Name: 쥐 EEG에서 매우 조직 된 세타 진동의 자동 감지 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: 학습하세요 쥐 뇌에서 약물 유도된 고유조직 세타 진동을 이식형 EEG 무선원격측정으로 분석하는 방법을. 파형 분석을 활용한 이 기술은 인지 기능 및 신경퇴행성 질환 연구에 활용됩니다.

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저자는 동물 사육 및 동물 관리에 도움을 준 Christina Ginkel 박사(독일 신경퇴행성 질환 센터, DZNE)와 Robert Stark 박사(DZNE)에게 감사의 뜻을 전합니다. 이 연구는 독일 본에 소재한 Federal Institute for Drugs and Medical Devices(Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM)의 재정 지원을 받았습니다.

모든 동물 실험은 지역 및 기관 동물 관리 협의회 (본 대학교, BfArM, LANUV, 독일)의 지침에 따라 수행 하였다. 또한, 모든 동물 실험은 우수한 법률, 예를 들어 11 월 24 일 1986 년 (6백9분의 86 / EEC)의 유럽 공동체위원회 지침 또는 개별 지역 또는 국가의 법률에 따라 실시 하였다. 특별한 노력이 사용 된 동물의 수뿐만 아니라, 이들의 고통을 최소화 하였다. 1. 동물 주택 및 EEG 촬영 조건 <ol><li> 필터 상부 케이지 하우스 마우스 또는 개별적으로 환기 케이지를 사용합니다. </li><li> 이식 동물과 원격 측정 기록에 적합한 특수 실험실 방에 통풍 캐비닛에 동물 시설에서 쥐를 전송합니다. </li><li> 표준 상태 (22 ° C의 TEM에서, EEG 전극 이식 및 후속 등을 포함하여, 모든 동물 실험을 수행가능한 온도, 12 시간 / 12 시간 명암주기 50 ~ 60 % 상대 습도, 소음 감쇠 등) 18. </li><li> 음식과 물을 광고 무제한으로 클리어 타입 II 폴리 카보네이트 케이지에서 4-3의 그룹의 무선 주파수 송신기 주입, 집 동물 이전. 이 스트레스의 원인과 이후의 실험과 결과를 방해 할 수 있으므로, 개인 마우스를 분리하지 마십시오. </li><li> 오픈 주택 조건을 사용하지만, 대신 실험과 녹음 중에 통풍이 캐비닛을 사용하지 마십시오. </li></ol> 2. Radiotelemetric EEG 전극 이식 및 EEG 녹음 <ol><li> 예를 들어 주입 마약, 예를 들어, ketaminehydrochloride / xylazinehydrochloride (100/10 ㎎ / ㎏, 복강, IP) 또는 흡입 마취제, 이소 플루 란 (17), (18)를 사용하여 마우스를 마취. <ol><li> 이소 플루 란 마취, 유도 C에 마우스를 위치~ 5 %의 이소 플루 란 및 0.8-1 %의 산소 또는 carbogen (5 % CO 2, 95 % O 2)와 hamber. </li><li> 마취의 원하는 깊이를 제어 및 제거 시스템을 사용하여 이소 플루 란으로 실험 노출을 방지하기 위해 동물의 코 / 입에 실리콘 보호구를 놓는다. </li><li> 주 사용 마취제를 사용 예를 들어, esketaminhydrochloride (100 ㎎ / ㎏, IP) 및 xylazinehydrochloride (10 ㎎ / ㎏, IP), 흡입 마취를 사용할 수없는 경우. </li><li> 꼬리 핀치 반사, 발 핀치 반사, 호흡 속도를 확인하여 마취의 깊이를 모니터링합니다. 기관 삽관을 통해 인공 호흡 쥐에서 필요하지 않습니다. </li></ol></li><li> 동물의 뒤쪽에 피하 파우치로 무선 주파수 송신기를 이식. <ol><li> 두피로부터 체모를 제거하고 두 소독제, 즉, 70 % 에탄올 및 요오드 계 스크럽 면도 두피 전처리. </li><li> 메스를 사용하여 만들nucheal 지역 이마에서 두피에 중간 선 절개. </li><li> 목뒤 절개부터 수술 가위 수술 프로브를 사용하여 무딘 절개를 수행하여 동물의 후방 일측에 피하 파우치를 준비한다. </li><li> 피하 주머니에 송신기를 삽입하고 유연한 송신기뿐만 아니라 주머니에 리드의 초과 길이를 입금. 수술 부위와 송신기 임플란트의 오염 방지에 특별한주의를 기울이십시오. 제대로 커튼을 사용하여 비 무균 지역에서 무균 격리. </li></ol></li><li> 정위 프레임, 예를 들면, 컴퓨터 3D 정위 장치의 실험 동물을 놓습니다. 코 클램프과 귀 막대를 사용하여 두개골을 수정합니다. </li><li> 두개골에서 더 조직을 제거하고 두개골 봉합과 craniometrics 랜드 마크, 브레 그마 및 람다를 조명 0.3 % H 2 O 2와 두개골을 전처리. </li><li> 선택의 좌표에 드릴 구멍최대 속도에서 압력이없는 모드에서 고속 신경 외과 드릴을 사용하여 (단계 2.6 참조). 참고 : 압력이없는 시추 피질을 드릴 헤드 손상의 갑작스러운 돌파구를 방지 할 수 있습니다. 개두술를 들어, 신경 외과 고속 드릴을 권장합니다. 0.5 mm, 전극 직경에 따라 - 0.3의 표준 드릴 헤드 직경을 선택합니다. </li><li> 조심스럽게 임피던스 직경 코팅 등 고려하여 전극의 종류를 선택 참고 파릴 렌 코팅 된 텅스텐 또는 스테인레스 전극이 가장 일반적이다. 전극 유형은 실험 조건에 따라 선택되어야한다. 선제 기동으로, 70 % 에탄올을 사용하기 전에 주입에 전극의 끝 부분을 소독. 전극 코팅은 가열 살균을 허용하지 않습니다. </li><li> intrahippocampal CA1 EEG 녹화를 들어, 다음 좌표 stereotaxically 구멍을 드릴 : 브레 그마를, -2 mm를; mediolateral, 1.5 mm (오른쪽 반구); dorsoventral, 1.3 mm (타지t 지역 : cornu의 ammonis (CA1) 피라미드 층). 기준 전극 들어 다음 정위 좌표 소뇌 피질 상기 구멍을 드릴 : 브레 그마, -6.2 mm, mediolateral 0 mm 단계; dorsoventral, 0mm. 참고 : 소뇌는 오히려 침묵하는 뇌 영역 인 것처럼 소뇌 전극하는 pseudoreference 전극 역할을한다. 정위 좌표는 표준 마우스 뇌지도 책에서 유래되었다. </li><li> 전극을 삽입하기 전에, 필요한 길이로 짧게. 기계적 송신기의 스테인레스 스틸 나선형으로 두개 외 전극의 일부를 클립. 참고 :이 시스템에 상당한 소음을 소개 할 수로 납땜은 피해야한다. </li><li> 정위 장치의 수직 암에 전극을 부착하고 상기 정위 좌표에 따라 전극을 삽입합니다. </li><li> 유리 이오노머 시멘트를 사용하여 전극을 수정하고 시멘트가 완전히 경화 될 때까지 기다립니다. </li><li> 두피를 닫습니다비 흡수성 봉합사 5-0 또는 6-0 재료로 오버 및 오버 봉합사를 사용. </li><li> 수술 후 통증 관리를 위해 4 일 연속 포스트 이식을 위해 하루에 한 번 카프로 펜을 (5 ㎎ / ㎏, 피하, 사우스 캐롤라이나) 관리 할 수 ​​있습니다. 그 카프로 펜은 초기 절개 (단계 2.2.2) 이전에 주입해야합니다. </li><li> 녹음 및 / 또는 주입 실험이 시작되는 14 일 전 후 이식 - 동물 (10)에 대한 복구 할 수 있습니다. </li></ol> 세타 진동 및 약리 유도 3. 자발적인 녹음 <ol><li> 자기 스위치를 사용하여 무선 주파수 송신기를 활성화. 수신기 접시에 홈 케이지로 동물을 놓습니다. 적어도 24 ~ 48 시간 동안 장기 해마 EEG 녹음을 수행합니다. 주 : EEG 진폭 장기 녹화 EEG 주파수 특성의 분석은 주기성 세타 진동 의존성 특정 행동 및 그들의 관계에 대한 통찰력을 제공 상세한인지 적 조건 / 작업. 항상 실험 동물의 비디오 모니터링 EEG 녹음을 결합한다. </li><li> 세타 진동 약물 유도, 우레탄 (800 ㎎ / ㎏ IP) 또는 무스 카린 수용체 작용제의 단일 투여 량, 예를 들어 필로 카르 핀 (10 ㎎ / ㎏ IP) arecoline (0.3 ㎎ / ㎏ IP) 또는 옥소 트레 모린의 단일 용량을 투여 (0.03 ㎎ / ㎏의 IP). 주변 무스 카린 반응을 방지하기 위해 N-methylscopolamine (0.5 밀리그램 / kg IP)로 쥐를 전처리. 갓 0.9 %의 NaCl 또는 벨소리 솔루션의 모든 약물을 용해. 참고 : 무스 카린 수용체 작용제의 높은 복용량은 실험 동물에서 발작 유도 될 수 있습니다. 또한 여기에 주어진 용량이 조사에서 마우스 라인 이전 용량 - 효과 연구를 필요로 랜드 마크를 나타내는 것을 고려합니다. 참고 우레탄 보관 및 취급에 적절한 예방 조치를 필요로하는 돌연변이 및 발암 물질이다. </li><li> 아트로핀을 주사 (50 ㎎ / ㎏, IP)은 아트로핀에 민감한 타입 II를 구별하기아트로핀를 구분 유형에서 나는 진동을 THETA. 참고 : 아트로핀 투여 량은 다시 종 - 및 변형에 의존 이전 용량 - 효과 평가가 필요합니다. 아트로핀 분사의 최적 시점은 무스 카린 수용체 작용제의 약물 동력학에 의존한다. 유형 II 세타의 식별을 위해, 아트로핀 주사 1 시간 우레탄 투여 후 좋습니다. </li><li> 전신 약물 투여 이후의 뇌파 기록에 영향을 미치는 글로벌 전사 및 번역 패턴을 변경하는 등, 여러 가지 약물의 후속 응용 프로그램을 피하십시오. 짧은 지속 세타 진동이 또한 tail- 또는 발-끼으로, 감각 자극에 의해 유발 될 수 있습니다. </li><li> 추출 /인가되는 약물의 약동학 개별 연구 프로토콜의 요구를 고려하여 미리 위상 (기준) 및 ASCI 또는 TXT 파일 등 총 EEG 기록에서 포스트 분사 단계의 수출 나타내는 EEG 데이터 세트. </li></ol> 4.EEG 전극 위치의 확인 <ol><li> 배양 챔버에 넣어서 동물을 안락사 100 %의 이산화탄소를 소개한다. 배양 챔버 내의 기존의 공기에 첨가 이산화탄소 분당 챔버 부피 10-30 %의 충전 속도를 사용; 이 동물에 대한 최소한의 스트레스와 빠른 무의식가 발생합니다. </li><li> 호흡 정지가 발생 머 금고 눈 색깔은 2 ~ 3 분 동안 지속되면 챔버에서 마우스를 제거합니다. </li><li> 스테인리스 전극 컷 무선 주파수 송신기 이식편. 가위 단두대를 사용하여 마우스를 목을 벨 및 수술 가위와 집게로 부드러운 조작에 의해 뇌 머리 뼈의 뇌를 제거합니다. </li><li> 밤새 인산염 완충 생리 식염수 (PBS) (PH 7.4)에 4 % 파라 포름 알데히드의 머리를 고정합니다. cryoprotection를 들어, 추가 처리 할 때까지 4 ° C에서 그들을 30 % 포도당에 머리를 전송하고 저장합니다. 참고 : 파라 포름 알데히드는 2012 년 미국 산업 안전 보건 청 (OSHA) 하즈으로 위험한 것으로 간주됩니다ARD 통신 표준 (29 CFR 1910.1200). 필요한 예방 대책을 강구 할 것 : 개인 보호 장비를 사용, 적절한 환기를 확인하고 분진 형성을 피할 수 있습니다. 또한, 점화원을 제거하고 정전기 방전에 대한 예방 조치를 취할. 파라 포름 알데히드는 환경으로 배출 할 수 없습니다. </li><li> 접착제를 사용하여 저온 유지 장치의 조직 홀더에 추출 된 두뇌를 탑재하고 40로 머리를 잘라 - 75 μm의 코로나 조각. 유리 슬라이드에 슬라이스를 마운트 표준 조직 학적 절차를 사용하여 Nissl 블루로 얼룩; 이 절차를 이전의 전극의 위치를 ​​반영하는 분기 유로를 시각화 할 것이다. vibroslicer를 사용하여 원시 뇌에서 관상 조각을 절단하는 것도 가능하다 </li><li> 올바른 EEG 전극의 배치 기준을 충족 만 동물을 통합; CA1 영역에 대해 깊은 전극의 끝은 CA1 피라미드 층 내부 지역화해야합니다. </li></ol><ol><li> 녹음 CA1없이 사전 필터 차단과 적절한 샘플링 속도와 intrahippocampal 뇌파. 주 : 송신기 특정 샘플링 속도는, 상기 EEG 분석의 상위 주파수 한계를 결정한다. </li><li> 분석 소프트웨어를 사용하여 기록 된 데이터를 처리한다. 프로그램 시간 - 주파수 분석 및 분석 방법의 적절한 제어 (그림 5) 20 맞춤 절차에 계산. </li><li> 1 시간 각각의 길이 섹션으로 기록 된 뇌파를 잘라. 계산 시간이 높기 때문에, 고속 컴퓨터 프로세서를 사용한다. 또한, 다수의 커널 (20)에 컴퓨팅을 병렬화 할 수있는 소프트웨어를 사용합니다. </li></ol> 6. EEG 데이터 분석 <ol><li> 진동 주파수와 진폭 모두를 계산하는 복잡한 Morlet 웨이블릿을 이용하여 데이터 세그먼트를 분석한다. 참고 :이 웨이브 (예를 들어, Ψ (x)를 = (π 나)(- 1/2) EXP (2 I π C X) B는 대역폭 파라미터는 중심 주파수 C를 인 EXP (-x 2 / B), 그리고 허수 부)는 종종 EEG을 연구 문헌에서 적용된 데이터는 주파수 및 시간 (23), (24) 모두에서 최적의 해상도를 보장하고있다. </li><li> 아직 충분한 시간 해상도를 무시하지 않으면 서, 특히 중량이 주파수 해상도는 0.1 Hz의 레벨에 주파수의 차이를 구별 할 수있는 대역폭 및 중심 주파수가 파라미터 설정을 사용한다. 참고 : 감마 대역에서의 연결 과정이 25 짧은 지속하고,이 또한 세타 리듬에 대한 진정한 보유 할 수 있습니다. 따라서, 분석 방법은 적절한 시간 해상도를 고려해야합니다. </li><li> 상기 따라서 일반적인 델타 포함 0.1 Hz의 스텝 사이즈, 12 Hz에서 - 0.2의 주파수 범위에서 EEG 데이터를 분석Ta 및 알파 주파수 범위이다. </li><li> 세타 진동의 표준 육안 검사를 대체 할 수있는 세타 주파수 아키텍처의 정교화를위한 자동화 된, 복잡한 분석 도구를 설정; 이 절차는 세타 검출 방식 (TDM)이라고한다. </li><li> 세타 주파수 범위 (3.5-8.5 Hz) 단위로 최대 진폭의 지수 및 2.5의 각각의 시간 윈도우에 대한 상한 델타 주파수 범위에서의 최대 진폭 (2-3.4 Hz에서)를 계산. 참고 : 세타 진동이 발생하는 경우 측정이 결정으로이 지수의 값은 역할을한다. 세타 주파수 대역의 정의를 분석하도록 기능적 상태 신경 해부학 회로 / 시스템에 따라 달라질 수있다. </li><li> 이 세그먼트 동안 계산 된 비율이 1.5 이상이면 &quot;, 세타 진동 시대 &#39;로 세그먼트를 분류. 주 :이 최대 세타 진폭 관련 2.5의 EEG 동안 상부 델타 대역의 진폭보다 50 % 이상 높은 것을 보장분절. 비율이 사용되는 라인 및 / 또는 종에 따라 적응을해야 할 수도 있습니다. 2.5 (S)의 간격이 일정한 잡음 에포크의 위양성 탐지 방지 세타 발진에 대한 최소 지속 기간을 나타내고, 출판물 (19), (26)의 범위를 정의 내에있다. 생리 학적으로 관련 델타 활성이 높은 세타 활동 중에 적신 느린 파 수면 중에, 예를 들면, 비 - 쎄타 에포크 동안 했으므로 상부 델타 주파수 대역을 제어 대역으로 작용한다. </li><li> 매 1 시간 섹션에 대해이 절차를 반복; 따라서, 모든 섹션 2.5의 각각의 길이가 1,440 EEG 세그먼트로 구성되어 있습니다. </li><li> 통계적 식별 세타 발진 에포크의 데이터를 평가한다. </li><li> 검출 세타 시대의 총 지속 시간의 통계를 계산; 별개의 또는 사전 정의 된 그룹; 이러한 빛 / 어둠으로주기; 그리고 다른 매개 변수를 설정합니다. 참고 : Statistics 등 t 검정, ANOVA 또는 MANOVA 변수에 따라, 그룹의 수, 조건을 포함 할 수있다 </li><li> 검출 세타 에포크의 진폭의 통계를 계산하지만 세타 주파수 범위에서 (3.5-8.5 Hz에서). </li><li> 검출 세타 에포크의 빈도의 통계를 평가하지만 세타 주파수 범위에서 (3.5-8.5 Hz에서). 주 : 쎄타 에포크의 세타 주파수 세타 에포크의 최대 진폭 세타 속하는 주파수로 정의된다. </li></ol>

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</ol>

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세타 활동은 전신 신경 생리학 중앙 관련이있다. 이는, 특히 그것이 특정 행동인지의 상태와 관련이 해마, 다양한 뇌 영역에서 관찰 될 수있다. 또한, 해마 세타는 약리학 아트로핀에 민감한 타입 II와 아트로핀를 구분 형 I 세타로 분화 될 수있다. 타입 I은 걷기 또는 실행 운동에 관련 될 것으로 생각되는 27, 28, 29, 30, 31, 타입 II가 경보 - 부동 상태 27, 28, 29, 30 일 동안 관찰...

뇌의 세타 활동은, 2 각성,주의, 자발적 운동, 탐색 행동, 주의력 행동, 학습 및 메모리, 체성 감각 통합, 빠른 안구 운동 (REM) 등 다양한인지 및 기능 상태, 1 잠과 관련이있다. 원칙적으로, 리듬 기업으로 세타 활동은 다양한 뇌 영역에서 발생 될 수 있으며, 높은 세타 진동으로 조직과 동기화됩니다. 아래에서는 세타 작동 / septohippocampal 시스템 (3), (4) 내에서 발생되는 진동의 정량 분석에 초점을 맞출 것이다. 격막 내에서 GABA 성, 글루타메이트 성 및 콜린성 뉴런 프로젝트 해마와 세타 진동 행동의 개시 및 유지 관리에 기여한다. 해마 세타 진동 즉, 격막 개시 여부에 대한 지속적인 논의가있다, </em&gt; 해마 내의 중격 심박-해마 동자 모델 (이론 extrahippocampal) 또는 본질 (intrahippocampal 이론) 5, 6, 7. 에 관계없이 원산지, 해마 세타 진동은 특히 형질 전환 마우스 모델에서, 년 동안 관심의 초점이되고있다. 이러한 모델은 깊은 EEG 전극 이식을위한 구체적인 행동인지 작업 8 하에서 해마 세타 진동의 기록을 허용. 해마 세타 진동은 자연에서 이기종입니다. 세타 진동 소위 이원 이론에 기초하여, 하나는 아트로핀에 민감한 타입 II 쎄타 및 아트로핀 - 둔감 형 I 세타 9, 10, 11 사이를 구별 할 수있다. 후자는 일반적으로 무스 카린 M에 의해 유도 될 수있다 (1) / M <sUB&gt; 3 수용체 아고 니스트, 예 arecoline, 필로 카르 핀, 우레탄. 그러나 우레탄 무스 카린 활성 이외에, 다른 이온 채널 엔티티에 복잡한 효과를 발휘 다중 표적 약물이다. 타입 II 세타 들어, 무스 카린 통로는 M 1의 활성화 / M (3) 및 후속 G의 Q / 11 (Gα) 1/4 β 포스 포 리파제 C의 활성화 - 매개 (PLCβ 1/4), 이노시톨 trisphosphate (INSP 3)를 포함 , diacylglycerole (DAG), 칼슘, 단백질 키나제 C (PKC). thetagenesis에서 PLCβ 1 PLCβ (4)의 역할을하여 녹아웃 연구에서 입증되었다 PLCβ1 - / - 및 PLCβ4 - / - 세타 발진 12, 13, 14의 전체 또는 현저한 감쇠 손실을 나타내는 마우스. 추가 M 1, M 3, M (5) 다운 스트림 대상 (차상기 무스 카린 신호 캐스케이드의 nnels / 전류) 등의 전압 의존성 K + 채널 (K 7 절)를 통해 M 형 K + 채널 (K M) 등 다양한 컨덕턴스를 포함 과분극의 K + 채널 (KS AHP) 후 느린; 산에 민감한 K + 채널 (작업 1이 / 3) TWIK 관련 아마도 통해 K + 채널 (K 누수) 누출; 아마 나 + 누출 채널을 통해 양이온 전류 (I의 CAT), (NALCN); 나는 h를 과분극과 주기적 뉴클레오티드 문이 채널 (HCN)를 통해. 또한, M 2 / M 4 아세틸 콜린 수용체 (AChRs)는 K + 3.1 (3.1 IR K)를 채널 안쪽으로 정류기 방해 및 정류기 안쪽으로 K + 15 3.2 (3.2 IR K)를 채널로보고되었다. 현재 시판 분석 소프트웨어 (P, MV 2) 빠른 FFT 기반 주파수 분석, 예를 들면, 전원의 분석을 허용또는 전력 스펙트럼 밀도 (PSD, 2 MV / Hz로). 전력 또는 세타 주파수 범위의 전력 스펙트럼 밀도 (PSD) 분석은 활성 글로벌 개요를 제공한다. 그러나,인지 행동 관련 세타 활동에 대한 상세한 통찰력을 얻기 위해, 높은 조직 세타 진동의 분석이 필수적이다. 고도로 조직화 세타 진동의 평가는 신경 퇴행성 질환 및 신경 정신 분야의 중앙 중요하다. 대부분의 실험 질환 연구는 경막 외 표면 및 깊은 뇌내 뇌파를 기록하는 고도로 정교한 신경 외과 접근법을 이용하여 형질 전환 마우스 모델에서 수행된다. 이러한 기술은 모두 테더 시스템 16 radiotelemetric 설정 (17), (18)을 포함한다. 세타 진동 장기 기록 조건 하에서 자발적 행동 관련 세타 진동으로 기록 될 수있다. 또한, 세타 진동은 RECO 될 수 있습니다약물 유도를 다음뿐만 아니라 행동이나인지 작업에 또는 꼬리 곤란 등의 감각 자극에 동물의 노출을 다음 rded. 초기 세타 진동이 Csicsvari 등의 알에 의해 기술 된 특징을 접근한다. 19. 오랜 EEG 녹음에 적합하지 않습니다 - (50 분 15) 저자는 단기 세타 분석을위한 반 자동화 된 도구를 설계했습니다. 여기에 설명 된 우리의 방법은,&gt; 48 시간 20 장기적 EEG 기록의 분석을 허용한다. Csicsvari 등은. 열은 또한 세타 - 델타 비율 지칭하지만 고도로 조직화 세타 진동의 측정을위한 임계 값이 제공되지 않는다. 델타와 세타 범위 정의는 우리의 주파수 범위 정의를 일치합니다. 명시 적으로 언급되지 않는 한 우리는 FFT 기반 방법 Csicsvari 동부 등에 의해 사용되는 것을 가정한다. 세타 델타 주파수 대역의 전력을 계산한다. 이우리는 훨씬 더 높은 정밀도로 생성 된 주파수 스케일 다수 (Δ 주파수 (F) = 0.05 Hz의 스텝)에 대하여 웨이블릿 기반의 진폭을 계산 이후 다시 분명히, 우리의 방법과 다르다. - 개별적으로 분석 EEG 에포크의 기간은 우리의 정의와 유사하다. Klausberger 등은. 도 21은 또한 장기간의 EEG 레코딩의 분석 세타 델타 비율을 사용한다. 그러나, 우리의 접근 방식에 비해 세 가지 주요 차이가있다 : ⅰ) 뇌파 시대의 기간은, 더 이상 즉, 최소 6 s의는; ⅱ) 세타 델타 비 우리 임계치보다 높고, 서로 다른 주파수 범위의 정의와 관련되는, 4로 설정되고; 및 ⅲ) 전원 정의 (특히 매우 짧은 시간 윈도우에 대해 높은 정밀도 부족 대해 FFT 방식에 기초 할 가능성이 S, 즉, 250 Hz의 주파수)로 진동 5 사이클. 이러한 경우에서, 웨이블릿 기반의 절차를 더 권장된다.캐플란 등의 연구. 세타 델타 전력 비율을 무시하면서 22 단독 세타 전력을 계산 하였다. 따라서, 캐플란 22은 높거나 낮은 델타 수반인지 세타 풍부한 프로세스를 구별 할 수없는 접근. 다음 프로토콜에서, 우리는 확실하게 쥐에서 해마 EEG 녹화에서 매우 조직 세타 진동을 분석하기 위해 분석 웨이블릿 기반의 접근 방식을 제시한다. 이 절차가 자동으로 동작하기 때문에, 이것은 대용량 데이터 세트 장기적 EEG 측정에 적용 할 수있다.

<table><tbody><tr><td>카르프로펜 (Rimadyl VET - Injektionsl&ouml; 성)</td><td>화이자</td><td>PZN 0110208208</td><td>20ml</td></tr><tr><td>양안 외과 확대 현미경</td><td>Zeiss Stemi 2000</td><td>0000001003877, 435540000000, 0000001063306, 4170530000000, 4170959255000, 4551820000000, 4170959040000, 4170959050000</td><td></td></tr><tr><td>Dexpanthenole (Bepanthen Wund- und Heilsalbe)</td><td>Bayer</td><td>PZN: 1578818</td><td></td></tr><tr><td>커튼 (멸균)</td><td>Hartmann</td><td>PZN 0366787</td><td></td></tr><tr><td>70% 에탄올</td><td>Carl Roth</td><td>9065.5</td><td></td></tr><tr><td>0.3% / 3% 과산화수소 용액</td><td>Sigma</td><td>95321</td><td>30% 재고 용액</td></tr><tr><td>장갑(멸균)</td><td>Unigloves</td><td>1570</td><td></td></tr><tr><td>치과 유리 이오노머 시멘트</td><td>KentDental /NORDENTA</td><td>957 321</td><td></td></tr><tr><td>열 기반 수술 기구 살균기</td><td>F.S.T.</td><td>18000-50</td><td></td></tr><tr><td>고속 치과 드릴</td><td>Adeor</td><td>SI-1708</td><td></td></tr><tr><td>흡입 마약 시스템(이소플루란)</td><td>Harvard Apparatus GmbH</td><td>34-1352, 10-1340, 34-0422, 34-1041, 34-0401, 34-1067, 72-3044, 34-0426, 34-0387, 34-0415, 69-0230</td><td></td></tr><tr><td>이소플루란</td><td>박스터 250ml</td><td>PZN 6497131</td><td></td></tr><tr><td>케타민</td><td>화이자</td><td>PZN 07506004</td><td></td></tr><tr><td>젖산 링거 용액 (멸균)</td> <td>Braun</td><td>L7502</td><td></td></tr><tr><td>Nissl staining solution</td><td>Armin Baack</td><td>BAA31712159</td><td></td></tr><tr><td>패드 (멸균)</td> <td>ReWa Krankenhausbedarf</td><td>2003/01</td><td></td></tr><tr><td>강철 및 텅스텐 전극 parylene coated</td><td>FHC Inc., USA</td><td>UEWLGESEANND</td><td></td></tr><tr><td>stereotaxic frame</td><td>Neurostar</td><td>51730M</td><td>Stoelting에서 주문</td></tr><tr><td>(스테레오 드라이브-새로운 전동 스테레오택시)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>테이프 (sterile)</td><td>BSN medical GmbH & Co. KG</td><td>626225</td> TA10ETA-F20 <td></td></tr><tr><td></td><td>DSI</td><td>270-0042-001X</td><td>무선 주파수 송신기 3.9 g, 1.9 cc, 입력 전압 범위 &plusmn; 2.5 mV, 채널 대역폭 (B) 1 - 200 Hz, 공칭 샘플링 속도 (f) 1,000 Hz (f = 5B) 온도 작동 범위 34 - 41 > C 보증 배터리 수명 4개월</td></tr><tr><td>TL11M2-F20EET</td><td>DSI</td><td>270-0124-001X</td><td>무선 주파수 송신기 3.9 g, 1.9 cc, 입력 전압 범위 &plusmn; 1.25 mV, 채널 대역폭 (B) 1 - 50 Hz, 공칭 샘플링 속도 (f) 250 Hz (f = 5B) 온도 작동 범위 34 - 41 &deg; C 보증 배터리 수명 1.5</td></tr>개월 <tr><td>Vibroslicer 5000 MZ</td><td>전자 현미경 과학</td><td>5000-005</td><td></td></tr><tr><td>자일라진(Rompun)</td><td>Bayer</td><td>PZN: 1320422</td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks Inc.</td><td></td><td>프로그래밍, 컴퓨팅 및 시각화 소프트웨어</td></tr><tr><td>SPSS</td><td>IBM</td><td></td><td>통계 분석 소프트웨어</td></tr></tbody></table>

쥐 eeg에서 매우 조직 된 세타 진동의 자동 감지

Automatic Detection of Highly Organized Theta Oscillations in the Murine EEG

세타 활동은 septohippocampal 시스템에서 생성되는 깊은 intrahippocampal 전극 이식 뇌파 (EEG) radiotelemetry 또는 테더 시스템 접근법을 사용하여 기록 될 수있다. 약리학, 해마 세타는 (이원론 이론 참조) 이기종이며, 유형 I과 유형 II 세타로 분화 될 수있다. 이러한 각각의 EEG 아형은 장애 세타 활동을 초래할 수와 같은 알츠하이머, 구조 및 septohippocampal 시스템의 기능 변경과 같은 신경 퇴행성 질환 등에 각성, 탐사, 학습과 기억, 높은 통합 기능, 특정인지 및 행동 상태에 관련 / 진동. 해마 EEG의 표준 정량 분석은 고속 푸리에 변환 (FFT) 기반의 주파수 분석을 포함한다. 그러나이 과정은 특히 일반 및 높은 조직 세타 진동에 세타 활동에 대한 세부 정보를 제공하지 않습니다. DETA를 얻기 위해서는해마에서 매우 조직 세타 진동에 ILED 정보, 우리는 새로운 분석 방법을 개발했습니다. 이러한 접근법은 고도로 조직화 세타 진동 및 주파수 특성의 기간의 시간과 비용 효율적인 정량화를 허용한다.

세타 활성은 중추 신경계 (CNS) 영역의 넓은 범위에서 기록 될 수있다. 여기서, 우리는 쥐의 해마에서 세타 진동의 분석을 제시한다. 이러한 진동은 다른 행동 및인지 상태 동안 발생할 수 있습니다. 매우 모두 자발적인 장기, 작업 관련 단기 및 약리학 적으로 유발 조건에서 세타 진동을 분석하는 것이 좋습니다. 도 1은 제어 조건의 대표 intrahippocampal CA1의 기록을 도시한다. 동물은 자연에 없으면 &quot;세타 상태&quot;라고 intrahippocampal EEG는 종종 큰 요철 진폭 (LIA) 활성을 특징으로한다. 무스 카린 수용체 작용제 (예 arecoline, 필로 카르 핀, 또는 우레탄) 아트로핀 (50 밀리그램 / kg, IP,도 1)에 의해 차단 될 수있는 고도로 조직화 세타 진동 결과의 관리. <p class="jove_content" f...

해마의 세타 활동은 특정인지 및 행동 단계와 관련이 있습니다. 여기에서는 시간-주파수(즉, 웨이블릿 분석) 기반 접근 방식을 사용하여 해마 내에서 고도로 조직화된 세타 진동을 감지하는 분석 방법을 설명합니다.

쥐 EEG에서 매우 조직 된 세타 진동의 자동 감지

Theta activity is generated in the septohippocampal system and can be recorded using deep intrahippocampal electrodes and implantable ...

이 프로시저의 전반적인 목표는 이식형 EEG 무선 텔레메트리를 사용하여 마우스에서 약물로 유도된 고도로 조직화된 세타 진동을 분석하는 것입니다. 본 내용은 장기적인 해마 EEG 무선 텔레메트리 기록을 통해 마우스 EEG에서 고도로 조직화된 세타 진동을 유도, 검출 및 정량화하는 방법과 같은 시스템 신경과학 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 대규모 마우스 해마 EEG 기록에서 고도로 조직화된 세타 진동을 분석하는 데 유용하다는 점입니다.세타 부정맥(theta dysrhythmia)과 같은 주파수 변화가 흔히 수반되기 때문에, 이 기술의 영향은 알츠하이머병과 같은 신경정신질환 및 신경퇴행성 질환의 치료로 확장될 수 있습니다. 이 방법은 생쥐 해마의 세타 부정맥에 대한 통찰을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 적절한 조정을 거치면 인간을 포함한 다른 종의 EEG 기록에도 적용할 수 있습니다. 일반적으로 새로운 행동 양식을 도입할 경우, 세타 진동의 검출 분석을 위해서는 적절한 EEG 전극 삽입과 세타 유도가 필요하므로 이 방법의 적용이 어려울 수 있습니다.전극을 삽입하기 전에, 팁 부분의 파릴렌(parylene) 코팅을 긁어냅니다. 다음으로, 전극의 두개골 외측 부분을 송신기의 스테인리스 스틸 헬릭스에 기계적으로 클립으로 고정합니다. 그리고 이를 필요한 길이로 짧게 자릅니다.무선 주파수 송신기를 이식하려면, 마취된 생쥐를 수술대 위에 놓고 안면 마스크를 통해 이소플루란을 계속 투여하십시오. 꼬리 꼬집 반사, 발 꼬집 반사 및 호흡수를 확인하여 마취 깊이를 확인하십시오. 다음으로, 두피의 체모를 제거하고 면도한 두피를 70% ethanol과 요오드 기반 세정제로 소독하십시오.그 후, 메스를 사용하여 이마부터 후두부까지 두피에 정중선 절개를 가합니다. 그런 다음, 수술용 가위로 혈액 박리를 수행하여 동물의 등 한쪽에 피하 포켓을 준비합니다. 이어서, 송신기를 피하 포켓에 삽입하고 유연한 송신기 리드선의 남은 길이를 포켓 안에 넣습니다.이어서 코 집게를 사용하여 두개골을 고정합니다. 그 다음 실험 동물을 정위 고정틀(stereotaxic frame)에 배치합니다. 그리고 이어 바(ear bars)를 설정합니다.두개골에 0.3% 과산화수소를 도포하여 모든 조직을 제거하고, 브레그마(bregma) 및 람다(lambda)와 같은 두개측정 지표와 두개골 봉합선을 더 쉽게 시각화합니다. 다음으로, 고속 신경외과용 드릴을 압력 없는 모드의 최대 속도로 사용하여 선택한 좌표에 구멍을 뚫습니다. 적절한 전극을 선택하고, 이식 전 70% 에탄올을 사용하여 전극을 멸균합니다.전극 유형은 실험 요구 사항에 따라 신중하게 선택해야 합니다. 일반적으로 parylene 코팅 텅스텐 또는 스테인리스강 전극이 가장 많이 사용됩니다. 그 후, 글라스 아이오노머 시멘트를 사용하여 전극을 고정하고 시멘트가 완전히 경화될 때까지 기다립니다.다음으로, 비흡수성 봉합사를 사용하여 두피를 연속 봉합하여 닫습니다. 수술 후 통증 관리를 위해 이식 후 4일 동안 매일 한 번씩 carprofen을 피하 투여합니다. 기록 또는 주입 실험을 시작하기 전 10~14일 동안 동물이 회복하도록 합니다.이 절차에서는 자기 스위치를 사용하여 무선 주파수 송신기를 활성화합니다. 최소 24~48시간 동안 장기 해마 EEG 기록을 수행합니다. 장기 기록의 EEG 진폭 및 EEG 주파수 특성을 분석하면 세타 진동의 일주기 의존성과 특정 행동 및 인지 조건 또는 과제와의 연관성에 대한 상세한 통찰을 얻을 수 있습니다.세타 진동을 약물학적으로 유도하기 위해, 말초 무스카린 반응을 방지하도록 동물에게 methscopolamine을 전처리합니다. 그 후, 세타파를 유도하기 위해 마우스에 urethane 또는 무스카린 수용체 작용제를 단회 투여합니다. 약 60분 후, atropine에 민감한 2형과 atropine에 민감하지 않은 1형 세타 진동을 구별하기 위해 atropine을 주입합니다.그리고 기록을 계속합니다. EEG 전극 배치를 검증하기 위해 스테인리스강 전극을 절단하고 무선 주파수 송신기를 제거합니다. 그런 다음, 마우스를 희생시켜 뇌두개골에서 뇌를 적출합니다.전극 배치를 검증하기 위해, 추출된 뇌를 접착제를 사용하여 Vibroslicer의 조직 홀더에 고정합니다. 그리고 뇌를 100 µm 두께의 관상면 슬라이스로 절단합니다. 절단된 슬라이스를 유리 슬라이드 위에 올려놓고 표준 조직학적 절차에 따라 nissl blue로 염색합니다.EEG 전극 배치 기준을 충족하는 동물만을 분석 대상으로 선정하십시오. CA1 영역의 경우, 심부 전극의 팁이 CA1 피라미드층 내부에 위치해야 합니다. EEG 데이터를 업로드하십시오.다음은 전형적인 30분 분량의 EEG 세그먼트입니다. 시간-주파수 분석을 위해 여기 표시된 복소 Morlet 웨이블릿 함수를 사용하십시오. 시간-주파수 분석 시 주파수 범위는 0.2에서 12 Hz 사이로 설정하고 단계 크기는 0.1 Hz로 설정합니다. 이 색상으로 표시된 EEG 세그먼트의 시간-주파수 플롯은 theta 및 상위 delta 주파수 범위를 보여줍니다.여기서는 추출된 2.5초의 EEG 에포크를 대상으로 theta 세그먼트를 분석합니다. theta 범위의 최대 진폭을 상위 delta 범위의 최대 진폭으로 나눈 값이 1.5보다 크므로, 이 세그먼트는 theta 진동 에포크로 분류됩니다. 이를 통해 계산된 EEG 에포크에서 최대 theta 진폭이 상위 delta 대역의 진폭보다 최소 50% 더 높음을 보장할 수 있습니다.이 그림은 EEG 기록에서 고도로 조직화된 세타 진동과 세타 검출 측정치 간의 상관관계를 보여주며, 이를 통해 세타 진동 세그먼트를 정량화하고 통계적으로 분석할 수 있습니다. 여기 두 개의 2.5초 EEG 에포크가 있으며, 각각 비세타 및 세타 세그먼트로 시각적으로 분류되었습니다. 그리고 여기 CA1 EEG 세그먼트의 시간-주파수 분석 결과가 0.2에서 12 Hz 범위의 상단 해당 그래프에 표시되어 있습니다. 진폭이 색상으로 표시된 이 시간-주파수 분석에서, 비세타 EEG 세그먼트는 시간에 따른 주파수 측면에서 규칙적으로 변동하는 세타 구조를 나타냅니다.매우 동기화된 theta 진동이 나타나는 구간은 거의 일정한 6 Hz의 주파수를 가지며, 변동이 없는 규칙적인 고진폭 theta가 특징입니다. 이 맵에서 최대 theta와 최대 delta 진폭의 비율은 1.25이며, 이 맵에서는 4.67입니다. 이는 이 EEG 에포크(epoch)를 theta 진동 EEG 구간으로 명확하게 분류하는 근거가 됩니다. 이 기술을 숙달하면 적절하게 수행했을 때 1시간 이내에 완료할 수 있습니다.이 절차에 이어, 다른 주파수 대역의 시간-주파수 분석이나 자동 발작 검출과 같은 다른 방법들을 수행하여 다른 EEG 대역이 영향을 받는지, 이들이 어떻게 결합되어 있으며 신경 과흥분성과 어떤 관련이 있는지와 같은 질문에 답할 수 있습니다. 개발 이후, 이 기술은 체계 신경과학 분야의 연구자들이 알츠하이머병 마우스 모델과 같은 형질전환 마우스 모델에서 해마 세타 구조의 변화를 탐구할 수 있는 길을 열어주었습니다. 이 영상을 시청한 후, 여러분은 고도로 조직된 세타 진동을 유도, 검출 및 분석하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.

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Behavior

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이 비디오는 GABAergic 내측 중격 뉴런에 빛에 민감한 이온 채널이 있는 유전자 조작 마우스 모델에서 세타 진동을 조절하는 프로토콜을 보여줍니다. 이 프로토콜은 광 펄스를 해마에 전달함으로써 뉴런 활동을 동기화하고 국소 자기장 전위로 기록되는 세타 진동을 생성하는 것을 목표로 합니다.

마우스 모델에서 Theta Oscillations의 선택적 조작

이 비디오는 고립된 해마에서 세타 진동이라고도 하는 리드미컬한 뉴런 네트워크 활동을 기록하는 방법을 보여줍니다. 전극은 세타 진동을 감지하고 분석하기 위해 다양한 층과 공간 위치에 삽입됩니다. 이것은 독특한 뉴런 구성과 해마의 여러 층에 걸친 뉴런 네트워크의 연결성을 보여줍니다.

마우스 해마의 세타 진동에 대한 시험관 내 기록

자유롭게 행동하는 쥐에서 뇌파(EEG)와 근전도(EMG)를 기록하는 것은 행동 및 생리학을 수면 및 각성과 연관시키는 중요한 단계입니다. 본 명세서에 기술된 실험 프로토콜은 마우스에서 EEG 및 EMG 기록을 획득하기 위한 케이블-기반 시스템을 제공한다.

마우스 절전 모드를 측정 등사 기록 절차

고주파 진동 (HFOs)는 의학적으로 난치성 간질을 가진 소아 환자에서 간질 영역의 식별을위한 수술 전 생체로 등장했다. 동시에 두피 뇌파 (EEG) 및 인 자기 (MEG)와 HFOs의 비 침습적 기록, 감지 및 현지화를위한 방법이 제시된다.

소아 간질의 바이오 마커로 동시 인 자기와 뇌파 감지 간기 고주파 진동

이 논문은 침술, 간질 모델 및 설치류의 수면 분석의 성능을 보여줍니다. 침술 절차와 경혈의 식별에 대해 설명합니다. 필로카르핀 또는 펜틸레네테트라졸(PTZ)은 간질을 유발하는 데 사용됩니다. 피질전도(ECoG), 근전도(EMG), 뇌 온도 및 운동 활동 기록이 수면 분석에 사용됩니다.

침술에 의해 쥐와 마우스에서 간질 Electrocorticograms (ECoGs)의 조작 및 절전

여기, 음향 자극에 수면 반응을 조절하는 생쥐의 비 REM 수면의 신경 및 심장 변수의 시간적 역학을 설명하기위한 실험 및 분석 절차를 제시합니다.

수면 마우스의 스펙트럼 파워 및 심박수의 저속 역학 정량화

우리 동작 쥐에서 hippocampal 세타 진동 (5-10 Hz)의 선택적 조작에 대 한 optogenetics 및 electrophysiological 기록의 사용을 설명합니다. 리듬 유입의 효능은 사용 하 여 로컬 필드 가능성을 모니터링 하 고 있다. 광학-및 pharmacogenetic 저해의 조합 해결 hippocampal 동기화의 원심 판독 합니다.

Optogenetic 쥐 행동에 Hippocampal 세타 진동의 유입

이 프로토콜은 뇌전도 데이터를 위한 다중 테이퍼 분광을 생성하는 오픈 소스, 컴파일된 MATLAB 프로그램을 제공합니다.

뇌전도 데이터를 위한 컴퓨터 기반 멀티테이퍼 분광 프로그램

동시 비디오-EEG-ECG-oximetry-capnography를 사용하여, 우리는 자극 부정맥과 발작을 개발하기 위해 토끼 모델의 감수성을 평가하는 방법론을 개발했습니다. 이 새로운 기록 시스템은 치료법의 효능과 안전성을 테스트하는 플랫폼을 구축하고 갑작스런 사망으로 끝나는 다중 시스템 이벤트의 복잡한 폭포를 캡처 할 수 있습니다.

의식 억제 토끼에서 발작, 부정맥 및 무호흡증의 식별을위한 다중 시스템 모니터링

이 프로토콜은 자유롭게 움직이는 설치류 EEG를 기록하기 위한 안정적이고 쉽게 접근할 수 있는 시스템을 만들기 위해 개발되었습니다.

자유롭게 움직이는 마우스의 만성 다중 사이트 뇌파 기록을 위한 비용 효율적이고 최소 침습적 프로토콜

학습하세요 쥐 뇌에서 약물 유도된 고유조직 세타 진동을 이식형 EEG 무선원격측정으로 분석하는 방법을. 파형 분석을 활용한 이 기술은 인지 기능 및 신경퇴행성 질환 연구에 활용됩니다.

쥐 EEG에서 매우 조직 된 세타 진동의 자동 감지

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