズやアーティファクトが信号に表示されます。げっ歯類の苦しみを避けるために、術前および術後の治療と状態を常に実行し、観察する必要があります。皮下リドカインは、メスで切開する前に頭の皮膚に使用できます。動物の目に生理食塩水を滴下すると、乾燥を防ぐのに役立ちます。また、生理食塩水を口に投与し、手術後に1mLを皮下または腹腔内に投与して、動物の体液バランスを補い、脱水症を防ぐ必要があります。手術直後に、抗炎症薬(痛みを軽減するため)、および皮下または局所抗生物質による抗生物質を、歯科用セメントキャップが配置されている頭皮の周辺に直接投与する必要があります(感染の可能性を減らすため)。手術の24時間後に上記の手順を繰り返します。動物の背中にEEGアンプを配置することは、同時記録の主な困難です。ベストのデザインと製造は、特に動物のサイズに基づいています。ベストはげっ歯類の自然な動きを許さなければなりません( 図5を参照)。この後者は、自由な動きの記録である技術の主な利点を保証します。動物は手術後およびその後の数日間、ベスト、ヘッドコネクタ、またはケーブルを取り外そうとしなかったため、セットアップは運動制限を有意に発生させたり、痛みや不快感を引き起こしたりしなかったと推定されました。BTSによってマークされたイベントに基づくエポックでの正しいEEGセグメンテーションのためには、明確に定義されたプロトコルを書き留めることが必須です。一時的なマークは、両方のシステムが同じクロックを使用してタイムスタンプを設定するため、時系列操作によってマージできます。以上により、解析のための電気生理学的データを組み込んだ動物実験の可能性が広がります。
ここで紹介する手法は、あらゆる神経科学研究分野で使用でき、最も一般的なマウス種、さらには他の種でも使用できます。行動追跡ソフトウェアの汎用性は、モリス水迷路、オープンフィールド、斬新な物体認識、条件付き場所の好み、ホールボード、高架プラス迷路、Y迷路、ラジアルアーム迷路、バーンズ迷路などの迷路の非常に多様性で使用できるため、最も重要な利点の1つです。最大16台のカメラを同時に使用できます。さらに、何百もの異なる対策(より詳細な情報については、マニュアル31,32を参照)を報告することができます。この作業はEEG記録の実験を説明しており、局所場ポテンシャルや単一ユニット記録などの他の手法が可能であると考えてください。ただし、ユーザーは、一般的なセットアップといくつかの準備手順を他の目的のために変更する必要があることを考慮する必要があります。したがって、この手法をEEG Wi-Fi記録と一緒に使用すると、接続性、EEGバンドパワー、誘発応答など、EEG統合とダイナミクスのいくつかの特性を評価するために人間に対して行われるような動物実験に新しい視点が追加されるため、可能性が広がります。人間とは異なり、動物実験は、他の多くの実験パラダイムの中でも、薬物投与、遺伝子改変、または発現を評価することが可能です。EEG分析では、一部のプロトコルでは、望ましい動作の繰り返し回数が非常に少なく、応答を平均化して信頼できる結果を得る可能性が抑制されていることを考慮してください。したがって、実験を開始する前に、実行すると考えられる記録および分析プロトコルを設計するように注意してください。それにもかかわらず、動物実験での作業は動きを妨げることは不可能であり、実験プロトコルの複雑さを増し、信号分析と行動タスクの考慮事項を増すことを考慮しなければなりません。現在、完全な追跡システムとEEG記録のための機器は標準化またはモジュール化されていないため、それらのセットアップは単一のプロトコルと他の行動タスクを探索するための適応を目的としており、多くのラボに高いコストを示唆/示唆しています。この状況は、この調査で説明されているオプションに従うことで解決できます。それにもかかわらず、より信頼性の高い実験のためにいくつかの改善を実現することができました。この作業は、電極の製造からビヘイビアおよび信号処理までのいくつかのステップで改善できます。それにもかかわらず、動物の追跡とEEGの取得は、手頃な価格のハイテクでありながら安価なセットアップを使用して可能であることが実証されています。
要約すると、本研究は、特に神経科学分野の科学者が、一般的に組み合わせて使用されていないこれら2つの手法を使用できるようにする試みです。行動追跡ソフトウェアを使用したEEGと行動テストの同時記録技術には多くの利点があり、神経科学の多くの分野で、特に学習と記憶の分野で特に役立ちます。この装置が海馬のような皮質下構造の深い記録として他の能力を持っていると考えると、前述のように、いくつかの準備ステップが変更されます。ワイヤレス機器は、あるケージから別のケージへの動物の移動性の問題、ケーブルでの動物の妨害または絡み合いなど、従来のワイヤアプローチのほぼすべての制限を解決します。上記のように、このセットアップ手法はユーザーフレンドリーであり、ほとんど訓練を受けていない、または専門化されていない専門家または個人のグループがこのソフトウェアを使用できます。EEG機器の価格は、通常のEEGアンプよりも低くなっています。行動追跡ソフトウェアは、市場で最も手頃なビデオ追跡ソフトウェアの1つでもあります。このソフトウェアには年間ライセンスが必要です。この装置は、複数の実験セットアップ、さまざまな動物、および汎用性のタイプで使用できます。この取り組みが科学界に役立ち、行動と脳波を同時に研究するための簡単なアクセスを提供することを願っています。

行動テストは、in vivoコンテキストで生成される大量の情報に対して、神経科学研究において非常に重要です。この点で、研究者は、感覚運動機能、社会的相互作用、不安様および抑うつ様行動、物質依存およびさまざまな形態の認知機能を分析するために、さまざまな行動テストを広く使用してきました1。行動テストの手動記録は、ほとんどの専門家のオブザーバーにとってさえ、困難で、疲れ果て、不正確である可能性があります。行動登録のためのフリーでオープンソースのソフトウェア(例えば、性行動のためのsexrat male2アプリ)を開発するためにいくつかの努力がなされているが、いくつかの選択肢は魚3からげっ歯類4,5,6までの異なる動物種の自動的かつリアルタイムの行動記録を可能にする。ビデオトラッキングは、さまざまなアプリケーションで使用される迅速かつ正確な行動記録のための貴重な方法です7。行動記録領域におけるより潜在的な特徴は、行動発現中の神経活動を探索することである。ニューロン活動(単一細胞から主要な脳領域まで)と行動課題を同時に記録することで、脳が特定の行動パターンをどのように生成するかを示すことができます8。行動は、神経活動と運動または行動との間の相関を明らかにする可能性のある一連のマイナーコンポーネントです。ニューロンの活動と行動パターンを複数のタイムスケールで同時に記録できれば、各脳の状態がそれぞれの特定の行動とどのように相関しているかを説明できます(行動記録のより詳細な調査については、Datta et al.、2019レビュー8を参照)。したがって、望ましいスケール(ニューロンから脳の広い領域まで)での行動活動とニューロン活動の同期記録は、非常に有用なツールと見なされます。行動記録を神経活動として他の測定値と統合することを目的としたいくつかのシステムがあります4,5。
脳波記録は、臨床および研究神経科学の分野で最も広く使用されている技術の1つと考えられていますが、比較的高い可動性とEEG記録装置のサイズにより、この技術はin vivoモデルの場合の検出に独特で困難です9。この問題に対するいくつかの解決策が開発されている、例えば、動物がアリーナ内を自由に動くことを可能にするケーブルおよび旋回装置の使用。それにもかかわらず、ケーブルベースのシステムは、例えば、あるケージから別のケージへの動物の移動中に、動物とケーブルとの妨害または絡み合いが観察されるなど、研究を実施するためにしばしば問題を課す。遠隔測定装置は、記録状況の柔軟性を高めるために無線電気生理学的記録のために開発されている10、11。ただし、このようなシステムは、記録チャネル数が少なく、サンプリングレートが低いため、かなりの制限があります11。本研究では、自由に動くげっ歯類システム12とのWi−Fi接続を介して動物からのEEG信号を送信する市販の無線システムを用いた。装置の重量は6グラムで、1kSpsで記録された最大16チャンネルまで対応します。このシステムは、動物環境でのEEGまたはスパイクの記録を可能にし、外乱を低減し、市場に出回っている従来の電気生理学的システムと比較して経済的なソリューションとして機能します。さらに、ビデオ追跡ソフトウェアを使用してこのデータを同期し、EEGと行動パターンの相関関係を提供しました。この同期は、両方のシステムによって生成されたタイムスタンプに基づいてデータとイベントのアライメントと補間によってオフラインで行われ、MATLAB で処理されます。
成体神経新生は、動物の歯状回において新たに生成された細胞のニューロンにおける増殖、生存、および分化として定義される13,14。このプロセスは、豊かな環境(EE)条件を通じてげっ歯類の成体神経新生を増加させる記憶および学習の改善に関連していることが知られています15。EEは、おもちゃやチューブを備えた大きなケージ内に小グループでげっ歯類を収容することで構成されており、動物は新規で複雑ですが、生物学的関連性はありません15。EEは海馬の神経新生を刺激しますが、年齢、動物の系統、特定の刺激条件、または神経新生検出手順などの多くの要因でも異なります。EEハウジングに7日間曝露された中年マウスでは、海馬歯状回(DG)に新しい顆粒細胞(GC)が誕生することが報告されています16。成体ラットにおいて成体神経新生を選択的に除去しようとする研究は、学習された応答において約1〜2週齢の新しい顆粒細胞が必要であることを示唆している17。GCが成人DGで生まれてから約2〜3週間後に、興奮性シナプス伝達に不可欠な樹状突起棘などのいくつかの特徴的な特徴が現れ始めます18。Zhaoらは、脊椎成長のピークが最初の3〜4週の間に起こることを示すために定量分析を行った19。いくつかの電気生理学的in vivo研究は、わずか3週間のEEハウジング条件がDGのシナプス伝達に変化をもたらし、細胞の興奮性を増加させることを示唆しています20。また、BrdU注射後1〜4週間で濃縮環境にさらされると、マウスのDG顆粒層のBrdU/NeuN細胞の密度が有意に増加したことが報告されています21。これらの著者らは、新しいニューロンの数の大幅な増加が観察されたため、EE曝露後1〜3週間の間に臨界期間が存在することを示唆しています21。ヒトにおける成人海馬神経新生(AHN)の研究は、直接的な証拠がなかったため、物議を醸しています。しかし、最近の報告では、ヒト成人脳におけるAHNの発達段階を説明し、DG内の数千の未熟ニューロンを特定し、それによってヒトの老化中のAHNの重要性を実証しました22。前述の証拠に基づくと、動物モデルでのAHNの研究はこれまで以上に重要です(AHNのより詳細な調査については、Leal-Galicia et al.、2019レビュー15を参照)。
前述のように、海馬は学習能力と記憶能力の基本的な機能に関連しています。記憶の形成は、符号化(記憶獲得)、統合(記憶記憶)、検索(記憶認識)の3つの異なるプロセスを経ます23。ヒトにおける認識記憶は、視覚的対比較タスク24を用いて試験される。記憶と健忘症の人間と動物のモデルの基礎は、視覚的にペアの比較タスクが人間で行うように、以前に提示された刺激を認識する能力を評価する行動テストです25,26。したがって、げっ歯類が以前に提示された刺激を認識する能力、つまり学習能力と記憶能力を評価するために最もよく使用される行動テストの1つは、自発的な新規物体認識タスク(NORT)23,27です。NORTプロトコルは、取得試験で10分間、慣れ親しんだアリーナで2つの同一の新規オブジェクトで構成されます。0 28から48時間29の間の特定の時間(各プロトコルに従って可変時間)の後、動物は、同じ身近な物体の1つと、1つの新規物体を含む同じアリーナに戻される。おなじみのオブジェクトが記憶されている場合、動物は自発的に小説オブジェクトを探索します26。選好比は、探査パフォーマンスの評価によく使用されます。これは、新規または身近なオブジェクトの探索時間から総オブジェクト探索時間を割ることによって決定されます。NORTには、他の認識メモリテストに比べていくつかの利点があります。最も重要なことは、外部の動機、報酬、または罰を必要としないことです。ストレスの多い状態は発生しません。最後に、オブジェクトを探索する動作を呼び起こすためのトレーニングは必要ありません(NORTのより詳細な調査については、ref.23を参照してください)。
したがって、成人の海馬神経新生の効果として、複数のデータモダリティの同時記録と学習と記憶の研究におけるそれらの統合は非常に魅力的であり、この分野の研究者に魅力的なソリューションを提供します。本研究では、行動ビデオトラッキング評価(新規物体認識タスク)とワイヤレス脳波記録の同時進行に関わるすべてのプロセスを明らかにする。ここでは、電極製造プロセス、硬膜外(頭蓋スクリュー)電極移植手術、環境エンリッチメントプロトコル(海馬神経新生誘導用)、NORTプロトコル、BTSセットアップ、リアルタイムでの同時モニタリングのためのEEG-BTSカップリング、およびMATLABコンピューティング環境で実行されるEEGおよび行動データ分析についてレビューしました。

<table><tbody><tr><td>#2 可変速回転工具チップ</td><td>リオーダー #310048、長さ 44.5mm</td><td>SS ホワイト</td><td>ネジを挿入する穴を作るため</td></tr><tr><td>#4 メスとブレード</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>50 X 50 X 50 cm オープン フィールド ブラック メイト アリーナ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>8 ピン レセプタクル ハウジング メス</td><td>アンフェノール FCI</td><td>10147606-00008LF</td><td></td></tr><tr><td>8 ピン レセプタクル ハウジング オス</td><td>Amphenol FCI</td><td>10147603-00008LF</td><td></td></tr><tr><td>アクリル樹脂</td><td>MDC歯科</td><td>NicTone</td>頭<td>蓋骨にネジを固定するため</td></tr><tr><td>ANY迷路ビデオ追跡ソフトウェア</td><td>Stoelting、Co.</td><td>バージョン6.1</td><td>http://www.anymaze.co.uk/)</td></tr><tr><td>ベンザルコニウム塩化物消毒液</td><td>ベンザル</td><td>ベンザル</td><td></td></tr><tr><td>ブルドッグクランプ</td><td>Cientifica VelaQuin</td><td></td><td>スキンを引っ込めるため</td></tr><tr><td>カメラ</td><td>Logitech</td><td>c920</td><td></td></tr><tr><td>銅線</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>圧着接点</td><td>Amphenol FCI</td><td>10147604-01LF</td><td></td></tr><tr><td>DELL PC</td><td>DELL</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ELECTRODE</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>JAGA16</td><td>ジンガハイ株式会社</td><td>JAGA16</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>PiSA Agropecuaria</td><td>ANESKET</td><td>For anesthesia</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>R2020a</td><td>MathWorks</td><td>Scriptは、Jinga-Hi, Inc.と共同で開発されました。</td></tr><tr><td>モノマー</td><td>MDC Dental</td><td>NicTone</td><td>頭蓋骨にネジを固定するため</td></tr><tr><td>Neurophysソフトウェア</td><td>Jinga-Hi, Inc./ Neurosys, LLC</td><td>Neurosys 3.0.0.7</td><td></td></tr><tr><td>スクリュードライブ</td><td></td><td></td><td>頭蓋骨にネジを挿入するための</td></tr><tr><td>ネジ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>電極</td><td></td><td></td><td></td>を装備したネジ</tr><tr><td>脳定位固定装置</td><td>用KOPF</td><td></td><td>手術用</td></tr><tr><td>可変速回転工具</td><td>ドレメル 3000</td><td>ドレメル</td><td>ネジを挿入する穴を開けるため</td></tr><tr><td>電圧計</td><td>PROAM</td><td>MUL-040</td><td>電極が電気を通していることを確認するため</td></tr><tr><td>キシラジン</td><td>PiSA アグロペキュアリア</td><td>PROCIN</td>麻酔<td>用</td></tr></tbody></table>

海馬神経新生研究ツールとしての無線電気生理学と記憶行動検査の同時モニタリング

Simultaneous Monitoring of Wireless Electrophysiology and Memory Behavioral Test as a Tool to Study Hippocampal Neurogenesis

脳波(EEG)から得られる脳波振幅は、動物や人間の認知能力、記憶、学習の基礎としてよく認識されています。成人の神経新生メカニズムは、記憶力と学習力の向上にも関連しています。伝統的に、研究者は行動課題によってげっ歯類モデルの学習および記憶パラメータを評価するために使用されていました。したがって、行動変化と脳波の同時モニタリングは、脳活動とタスク関連行動の間のデータを相関させる上で特に興味深いものです。ただし、両方の研究を実行するために必要な機器のほとんどは、複雑で高価であるか、自然の動物の動きを妨げる有線セットアップネットワークを使用しています。この研究では、脳波は、新しい物体認識タスク(NORT)の実行とともに、ワイヤレス電気生理学デバイスによって記録されました。動物の行動は、ビデオ追跡システムによって同時に監視されました。両方の記録は、EEG信号を動物の行動にリンクするために同期されたタイムスタンプによってオフラインで分析されました。被験者は、中期環境濃縮処理後の成体Wistarラットで構成されています。6つの頭蓋骨スクリュー電極は、前頭、中央、および頭頂領域の両半球にペアで固定され、鼻骨の後方に位置する電極を参照しました。NORTプロトコルは、動物を2つの同一の物体に10分間さらすことで構成されます。2時間後と24時間後、オブジェクトの1つが新しいオブジェクトに置き換えられました。各物体の探索時間は、行動追跡ソフトウェア(BTS)およびEEGデータ記録によって監視された。行動データと同期した脳波の分析は、アルファとベータの相対バンドパワーの推定と、3つの実験段階間の新しい物体認識と身近な物体探査の比較で構成されています。本稿では、電極製造プロセス、硬膜外電極移植手術、環境エンリッチメントプロトコル、NORTプロトコル、BTSセットアップ、リアルタイムでの同時モニタリングのためのEEG-BTSカップリング、および自動イベント検出に基づくEEGデータ分析について説明しました。

上記の方法は、環境濃縮処理後にEEGとラットの活動を同時に記録するために適用されました。生後3か月のオスのWistarラットは、中期環境濃縮処理プロトコルを20日間受け、NZにある7番目の電極を参照して、前頭部、中央部、頭頂部に対になった6つの頭蓋骨スクリュー電極を固定するように操作されました。動物は自然の暗光条件下で維持され、食物と水に 自由 にアクセスできました。この作業は、同時ライブ録音のためのEEGシステムと行動追跡ソフトウェアの統合を示しています。治療の有効性を比較するふりをするのではなく、機器の利点を例示するだけなので、EEプロトコルの下で治療された動物のみを使用しました。使用された20日間の環境エンリッチメントハウジングプロトコルが成体の神経新生を刺激する証拠として、EE下の動物および標準条件下で飼育された動物からのBrdU陽性細胞数データを提示します私たちの研究室からの未発表データから。生後3ヶ月の雄のWistarラットを使用した。それらは、互いに12時間の間にBrdUを3回注射した。動物を麻酔し(ペントバルビタール(50 mg / kg、i.p.)、経心灌流によって安楽死させました( 図5を参照)。EEGデバイスに取り付けられたベストが動物の動きを制限しないことを確認するために、オープンフィールドテスト(OFT)を2つのグループに分けて実行し、1つのグループは機器(ベストとEEGアンプ)を着用した状態で手術を受け、もう1つのグループはハードウェアを着用せずに無傷のままでした。10分間の試験では、動物の移動距離に有意差は見られませんでした( 図5を参照)。一般的な NORT プロトコルは、2 つのオブジェクトの表示と、そのうちの 1 つのオブジェクトを新しいオブジェクトに置き換えることで構成されます。行動追跡ソフトウェアは探索時間を監視しました。
行動追跡ソフトウェアは、動物のグループを記録して、主要なパフォーマンスパラメータを評価しました。そこで、3つのパラメータを用いて探査性能を評価した。選好比は、動物の頭が各オブジェクトで費やした合計時間を報告するオブジェクトゾーンで費やされた動物の頭の時間を使用して計算されました。また、オブジェクトに向かって移動するのに費やされた時間の選好比を計算し、各オブジェクトゾーンに向かって移動していたすべての動物に費やされた合計時間を示します。さらに、各オブジェクトへの訪問あたりの費やされた時間が計算されました。 図6 は、上記の3つのパラメータの結果を示しています。獲得試行では、3つの評価パラメータ(3つの試行ではオブジェクトゾーンでのヘッドタイム、3つの試行ではオブジェクトに向かって移動する時間、および各オブジェクトの訪問あたりの時間)のオブジェクト間に区別はありませんでした。STM試験に差はなかった。一方、LTM試験では、新規天体に対して有意に高い探査優先比が見られた。さらに、LTMトライアルでは、訪問ごとに費やされた時間(パネルC)における新規オブジェクトの好みも見られました。動画 1 は実験で記録したラットの代表例を、 動画2 は脳波と行動の同時記録の代表例です。
行動追跡とコンピューターの時計を使用したEEGソフトウェア記録で追跡された時間イベントを照合することができました。図 7 と 図8 は、アルファバンドとベータバンドに対するEEG相対パワーの変化を示しています。これらは運動制御、集中力、記憶に関係しており、探索はこれらの機能に関連しているだけであることを示唆しています。動物3の結果は、ACQとLTMに関してSTMでアルファパワーが低下する傾向があることを示しており、探索または記憶検索に関連する非同期を示唆しています。物体認識数(処理エポック)が少なかった。この時点では、統計的検定がそのような差が本物であるかどうか、またはアーティファクトがそのような実験条件を生成することができたかどうかを検証できるかどうかを判断することはできません。それにもかかわらず、エポックセグメンテーション、ラベリング、および分析は、動物の同時マーキングイベントと将来の研究プロジェクトのために生成されたEEG結果のタイムラインによって可能になりました。これらのシステムを組み合わせることで、動物実験目的で大きな問題となっている手動マーキングプロセスによるイベントの不正識別を防止します。BTSと電気生理学的(EP)活性の組み合わせは、動物の行動と正確に関連している可能性があります。それにもかかわらず、実験条件では、モーションアーチファクトを排除し、実験セットアップを効果的に改善するために、高度な信号処理技術を使用する必要があります。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig01.jpg"> 図1:濃縮環境(EE)条件ケージの例。 住居にはおもちゃやチューブが提供され、動物は斬新で複雑であるが生物学的関連性は見られなかった。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig02.jpg"> 図2:ラット頭蓋骨の硬膜外電極の位置。 ネジは、ヘッドセットのアンカーと電極として同時に使用されました。F =正面;C =前頭頭頂;P =頭頂;3 = 左;4 = 右;NZ = 地表参照として。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig03.jpg"> 図3:硬膜外(頭蓋螺子)電極移植手術の代表的な画像。 手術の異なる段階でラットに埋め込まれた頭蓋内電極スクリューを示す画像。この手順を実行するときは、無菌技術に従っていることを確認してください。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig04.jpg"> 図4:ラットの代表的な画像と実験セットアップ。 ラットは、NORTプロトコルに使用されるアリーナ内で、バッテリーが埋め込まれたEEGデバイスに取り付けられたベストを着用するように作られました。画像は、ヘッドセットとヘッドラットに取り付けられたケーブルコネクタを示しています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig05.jpg"> 図5:EEプロトコルによる運動能力、および成体の神経新生刺激の証拠。 (A)オープンフィールドテスト(OFT)での10分間の動物活動の代表的な画像と、機器/手術を着用した動物、および機器を着用していない動物/手術を受けていない動物の平均距離。(B-E)EEおよび標準ハウジンググループ用のBrdU標識細胞(濃い暗色)を用いた代表的なDGセクション。パネルBおよびDはDGの低倍率を示し、パネルCおよびEは高倍率でのボックス領域を示す。パネルBおよびCはEEハウジンググループからの組織であり、パネルDおよびEは標準ハウジンググループからの組織である。挿入図は、両方のグループの標識された細胞の平均数を示しています。ML - 分子層。GCL – 顆粒細胞層;SGZ – 亜粒状ゾーン;矢印 - BrdU+ セル。グラフはSEM±平均値を示しています。グループを比較するためにT-studentテストを使用しました。* p≤0.05。オープンフィールドテストでは、グループ間で有意差は見られませんでした。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig06.jpg"> 図6:NORT評価における探査性能。 (A)3回の試行のオブジェクトゾーンでのヘッドタイム。(B)3つの試行のためにオブジェクトに向かって移動する時間。(C)各オブジェクトの訪問あたりの時間。グラフはSEM±平均値を示しています。 Sidakの多重比較検定による二元配置反復測定ANOVAがすべてのパラメータで使用されました。* p≤0.05, ** p≤0.01 それぞれの試行内のオブジェクト間。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig06large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig07.jpg"> 図7:探査に伴うアルファEEGバンドパワーの変化。 この図は、動物が物体の探査を開始した後の30秒から2.5までの相対アルファパワーの変化を示しています。6つのグラフは、前頭電極、中央電極、頭頂電極(上から下)および左側と右側に対応していました。箱ひげ図は、オブジェクトの条件の組み合わせごとに「使い慣れた」と「新規」、およびステージ(「ACQ」、「STM」、「LTM」)の時系列の分布を示します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig07large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig08.jpg"> 図8:探査に関連するベータEEGバンドパワーの変化。 この図は、動物が物体の探査を開始した後の半秒から2.5までの相対ベータパワーの変化を示しています。6つのグラフは、前頭電極、中央電極、頭頂電極(上から下)および左側と右側に対応していました。箱ひげ図は、オブジェクトの条件の組み合わせごとに「使い慣れた」と「新規」、およびステージ(「ACQ」、「STM」、「LTM」)の時系列の分布を示します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig08large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
動画1:実験で記録したラットを示す代表的な動画。ラットはNORTプロトコルに使用されるアリーナ内にいました。ラットは、バッテリーが埋め込まれたEEGデバイスに取り付けられたベストを着用していました。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61494/VIDEO_1.mp4" target="_blank">このビデオをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
ビデオ2:脳波と行動の同時記録を示す代表的なビデオ。脳波信号は左側に表示され、行動テスト(NORT)はビデオの右側に表示されました。<a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61494/VIDEO_2.mp4" target="_blank">このビデオをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

ここで紹介するプロトコルは、脳波(EEG)と行動評価の同時発生に関する情報をリアルタイムで提供します。このプロトコルに関連するすべてのステップを、神経科学の多く分野、特に学習および記憶分野の研究者にとって魅力的なソリューションとして説明しました。

Brainwaves amplitude obtained from electroencephalography (EEG) has been well-recognized as a basis for cognitive capacity, memory, and learning on ...

ホログラフィー記録の同時行動ビデオ追跡評価と無線電子、およびそれらの統合は非常に魅力的であり、神経科学の多くの分野の研究者にとって興味深い解決策を提供します。行動ビデオトラッキング評価と無線脳波記録の同時実行の汎用性は、多くの実験条件で使用できるため、最も重要な利点の1つです。この手順を実演するのは、大学院生のフロレンシア・マタさんと、私の研究室の研究者であるアレハンドロ・タピア・デ・イエスさんです。電気生理学デバイスをセットアップするには、デバイスモデムをパーソナルコンピュータホストに接続し、モデムの電源を入れます。コンピュータ上の他のネットワーク機器の電源を切り、登録ルーム内の他の無線通信をできるだけ消音してください。テストするラットの背面にアンプを取り付け、バッテリーを差し込んでEEGデバイスの電源を入れます。接続から2秒後、EEGアンプの赤いLEDがデバイス上で点滅し、モデムとの通信がアクティブであることを示します。その後、緑色のLEDライトが点灯します。通信が成功すると、モデムのLEDが連続して点滅し始めます。デバイス通信が正常に設定されたら、EEGソフトウェアを起動し、製造元の指示に従ってソフトウェアをセットアップして、ソフトウェアをワイヤレスEEG取得デバイスと統合します。次に、[表示の開始]をクリックします。EEGソフトウェアは、実際の信号取得を表示します。行動追跡ソフトウェアを設定するには、アカウントにログインし、[新しい空の実験]、[新規] の順に選択します。プロトコルの名前を設定し、[ビデオ追跡モード] を選択します。apparatusの下で、スケール移動定規線をアリーナの既知の長さに沿った位置に設定し、設定パネルにアリーナの長さをミリメートル単位で入力します。「トラッキングと行動」で「ゾーン」を選択します。「アイテムの追加」で、「新規ゾーン」とアリーナの長さを選択し、新しいゾーンの名前を設定します。アリーナエリアを設定し、示したようにエリアに名前を付けた後、アニマルカラーを開き、装置の背景よりも明るい動物を選択します。[動物の頭と尻尾の追跡] で、[はい、動物の頭と尻尾を追跡します] を選択します。[テストとステージ] に移動し、[アイテムの追加] と [新しいステージ] を選択します。ステージの取得に名前を付けます。次に、ステージの期間を定義し、短期記憶テストと長期記憶テストのセットアップを繰り返します。すべてのテストを設定したら、[プロシージャ] を開き、各ステージで追跡するイベントを定義します。トラッキングソフトウェアでの取得セッションの場合は、「テスト」と「テストの追加」を選択し、テストする動物の番号を割り当て、「レコード」を選択して動物とセッションに名前を付けます。動物をアリーナに配置する前に、[プレイ]をクリックします。開始待ちのメッセージが表示されます。次に、オブジェクトとは反対側の壁に面したアリーナに動物を置きます。もう一度「再生」をクリックして、動物が10分間自由に探索できるようにします。取得セッションの終了から 2 時間後に、オブジェクトの 1 つをまったく異なる形状、色、テクスチャの別のオブジェクトに交換し、デモンストレーションに従って追跡ソフトウェアで短期記憶テストを設定します。次に、示されているように、動物をオブジェクトの反対側の壁の1つに面したアリーナに置きます。もう一度再生を押して、動物が10分間自由に探索できるようにします。取得セッションの24時間後、ソフトウェアを長期記憶テストを記録し、オブジェクトを短期記憶テストで使用したものとはまったく異なる別のオブジェクトと交換するように設定します。次に、動物をアリーナに配置し、デモンストレーションされているようにソフトウェアを使用して動物の行動を記録します。装置を装着したまま手術を受けたラット、またはハードウェアを装着せずに無傷のままのラットの野外試験では、10分間の探索期間にわたって移動距離に大きな差は見られませんでした。トラッキング解析を使用すると、物体の優先比における頭部時間は、物体ゾーンで費やされた動物の頭部時間を使用して計算できます。オブジェクトに向かって移動するのに費やされた時間の選好比、各オブジェクトゾーンに向かって移動するすべての動物に費やされた合計時間、および各オブジェクトへの訪問ごとに費やされた時間も計算できます。この代表的な獲得試行では、評価された3つのパラメータのオブジェクト間に違いはなく、短期記憶の試行でも違いはありませんでした。しかし、長期記憶の試行では、新しいオブジェクトに対する探索選好率が有意に高く、訪問ごとに費やされた時間における新しいオブジェクトに対する選好も観察されました。この1つの代表的な動物からのデータでは、アルファパワーは獲得記憶や長期記憶と比較して短期記憶の減少傾向にあり、探索や記憶検索に関連する非同期性が示唆されています。この手順を試みるときは、すべてのEEGチャネルが信頼性の高い信号対雑音比を示していることを確認してください。適切な電極とモーターシステムを構築または使用する必要があります。この手法は、研究者がP300テスト、ストループ、定常状態などの電位を呼び起こすように、行動パフォーマンスと電気的脳活動に関連する質問に答えるのに役立ちます。

simultaneous-monitoring-wireless-electrophysiology-memory-behavioral

Research

JoVE Journal

Behavior

行動

手順は脳波、筋電図、脳乳酸濃度が監視されながらoptogenetically大脳皮質錐体ニューロンの活動を操作するために記述されている。彼らは自発的睡眠/覚醒サイクルを受けながら、実験的な録音はケーブルつながマウスで実行されます。...

同時脳波、リアルタイム乳酸濃度の測定と齧歯類大脳皮質ニューロン活動のOptogeneticマニピュレーション

海馬の回路への機能的な変化を調べるために多面的なアプローチを説明する。電気生理学的手法は、傷害プロトコル、行動試験および地域切開法と共に説明されています。これらの技術の組み合わせは、他の脳領域と科学的な質問のために、同様の方法で適用することができます。...

軽度の外傷性脳損傷後の海馬回路機能の改変に関する調査

直接海馬内マイクロインジェクションによってhippocampally依存空間ワーキングメモリの変調は、同行と続く...

海馬のインスリンおよびマイクロインジェクション<emインビボ&gt;</em空間記憶テスト中&gt;マイクロダイアリシス

ここでは、人間の病気の新生児げっ歯類モデルにおける脳波(EEG)のための無線対応技術の使用を実演します。テレメトリを使用すると、邪魔な接続がないため、自然な動作が可能になります。...

エポックワイヤレス送信機システムを用いたヒト疾患の小型げっ歯類モデルにおいて長期連続EEGモニタリング

我々は、神経発達の起源の認知障害によって特徴づけられるマウスモデルにおける空間学習課題への曝露後の海馬ニューロンの活性化のプロファイルを研究するために免疫組織化学プロトコルを記述します。このプロトコルは、認知障害によって特徴付けられる遺伝的または薬理学的両方のマウスモデルに適用することができます。...

神経発達障害のマウスモデルにおける空間学習した後、海馬ニューロン活動の免疫組織化学的可視化

慢性的なシリコン プローブと豊かなトレッドミル装置海馬場所細胞の記録

このプロトコルでは、共局在脳波 (EEG) や麻酔下のラットにおける潜在的なマルチ-層流のローカル...

共局在脳波および齧歯動物のローカル フィールド電位の同時記録

ここでは、脳を記録し、心臓の同時ビデオを用いたマウスで計測される生体信号プロトコルを提案脳波 (EEG) や心電図 (ECG)。また発作、パワー スペクトル、心機能および心拍変動の結果として得られる脳波心電図の分析手法について述べる.

てんかんのマウス ・ モデルにおける Neurocardiac 機能障害を識別するために監視同時ビデオ脳波心電図

この方法は、生きているマウスの海馬への光学的アクセスを可能にする慢性的な調製を記述する。この調製は、数週間の期間にわたって神経構造可塑性および活性誘発細胞可塑性の縦方向光学イメージングを行うために使用することができる。...

生きたマウスにおける後部海馬CA1の縦方向2光子イメージング

このプロトコルは、局所電界電位を記録し、マウス海馬および前頭前野における情報の流れを調査するためのカスタム設計の記録装置および電極の使用を概説する。...

マウス海馬と前頭前野における二重細胞外記録

このプロトコルは、複数の記憶関連脳領域にまたがるニューロンおよびアストロサイトからのカルシウム信号を同時に記録する方法を包括的に説明し、学習および記憶行動のパラダイムにおける応用を示しています。...

学習および記憶行動中の複数の脳領域にわたるアストロサイト-ニューロン活動を記録するための二色ファイバーフォトメトリー法

学ぶ 無線EEGと行動追跡を同時に行う神経科学手法。ラットを用いた海馬神経新生研究で、学習・記憶プロセスにおける脳活動と行動の関連をリアルタイムで解析する実験プロトコルです。

海馬神経新生研究ツールとしての無線電気生理学と記憶行動検査の同時モニタリング

さらに動画を探す