Name: Gelijktijdige monitoring van draadloze elektrofysiologie en geheugengedragstest als een hulpmiddel om hippocampale neurogenese te bestuderen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-08-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 25 s
Description: Leer hoe je draadloze EEG en gedragsvolging tegelijkertijd integreert voor geheugenonderzoek bij ratten. Deze methode maakt real-time correlatie van hersenactiviteit en gedrag mogelijk.

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

We willen de heer Miguel Burgos en de heer Gustavo Lago bedanken voor het verlenen van technische assistentie. We zijn de Stoelting Co. dankbaar voor het dekken van de videoproductiekosten, Jinga-hi, Inc. voor het verlenen van technische assistentie en División de Investigación y Posgrado van de Universidad Iberoamericana Ciudad de México voor het toekennen van fondsen aan dit werk.

<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>

Dr. Sylvia Ortega-Martinez werkt als werknemer van Stoelting Co., een bedrijf dat de productie en open toegang tot dit artikel verzorgde en sponsorde.

Gedrags- en elektro-encefalografieonderzoek is van nature moeilijk en uitdagend. Daarom biedt de combinatie van beide technieken belangrijke kritische stappen. Beide gelijktijdige technieken worden dus niet veel gebruikt. In de praktijk voert elke groep over de hele wereld gedragstests uit met speciale omstandigheden, zoals dieren, geanalyseerde parameters of behandelingen. Het bovenstaande creëert aanzienlijke controverses in het veld en de noodzaak om standaardprocedures te ontwikkelen die voor iedereen beschikbaar zijn. Hier hebben we deze gedetailleerde procedure voorbereid met alle kritieke stappen en methodologische overwegingen die meestal niet worden beschreven of genoemd in de meeste gepubliceerde artikelen. Deze worden hieronder besproken.
De productie van de benodigde materialen is een fundamentele stap in het succes van deze techniek. In dit opzicht moet de elektrode helemaal opnieuw worden opgebouwd met behulp van roestvrijstalen schroeven, koperen kabels en een zilveren lasser. Deze materialen zijn moeilijk permanent aan elkaar te lassen, op zo'n manier dat de geleidbaarheid en sterkte van elke elektrode vóór gebruik moet worden gecontroleerd. Het is mogelijk om een ander type draad te gebruiken voor de elektrode-assemblage; Het koper is echter flexibel genoeg om de elektrode te manipuleren om deze in de versterkerconnector te plaatsen. In dit opzicht is het gebruik van commerciële elektroden wenselijk, maar de aanschaf ervan kan ingewikkeld en duur zijn. De operatie is een van de meest kritieke stappen in dit protocol. Het wordt ten zeerste aanbevolen en zelfs noodzakelijk om een ervaren chirurg te hebben, met name voor implantatie van elektroden. Omdat de operatie vaak een langere anesthesietijd en soms een lastoepassing tijdens de operatie vereist, moet elk laboratorium de nodige tests uitvoeren met de juiste anesthesie (verschillende cocktails kunnen worden gebruikt) voor elke stam knaagdieren, vooral onder vivariumomstandigheden, verschillen tussen nesten en zelfs individuele verschillen tussen dieren. Een goede planning en overweging kan voorkomen dat dieren verloren gaan tijdens operaties. De implantatie van de elektroden is een andere cruciale stap. Het vereist grote zorg om te voorkomen dat de schedel wordt geslagen en hersenvliezen of hersenweefsel worden beschadigd. Schroeven moeten correct worden geplaatst, dat wil zeggen volledig in de schedel worden bevestigd, anders worden ruis en artefacten gepresenteerd op signalen, zoals die met betrekking tot een belabberde colocatie of beweging die de EEG-opname niet gebruikt. Pre- en postoperatieve behandeling en aandoeningen moeten altijd worden uitgevoerd en geobserveerd om het lijden van het knaagdier te voorkomen. Subcutaan lidocaïne kan op de hoofdhuid worden gebruikt voordat de incisie met het scalpel wordt gemaakt. Een druppel zoutoplossing in de ogen van het dier helpt uitdroging te voorkomen. Ook moet een zoutoplossing in de mond worden toegediend en na de operatie moet 1 ml subcutaan of intraperitoneaal worden toegediend om de vochtbalans van het dier te compenseren en uitdroging te voorkomen. Onmiddellijk na de operatie moet een ontstekingsremmend medicijn (om pijn te verminderen), evenals antibiotica via subcutane of actuele antibiotica, direct aan de rand van de hoofdhuid worden toegediend waar de tandcementkap zich bevindt (om de kans op infectie te verminderen). Herhaal de bovenstaande procedure 24 uur na de operatie. De positionering van de EEG-versterker op de rug van het dier is de grootste moeilijkheid voor de gelijktijdige opname. Het ontwerp en de fabricage van een vest zijn specifiek gebaseerd op de grootte van de dieren. Het vest moet de natuurlijke beweging van het knaagdier mogelijk maken (zie figuur 5). Dit laatste garandeert het belangrijkste voordeel van de techniek, namelijk het registreren van vrije bewegingen. Omdat de dieren na de operatie en tijdens de daaropvolgende dagen niet probeerden het vest, de hoofdconnector of kabels te verwijderen, werd aangenomen dat de opstelling geen significante bewegingsbeperking veroorzaakte of pijn of ongemak veroorzaakte. Voor een correcte EEG-segmentatie in tijdperken op basis van gebeurtenissen gemarkeerd door de BTS is het verplicht om een goed gedefinieerd protocol op te schrijven. De tijdelijke markeringen kunnen worden samengevoegd door tijdreeksmanipulatie omdat beide systemen dezelfde klok gebruiken om hun tijdstempels in te stellen. Het bovenstaande breidt de mogelijkheden voor dierproeven uit met elektrofysiologische gegevens voor analyse.
De hier gepresenteerde techniek kan worden gebruikt in elk neurowetenschappelijk onderzoeksgebied en met de meest voorkomende muizensoorten en zelfs andere soorten. De veelzijdigheid van de Behavioral Tracking Software is een van de belangrijkste voordelen, omdat het kan worden gebruikt in een grote veelzijdigheid van doolhoven zoals Morris waterdoolhof, open-veld, nieuwe objectherkenning, geconditioneerde plaatsvoorkeur, gatenbord, verhoogd plus doolhof, Y-doolhof, radiaal armdoolhof, Barnes-doolhof en anderen. Het kan tot 16 camera's tegelijkertijd worden gebruikt. Daarnaast kunnen honderden verschillende maatregelen (voor meer gedetailleerde informatie zie de handleidingen31,32) worden gerapporteerd. Bedenk dat dit werk experimenten beschrijft voor EEG-opnames, sommige andere technieken zoals Local Fields Potentials of single-unit recording zijn mogelijk. Gebruikers moeten er echter rekening mee houden dat de algemene installatie en verschillende voorbereidende stappen voor andere doeleinden moeten worden gewijzigd. Dus wanneer deze techniek wordt gebruikt in combinatie met EEG Wi-Fi-opname, worden de mogelijkheden uitgebreid, omdat het nieuwe perspectieven toevoegt aan dierstudies zoals die op mensen om verschillende kenmerken van de EEG-integratie en -dynamiek te evalueren, zoals connectiviteit, EEG-bandvermogen of opgeroepen reacties. In tegenstelling tot mensen zijn dierproeven mogelijk om de toediening van geneesmiddelen, genmodificaties of expressie te evalueren, naast vele andere experimentele paradigma's. Houd er voor EEG-analyse rekening mee dat sommige protocollen een zeer laag aantal herhalingen van het gewenste gedrag hebben, wat de mogelijkheid beperkt om reacties te gemiddelden en betrouwbare resultaten te verkrijgen. Zorg er daarom voor dat u de opname- en analyseprotocollen ontwerpt die worden geacht uit te voeren voordat u met het experiment begint. Niettemin moet worden overwogen dat het werken in dierproeven niet mogelijk is om beweging te voorkomen, waardoor de complexiteit van het experimentele protocol en overwegingen voor signaalanalyse en gedragstaken toenemen. Momenteel is apparatuur voor volledige volgsystemen en EEG-opnames niet gestandaardiseerd of modulair, wat betekent dat hun opstelling is bedoeld voor een enkel protocol en aanpassingen om andere gedragstaken te verkennen, wat hogere kosten voor een groot aantal laboratoria impliceert / suggereert. Deze situatie kan worden opgelost door de opties te volgen die in deze studie worden uitgelegd. Toch konden er verschillende verbeteringen worden gerealiseerd voor betrouwbaardere experimenten. Het werk kan in verschillende stappen worden verbeterd, te beginnen met de fabricage van elektroden tot gedrags- en signaalverwerking. Niettemin is aangetoond dat het volgen van dieren en EEG-acquisitie mogelijk zijn met behulp van een betaalbare hightech maar goedkope opstelling.
Samenvattend is het huidige werk een poging om wetenschappers, met name op het gebied van neurowetenschappen, te helpen deze twee technieken te gebruiken die niet vaak in combinatie worden gebruikt. De gelijktijdige opnametechniek van EEG en gedragstesten met behulp van Behavioral Tracking Software heeft veel voordelen en kan bijzonder nuttig zijn op veel gebieden van de neurowetenschappen, met name op het gebied van leren en geheugen. Gezien deze apparatuur andere mogelijkheden heeft als een diepe opname van subcorticale structuren zoals de hippocampus, maar zoals vermeld, zullen verschillende voorbereidende stappen veranderen. Draadloze apparatuur lost bijna alle beperkingen van een conventionele draadbenadering op, zoals de mobiliteitsproblemen van dieren van de ene kooi naar de andere, gehinderde of verstrengelde dieren met de kabels. Deze installatietechniek is gebruiksvriendelijk, zoals hierboven beschreven, en een bijna ongetrainde of niet-gespecialiseerde groep experts of individuen kan deze software gebruiken. De prijs voor de EEG-apparatuur is lager dan een gewone EEG-versterker. Behavioral Tracking Software is ook een van de meest betaalbare software voor videotracking op de markt. Deze software vereist jaarlijkse licenties. De apparatuur kan worden gebruikt in meer dan één experimentele opstelling, verschillende dieren en het type veelzijdigheid. We hopen dat deze inspanning de wetenschappelijke gemeenschap zal helpen en een gemakkelijke toegang zal bieden om tegelijkertijd het gedrag en de elektro-encefalografie te bestuderen.

Gedragstest is cruciaal in neurowetenschappelijk onderzoek voor een grote hoeveelheid informatie gegenereerd in een in vivo context. In dit opzicht hebben onderzoekers op grote schaal verschillende gedragstests gebruikt om sensorisch-motorische functie, sociale interacties, angstachtig en depressief gedrag, middelenafhankelijkheid en verschillende vormen van cognitieve functies te analyseren1. Handmatige registratie van gedragstests kan moeilijk, vermoeiend en onnauwkeurig zijn, zelfs voor de meeste deskundige waarnemers. Hoewel er enige inspanningen zijn geleverd om gratis en open-source software voor gedragsregistratie te ontwikkelen (bijv. Sexrat male2-app voor seksueel gedrag), maken verschillende alternatieven de automatische en realtime gedragsregistratie van verschillende diersoorten mogelijk, van vis3 tot knaagdieren 4,5,6. Videotracking is een waardevolle methode voor snelle en nauwkeurige gedragsopname die wordt gebruikt in een breed scala aan toepassingen7. Een meer potentiële functie in het gebied van gedragsopname is het verkennen van neurale activiteit tijdens de gedragsmanifestatie. Gelijktijdige registratie van neuronale activiteit (van afzonderlijke cellen tot de belangrijkste hersengebieden) en gedragstaken kan ons laten zien hoe de hersenen specifieke gedragspatronen genereren8. Gedrag is een opeenvolging van kleine componenten die correlaties kunnen onthullen tussen de neurale activiteit en bewegingen of acties. Als neuronale activiteit en gedragspatronen tegelijkertijd kunnen worden vastgelegd via meerdere tijdschalen, zouden ze kunnen verklaren hoe elke hersentoestand correleert met elk bepaald gedrag (voor een diepgaander onderzoek van gedragsregistratie, zie Datta et al., 2019 review8). Daarom wordt gesynchroniseerde registratie van gedrags- en neuronale activiteit op de gewenste schaal (van neuronen tot grote delen van de hersenen) beschouwd als een uiterst nuttig hulpmiddel. Er zijn verschillende systemen bedoeld om gedragsopnames te integreren met andere metingen als neurale activiteit 4,5.
Hoewel elektro-encefalografie wordt beschouwd als een van de meest gebruikte technieken op het gebied van klinische en onderzoeksneurowetenschappen, maakt de relatief hoge mobiliteit, evenals de grootte van het EEG-opnameapparaat, deze techniek uniek en uitdagend voor detectie in het geval van in vivo modellen9. Sommige oplossingen voor dit probleem zijn ontwikkeld, bijvoorbeeld het gebruik van kabels en draaibare apparaten waarmee dieren vrij kunnen bewegen in de arena. Niettemin leveren kabelgebaseerde systemen vaak problemen op om studies uit te voeren, bijvoorbeeld tijdens het overbrengen van een dier van de ene kooi naar de andere, wordt hinder of verstrengeling van het dier met de kabels waargenomen. Telemetrische apparaten zijn ontwikkeld voor draadloze elektrofysiologische opnames om de flexibiliteit van de opnamesituatie te vergroten10,11. Dergelijke systemen hebben echter aanzienlijke beperkingen vertoond vanwege hun lage aantal opnamekanalen en lage bemonsteringsfrequenties11. In deze studie gebruikten we een in de handel verkrijgbaar draadloos systeem dat EEG-signalen van het dier verzendt via een Wi-Fi-verbinding met een vrij bewegend knaagdiersysteem12. Het apparaat weegt 6 gram en staat tot 16 kanalen opgenomen met 1 kSps. Dit systeem maakt EEG- of spike-registratie in de dierlijke omgeving mogelijk, met een verminderde verstoring, en dient als een economische oplossing in vergelijking met de traditionele elektrofysiologische systemen op de markt. Bovendien hebben we deze gegevens gesynchroniseerd met behulp van een videotrackingsoftware om correlatie te bieden tussen EEG en gedragspatronen. Deze synchronisatie gebeurt offline door uitlijning en interpolatie van gegevens en gebeurtenissen op basis van tijdstempels die door beide systemen worden gegenereerd en wordt verwerkt op MATLAB.
Volwassen neurogenese wordt gedefinieerd als de proliferatie, overleving en differentiatie in neuronen van nieuw gegenereerde cellen in de gyrus dentate van dieren13,14. Van dit proces is bekend dat het geassocieerd is met geheugen- en leerverbetering die de volwassen neurogenese bij knaagdieren verhoogt door verrijkte omgeving (EE) -omstandigheden15. EE bestaat uit het huisvesten van knaagdieren in kleine groepen in een grote kooi voorzien van speelgoed en buizen, waar dieren nieuwe en complexe maar geen biologische relevantie hebben15. Hoewel EE hippocampale neurogenese stimuleert, varieert het ook in vele factoren, zoals leeftijd, dierlijke stam, specifieke stimulatieomstandigheden of neurogenesedetectieprocedure. Bij muizen van middelbare leeftijd die gedurende zeven dagen werden blootgesteld aan EE-huisvesting, is de geboorte van nieuwe granulaire cellen (GC) in de gyrus hippocampale dentate (DG) gemeld16. Studies die proberen volwassen neurogenese bij volwassen ratten selectief te aborteren, hebben gesuggereerd dat nieuwe granulaire cellen van ongeveer 1 - 2 weken oud nodig zijn in de aangeleerde respons17. Ongeveer 2 of 3 weken nadat de GC bij volwassenen DG is geboren, beginnen verschillende karakteristieke kenmerken zoals dendritische stekels, die essentieel zijn voor exciterende synaptische transmissie18, te verschijnen. Zhao et al. voerden een kwantitatieve analyse uit om aan te tonen dat de piek van de wervelkolomgroei optreedt tijdens de eerste 3 - 4 weken19. Verschillende elektrofysiologische in vivo studies suggereren dat slechts drie weken EE-huisvestingsomstandigheden veranderingen in de synaptische transmissie van de DG veroorzaken en de prikkelbaarheid van cellen verhogen20. Ook is gemeld dat blootstelling aan een verrijkte omgeving 1-4 weken na BrdU-injecties de dichtheid van BrdU / NeuN-cellen in de DG-korrellaag bij muizen aanzienlijk verhoogde21. Deze auteurs suggereren dat er een kritieke periode bestaat tussen één en drie weken na EE-blootstelling, omdat een aanzienlijke toename van het aantal nieuwe neuronen werd waargenomen21. Studies van volwassen hippocampale neurogenese (AHN) bij mensen zijn controversieel omdat er geen direct bewijs was. Een recent rapport beschreef echter de ontwikkelingsstadia van AHN in het menselijke volwassen brein, identificeerde duizenden onrijpe neuronen in de DG en toonde daarmee het belang van AHN aan tijdens veroudering bij mensen22. Op basis van het eerder genoemde bewijsmateriaal is de studie van AHN in diermodellen belangrijker dan ooit (voor een diepgaander onderzoek van AHN, zie Leal-Galicia et al., 2019 review15).
Zoals eerder vermeld, is de hippocampus gekoppeld aan een fundamentele functie in leer- en geheugencapaciteiten. De vorming van herinneringen doorloopt drie verschillende processen: codering (geheugenverwerving), consolidatie (geheugenopslag) en ophalen (geheugenherkenning)23. Herkenningsgeheugen bij mensen wordt getest met behulp van de visuele gepaarde vergelijkingstaak24. De fundamenten van menselijke en dierlijke modellen van geheugen en geheugenverlies zijn de gedragstests die het vermogen beoordelen om een eerder gepresenteerde stimuli25,26 te herkennen, zoals de visuele gepaarde vergelijkingstaak bij mensen doet. Daarom is een van de meest gebruikte gedragstests voor het beoordelen van het vermogen van een knaagdier om een eerder gepresenteerde stimulus te herkennen, dat wil zeggen de leer- en geheugencapaciteit, de spontane nieuwe objectherkenningstaak (NORT)23,27. NORT-protocol bestaat uit twee identieke nieuwe objecten in een bekende arena gedurende 10 minuten in de acquisitieproef. Na een specifieke tijd tussen 0 28 en48 uur29 (variabele tijd volgens elk protocol), wordt het dier teruggebracht naar dezelfde arena met een van dezelfde bekende objecten en een nieuw object. Het dier verkent spontaan het nieuwe object als het bekende object uit het hoofd is geleerd26. De voorkeursverhouding wordt vaak gebruikt bij het beoordelen van exploratieprestaties. Het wordt bepaald door de totale objectverkenningstijd te delen van de verkenningstijd van het nieuwe of bekende object. De NORT heeft een aantal voordelen ten opzichte van andere herkenningsgeheugentests. Het belangrijkste is dat het geen externe motivatie, beloning of straf vereist. Het genereert geen stressvolle omstandigheden. Ten slotte is er geen training nodig om het gedrag van het verkennen van de objecten op te roepen (voor een meer diepgaand onderzoek van NORT, zie ref.23).
Daarom is gelijktijdige registratie van meerdere gegevensmodaliteiten en hun integratie in de studie van leren en geheugen, als een effect van volwassen hippocampusneurogenese, zeer aantrekkelijk en biedt het een overtuigende oplossing voor onderzoekers in het veld. Het huidige werk zal alle processen blootleggen die betrokken zijn bij de gelijktijdige gedragsmatige video-tracking beoordeling (nieuwe objectherkenningstaak) en draadloze elektro-encefalografie-opname. Hier hebben we het elektrodeproductieproces, epidurale (schedelschroef) elektrodenimplantatiechirurgie, omgevingsverrijkingsprotocol (voor hippocampale neurogenese-inductie), volgens NORT-protocol, BTS-opstelling, EEG - BTS-koppeling voor gelijktijdige monitoring in realtime en EEG- en gedragsgegevensanalyse uitgevoerd op MATLAB-computeromgeving.

<table><tbody><tr><td>#2 Variable speed rotary tool tip</td><td>Bestel opnieuw #310048, Lengte 44.5mm</td><td>SS Wit</td><td>Voor het maken van de gaten waar de schroeven worden ingedraaid</td></tr><tr><td>#4 Scalpel en mes</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>50 X 50 X 50 cm Open Field Black Mate Arena</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>8 pin Receptacle Housing Female</td><td>Amphenol FCI</td><td>10147606-00008LF</td><td></td></tr><tr><td>8 pin Receptacle Housing Male</td><td>Amphenol FCI</td><td>10147603-00008LF</td><td></td></tr><tr><td>Acrylic Resin</td><td>MDC Dental</td><td>NicTone</td><td>Voor het fixeren van de schroeven aan de schedel</td></tr><tr><td>ANY-maze video tracking software</td><td>Stoelting, Co.</td><td>versie 6.1</td><td>http://www.anymaze.co.uk/)</td></tr><tr><td>benzalkonium chloride antiseptic oplossing</td><td>Benzal</td><td>Benzal</td><td></td></tr><tr><td>Bulldogklemmen</td><td>Cientifica VelaQuin</td><td></td><td>Voor het terugtrekken van de huid</td></tr><tr><td>Camera</td><td>Logitech</td><td>c920</td><td></td></tr><tr><td>Koperdraad</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Crimp contact</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>Elektrode</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>JAGA16</td><td>Jinga-Hi, Inc.</td><td>JAGA16</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>PiSA Agropecuaria</td><td>ANESKET</td><td>Voor anesthesie</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>R2020a</td><td>MathWorks</td><td>Script werd ontwikkeld in samenwerking met Jinga-Hi, Inc.</td></tr><tr><td>Monomer</td><td>MDC Dental</td><td>NicTone</td><td>Voor het fixeren van de schroeven aan de schedel</td></tr><tr><td>Neurophys software</td><td>Jinga-Hi, Inc./ Neurosys, LLC</td><td>Neurosys 3.0.0.7</td><td></td></tr><tr><td>Schroevendraaier</td><td></td><td></td><td>Voor het inbrengen van de schroeven in de schedel</td></tr><tr><td>Schroeven</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schroeven uitgerust met elektrode</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stereotaxisch instrument</td><td>KOPF</td><td></td><td>Voor de operatie</td></tr><tr><td>Variable speed rotary tool</td><td>Dremel 3000</td><td>Dremel</td><td>Voor het maken van de gaten waar de schroeven worden ingedraaid</td></tr><tr><td>Voltmeter</td><td>PROAM</td><td>MUL-040</td><td>Om te bevestigen dat de elektrode elektriciteit geleidt</td></tr><tr><td>Xilazine</td><td>PiSA Agropecuaria</td><td>PROCIN</td><td>Voor anesthesie</td></tr></tbody></table>

gelijktijdige monitoring van draadloze elektrofysiologie en geheugengedragstest als een hulpmiddel om hippocampale neurogenese te bestuderen

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

Hersengolven amplitude verkregen uit elektro-encefalografie (EEG) is goed erkend als een basis voor cognitieve capaciteit, geheugen en leren op dieren en mensen. Het neurogenesemechanisme voor volwassenen is ook gekoppeld aan geheugen- en leerverbetering. Traditioneel gebruikten onderzoekers om leer- en geheugenparameters in knaagdiermodellen te beoordelen op basis van gedragstaken. Daarom is het gelijktijdig monitoren van gedragsveranderingen en EEG bijzonder interessant in het correleren van gegevens tussen hersenactiviteit en taakgerelateerd gedrag. De meeste apparatuur die nodig is om beide onderzoeken uit te voeren, is echter complex, duur of maakt gebruik van een bekabeld installatienetwerk dat de beweging van de natuurlijke dieren belemmert. In deze studie werd EEG opgenomen met een draadloos elektrofysiologisch apparaat samen met de uitvoering van een nieuwe objectherkenningstaak (NORT). Het gedrag van het dier werd gelijktijdig gevolgd door een videovolgsysteem. Beide opnames werden offline geanalyseerd door hun tijdstempels die werden gesynchroniseerd om EEG-signalen te koppelen aan de acties van het dier. De proefpersonen bestaan uit volwassen Wistar-ratten na een behandeling met omgevingsverrijking op middellange termijn. Zes schedelschroefelektroden werden in paren op beide hemisferen over frontale, centrale en pariëtale gebieden bevestigd en werden verwezen naar een elektrode die zich achter het neusbeen bevond. NORT-protocol bestaat uit het blootstellen van het dier aan twee identieke objecten gedurende 10 minuten. Na 2 uur en 24 uur werd een van de objecten vervangen door een nieuw object. De exploratietijd voor elk object werd gemonitord door een gedragsvolgsoftware (BTS) en EEG-gegevensregistratie. De analyse van het EEG gesynchroniseerd met gedragsgegevens bestaat uit schattingen van de relatieve alfa- en bètabandkracht en vergelijkingen tussen nieuwe objectherkenning versus verkenning van bekende objecten, tussen drie experimentele stadia. In dit manuscript hebben we het productieproces van elektroden, implantatiechirurgie van epidurale elektroden, omgevingsverrijkingsprotocol, NORT-protocol, BTS-opstelling, EEG - BTS-koppeling voor gelijktijdige monitoring in realtime en EEG-gegevensanalyse op basis van automatische detectie van gebeurtenissen besproken.

De hierboven beschreven methoden werden toegepast om EEG en rattenactiviteit gelijktijdig te registreren na de milieuverrijkingsbehandeling. Drie maanden oude mannelijke Wistar-ratten waren gedurende 20 dagen onder een behandelingsprotocol voor omgevingsverrijking op middellange termijn en ze werden geopereerd om zes schedelschroefelektroden te fixeren die gepaard gingen met frontale, centrale en pariëtale gebieden die verwijzen naar een zevende elektrode in NZ. Dieren werden gehouden onder natuurlijke donkere lichtomstandigheden, met ad libitum toegang tot voedsel en water. Dit werk toont de integratie tussen het EEG-systeem en de gedragsvolgsoftware voor een gelijktijdige live-opname. We hebben alleen dieren gebruikt die zijn behandeld volgens het EE-protocol, omdat we niet pretenderen de effectiviteit van de behandeling te vergelijken, maar alleen de voordelen van de apparatuur illustreren. Als bewijs dat het gebruikte 20 dagen milieuverrijkingshuisvestingsprotocol de volwassen neurogenese stimuleert, presenteren we BrdU-positieve celtellinggegevens van dieren onder EE en dieren gehuisvest onder standaardomstandigheden uit niet-gepubliceerde gegevens uit ons laboratorium. Drie maanden oude mannelijke Wistar-ratten werden gebruikt. Ze werden drie keer geïnjecteerd met BrdU met 12 uur tussen elkaar. De dieren werden verdoofd (pentobarbital (50 mg/kg, i.p.) en geëuthanaseerd door transcardiale perfusie (zie figuur 5). Om ervoor te zorgen dat het vest dat aan het EEG-apparaat is bevestigd de bewegingen van dieren niet beperkt, hebben we de open veldtest (OFT) in twee groepen uitgevoerd, één groep onderging een operatie terwijl ze de apparatuur droegen (vest en EEG-versterker) en de andere groep dieren bleef intact zonder de hardware te dragen. We vonden geen significante verschillen in de afstand die de dieren aflegden in 10 minuten testen (zie figuur 5). Het typische NORT-protocol bestaat uit de presentatie van twee objecten en de vervanging van een van hen door een nieuw object. De gedragstrackingsoftware bewaakte de verkenningstijd.
De Behavioral Tracking Software registreerde een groep dieren om hun belangrijkste prestatieparameters te evalueren. Daarom hebben we drie parameters gebruikt om de exploratieprestaties te evalueren. De voorkeursverhouding werd berekend met behulp van de koptijd van de dieren die in de objectzone werden doorgebracht, wat de totale hoeveelheid tijd aangeeft die het hoofd van de dieren in elk object heeft doorgebracht. We hebben ook een voorkeursverhouding berekend voor de tijd die wordt besteed aan het bewegen naar de objecten, die de totale hoeveelheid tijd weergeeft die is besteed aan elk dier dat naar elke objectzone bewoog. Daarnaast werd de bestede tijd per bezoek aan elk object berekend. Figuur 6 toont de hierboven genoemde resultaten met drie parameters. In de acquisitiestudie waren er geen verschillen tussen objecten in de drie beoordeelde parameters: hoofdtijd in de objectzone voor de drie proeven, tijd die naar de objecten toe beweegt voor de drie proeven en tijd per bezoek in elk object. Er waren geen verschillen in de STM-studie. Ondertussen werd in de LTM-studie een exploratievoorkeur gezien die aanzienlijk hoger was voor het nieuwe object. Bovendien was in de LTM-studie ook een voorkeur voor het nieuwe object in de tijd per bezoek (paneel C) te zien. Video 1 toont een representatief voorbeeld van een rat opgenomen in het experiment, terwijl Video 2 een representatief voorbeeld toont van gelijktijdige EEG- en gedragsopname.
Het was mogelijk om tijdgebeurtenissen die werden bijgehouden te matchen met de Behavioral Tracking en de EEG-softwareregistratie met behulp van de klok van de computer. Figuur 7 en figuur 8 tonen de veranderingen in het relatieve vermogen van het EEG ten opzichte van de alfa- en bètabanden. Deze zijn gerelateerd aan motorische controle, concentratie en geheugen, wat suggereert dat exploratie alleen gerelateerd is aan deze functies. De resultaten van dier 3 laten zien dat alfavermogen de neiging heeft om te verminderen op STM met betrekking tot ACQ en LTM, wat een desynchronisatie suggereert met betrekking tot exploratie of het ophalen van geheugen. Het aantal objectherkenning (bewerkte tijdperken) was laag. Op dit punt is het niet mogelijk om te bepalen of een statistische test zou valideren of een dergelijk verschil echt is, of dat een artefact in staat was om dergelijke experimentele omstandigheden te produceren. Niettemin zijn segmentatie, etikettering en analyse mogelijk geworden door een tijdlijn van gelijktijdige markeringsgebeurtenissen bij dieren en EEG-resultaten die voor toekomstige onderzoeksprojecten worden geproduceerd. Het combineren van deze systemen voorkomt een onrechtmatige identificatie van gebeurtenissen door een handmatig markeringsproces, wat een belangrijk probleem is geworden bij dierproeven. De combinatie van de BTS- en elektrofysiologische (EP) activiteit kan nauwkeurig worden geassocieerd met dierlijk gedrag; Niettemin vereisen experimentele omstandigheden het gebruik van geavanceerde signaalverwerkingstechnieken om bewegingsartefacten te elimineren en verbeteringen in de experimentele opstelling effectief aan te brengen.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig01.jpg"> Figuur 1: Voorbeelden van enriched environment (EE) condities kooi. De huisvesting werd voorzien van speelgoed en buizen, waarin dieren nieuw en complex vinden, maar geen biologische relevantie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig01large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig02.jpg"> Figuur 2: Posities van epidurale elektroden in de schedel van de rat. De schroeven werden tegelijkertijd gebruikt als anker voor de headset en als elektroden. F = frontaal; C = frontoparietaal; P = pariëtaal; 3 = links; 4 = juist; NZ = als grondreferentie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig02large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig03.jpg"> Figuur 3: Representatieve beelden van een epidurale (schedelschroef) elektroden implantatie operatie. Afbeelding van geïmplanteerde intracraniale elektroden schroeven in ratten in verschillende stadia van de operatie. Zorg ervoor dat aseptische technieken worden gevolgd tijdens het uitvoeren van deze procedure. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig03large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig04.jpg"> Figuur 4: Representatieve beelden van een rat samen met de experimentele opstelling. De rat werd gemaakt om het vest te dragen dat aan het EEG-apparaat was bevestigd met een ingebouwde batterij, in de arena die werd gebruikt voor het NORT-protocol. De afbeelding toont de headset en de kabelconnector die op de rat van het hoofd is geïnstalleerd. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig04large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig05.jpg"> Figuur 5: Bewijs van bewegingsvermogen en volwassen neurogenesestimulatie door EE-protocol. (A) Representatieve beelden van de dierlijke activiteit gedurende 10 minuten in de openveldtest (OFT) en de gemiddelde afstand die dieren die de apparatuur/operatie droegen, en dieren zonder de apparatuur/geen operatie. (B-E) Representatieve DG-sectie met BrdU-gelabelde cellen (intens donker) voor EE en standaard woongroepen. De panelen B en D tonen een lage vergroting van de DG en de panelen C en E tonen het vakoppervlak bij een hogere vergroting. Panelen B en C zijn weefsel uit de EE-woongroep, panelen D en E zijn van de standaard woongroep. De inzet illustreert het gemiddelde aantal gelabelde cellen in beide groepen. ML - moleculaire laag; GCL – korrelige cellaag; SGZ – subgranulaire zone; pijlen - BrdU+ cellen. De grafieken tonen het gemiddelde ± SEM. De T-student test werd gebruikt om groepen te vergelijken. * p≤0,05. Er werden geen significante verschillen gevonden tussen groepen in de Open Field Test. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig05large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig06.jpg"> Figuur 6: Exploratieprestaties bij NORT-beoordeling. (A) Hoofdtijd in de objectzone voor de drie proeven. (B) Tijd die naar de objecten voor de drie proeven beweegt. (C) Tijd per bezoek in elk object. De grafieken tonen het gemiddelde ± SEM. In alle parameters werd tweeweg herhaalde metingen ANOVA met Sidak's meervoudige vergelijkingstest gebruikt. * p≤0,05, ** p≤0,01 tussen de objecten in het betreffende onderzoek. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig06large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig07.jpg"> Figuur 7: Veranderingen ten opzichte van alfa-EEG-bandvermogen geassocieerd met exploratie. Deze figuur toont veranderingen in relatieve alfakracht, van halve seconde tot 2,5 nadat het dier begint met de verkenning van de objecten. De zes grafieken kwamen overeen met frontale, centrale en pariëtale elektroden (van boven naar beneden) en links en rechts. Boxplots tonen de verdeling van dergelijke tijdreeksen voor elke conditiecombinatie van een object: "Bekend" en "Nieuw", en stadium: "ACQ", "STM" en "LTM". <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig07large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61494/61494fig08.jpg"> Figuur 8: Veranderingen ten opzichte van bèta EEG-bandvermogen geassocieerd met exploratie. Deze figuur toont veranderingen in het relatieve bètavermogen, van een halve seconde tot 2,5 nadat het dier de verkenning van de objecten is begonnen. De zes grafieken kwamen overeen met frontale, centrale en pariëtale elektroden (van boven naar beneden) en links en rechts. Boxplots tonen de verdeling van dergelijke tijdreeksen voor elke conditiecombinatie van een object: "Bekend" en "Nieuw", en stadium: "ACQ", "STM" en "LTM". <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61494/61494fig08large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
Video 1: Representatieve video van een rat die in het experiment is opgenomen. De rat bevond zich in de arena die werd gebruikt voor het NORT-protocol. De rat droeg het vest dat aan het EEG-apparaat was bevestigd met een ingebouwde batterij. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61494/VIDEO_1.mp4" target="_blank">Klik hier om deze video te downloaden.</a>
Video 2: Representatieve video met gelijktijdige EEG- en gedragsopname. EEG-signaal werd aan de linkerkant weergegeven, terwijl de gedragstest (NORT) aan de rechterkant van de video werd weergegeven. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61494/VIDEO_2.mp4" target="_blank">Klik hier om deze video te downloaden.</a>

Het hier gepresenteerde protocol geeft informatie over de gelijktijdige elektro-encefalografie (EEG) en gedragsbeoordeling in realtime. We hebben alle stappen in dit protocol besproken als een aantrekkelijke oplossing voor onderzoekers op vele gebieden van de neurowetenschappen, met name op het gebied van leren en geheugen.

Gelijktijdige monitoring van draadloze elektrofysiologie en geheugengedragstest als een hulpmiddel om hippocampale neurogenese te bestuderen

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

Gedeeltelijk gedragsvideotrackingbeoordeling en draadloze elektronen van hologramopname en hun integratie zijn zeer aantrekkelijk en bieden een interessante oplossing voor onderzoekers op vele gebieden van de neurowetenschappen. De veelzijdigheid van de gelijktijdige gedragsvideotrackingbeoordeling en draadloze EEG-opname is een van de belangrijkste voordelen, omdat het in veel experimentele omstandigheden kan worden gebruikt. Het demonstreren van de procedure zal worden gedaan door Florencia Mata, een afgestudeerde student, en Alejandro Tapia-de-Jesus, een onderzoeker uit mijn laboratorium.Om het elektrofysiologische apparaat in te stellen, sluit de apparaatmodem aan op een persoonlijke computerhost en zet de modem aan. Schakel elk ander netwerkapparaat op de computer uit en zorg ervoor dat er zo min mogelijk draadloze communicatie is in de registratieruimte. Bevestig de versterker aan de achterkant van de te testen rat en sluit de batterij aan om het EEG-apparaat in te schakelen.Twee seconden na het aansluiten, zal een rode LED op de EEG-versterker knipperen op het apparaat en duiden dat de communicatie met de modem actief is, gevolgd door de activering van een groene LED-licht. Als de communicatie succesvol is, zullen de LED's op de modem continu beginnen te knipperen. Wanneer de apparaatcommunicatie succesvol is ingesteld, start u de EEG-software en stelt u de software in volgens de instructies van de fabrikant om de software te integreren met het draadloze EEG-verwervingsapparaat.Klik vervolgens op Start Display. De EEG-software zal de werkelijke signaalverwerving weergeven. Om de gedragstrackingsoftware in te stellen, logt u in op het account en selecteert u Nieuw lege experiment en Nieuw.Stel een naam in voor het protocol en selecteer Video Tracking Mode. Onder apparaat, stel de schaal van de bewegende liniaal in op een positie langs de bekende lengte van de arena, en voer de lengte van de arena in millimeters in het instellingspaneel in. Onder Tracking en gedrag selecteert u Zones.In de Toevoegen selecteert u Nieuwe zone en de lengte van de arena en stelt u een naam in voor de nieuwe zone. Na het instellen van het arenagebied en het noemen van het gebied zoals net gedemonstreerd, opent u Dier Kleur en selecteert u dieren die lichter zijn dan de achtergrond van het apparaat. Onder Het hoofd en de staart van het dier volgen, selecteert u ja, ik wil dat het hoofd en de staart van het dier worden gevolgd.Navigeer naar Testen en Stadia en selecteer Toevoegen en Nieuwe fase. Noem de faseverwerving. Definieer vervolgens de duur van de fase en herhaal de instelling voor de korte- en langetermijngeheugentests.Wanneer alle tests zijn ingesteld, opent u Procedures en definieert u de te volgen gebeurtenissen voor elke fase. Voor een verwervingssessie in de trackingsoftware selecteert u Tests en Voeg een test toe en wijst u een nummer toe voor het te testen dier, selecteert u Opnemen en noemt u de dieren en sessie. Voordat u het dier in de arena plaatst, klikt u op Afspelen.Een bericht om te beginnen zal worden weergegeven. Plaats vervolgens een dier op de arena met de gezichtskant tegenover de objecten. Klik opnieuw op Afspelen en laat het dier 10 minuten vrij om te verkennen.Twee uur na het einde van de verwervingssessie, vervangt u een van de objecten door een ander object met een volledig andere vorm, kleur en textuur en stelt u een kortetermijngeheugentest in de trackingsoftware in zoals gedemonstreerd. Plaats vervolgens het dier in de arena met de gezichtskant tegenover het object zoals gedemonstreerd. Druk opnieuw op Afspelen en laat het dier 10 minuten vrij om te verkennen.24 uur na de verwervingssessie, stelt u de software in om een ​​langdurige geheugentest op te nemen en vervangt u het object door een ander object dat volledig verschilt van het object dat in de kortetermijngeheugentest is gebruikt. Plaats vervolgens het dier in de arena en neem het gedrag van het dier op met de software zoals gedemonstreerd. Open veldtesten van ratten die ofwel een operatie ondergingen terwijl ze de apparatuur droegen of die intact bleven zonder de hardware te dragen, vertoonden geen significante verschillen in hun afgelegde afstand gedurende de 10 minuten durende verkenningsperiode.Met behulp van de trackinganalyse kan de koptijd in objectvoorkeurenverhouding worden berekend met behulp van de tijd die het dier in de objectzone doorbrengt. Een voorkeursverhouding voor de tijd die wordt besteed aan bewegen naar de objecten, die de totale hoeveelheid tijd aangeeft die elk dier doorbrengt met bewegen naar elke objectzone en de besteedde tijd per bezoek aan elk object, kan ook worden berekend. In deze representatieve verwervingsproef waren er geen onderscheidingen tussen objecten in de drie beoordeelde parameters, noch waren er verschillen in de kortetermijngeheugenproef.In de langetermijngeheugenproef werd echter een significant hogere verkenningsvoorkeursverhouding voor het nieuwe object waargenomen, evenals de voorkeur voor het nieuwe object in de tijd die per bezoek aan het object wordt besteed. In deze gegevens van een enkele representatieve dier, trendde de alfa-kracht naar een afname in kortetermijngeheugen vergeleken met verwerving en langetermijngeheugen, wat wijst op een desynchronisatie gerelateerd aan verkenning of geheugenoproeping. Wanneer u deze procedure probeert, zorg er dan voor dat alle EEG-kanalen een betrouwbare signaal-ruisverhouding vertonen.Het is noodzakelijk om geschikte elektroden en motorsysteem te bouwen of te gebruiken. Deze techniek kan onderzoekers helpen vragen te beantwoorden met betrekking tot gedragsprestaties en elektrische hersenactiviteit, zoals opgewekte potentiaal zoals P300-test, een Stroop of een stabiele toestand.

simultaneous-monitoring-wireless-electrophysiology-memory-behavioral

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

Een procedure beschreven voor het manipuleren van de activiteit van cerebrale corticale piramidale neuronen optogenetically terwijl de elektro, elektromyogram en cerebrale lactaatconcentratie bewaakt. Experimentele opnamen worden uitgevoerd op kabel-tethered muizen, terwijl ze ondergaan spontane slaap / waak cyclus. Optogenetic apparatuur geassembleerd in ons laboratorium controleapparaat handel verkrijgbaar.

Gelijktijdig Elektro, Real-time meting van lactaatconcentratie en Optogenetic Manipulatie van neuronale activiteit in de Rodent Cerebral Cortex

Een veelzijdige benadering van het onderzoek naar functionele veranderingen in de hippocampus circuits wordt uitgelegd. Elektrofysiologische technieken worden beschreven, samen met de schade-protocol, gedrags-testen en regionale dissectie methode. De combinatie van deze technieken kunnen worden toegepast op soortgelijke wijze andere hersengebieden en wetenschappelijke vragen.

Onderzoeken op Wijzigingen van de hippocampus Circuit Functie Na mild traumatisch hersenletsel

Modulatie van hippocampally-afhankelijke ruimtelijk werkgeheugen door middel van directe intrahippocampale micro-injectie, begeleid en gevolgd...

Insuline en hippocampale Microinjection<em&gt; In vivo</em&gt; Microdialyse Tijdens ruimtelijk geheugen testen

Hier demonstreren we het gebruik van een draadloze technologie voor elektro-encefalogram (EEG) in neonatale knaagdiermodellen van menselijke ziekten. Met telemetrie zijn er geen belemmerende verbindingen, waardoor natuurlijk gedrag mogelijk is.

Langdurige Continue EEG-monitoring in kleine knaagdieren modellen van de ziekte bij de mens met behulp van de Epoch draadloze transmitter System

We beschrijven een immunohistochemie protocol om het profiel van de hippocampus neuron activering studeren na blootstelling aan een ruimtelijke leertaak in een muismodel gekenmerkt door cognitieve tekorten van neurologische oorsprong. Dit protocol kan worden toegepast op zowel genetische of farmacologische muismodellen gekenmerkt door cognitieve tekorten.

Immunohistochemische Visualisatie van hippocampus Neuron activiteit na Ruimtelijke Leren in een muismodel van Neurodevelopmental Disorders

We beschrijven de diverse stappen implantaat chronische silicon sondes en het optekenen van plaats cellen in muizen die running hoofd-gefixeerd op een loopband cue-verrijkt-apparaat zijn.

Implantatie van chronische Silicon sondes en opname van Hippocampal plaats cellen in een verrijkte loopband-apparaat

Dit protocol beschrijft een eenvoudige methode voor gelijktijdige opname van co gelokaliseerde elektro-encefalografie (EEG) en multi-laminaire lokale veld potentieel in een narcose rat. Een burr gat geboord in de schedel voor het inbrengen van een micro-elektrode is aangetoond dat het te verwaarlozen vervorming van het EEG signaal veroorzaken.

Gelijktijdige opname van elektro-encefalografie mede gelokaliseerde en lokale veld potentieel in knaagdier

Hier presenteren we een protocol om te slaan van de hersenen en hart bio signalen in muizen met behulp van gelijktijdige video, elektro-encefalografie (EEG) en elektrocardiogram (ECG). Ook beschrijven we methoden voor het analyseren van de resulterende opnamen van het EEG-ECG voor vangsten, EEG spectrale vermogen, hartfunctie en hartfrequentie-variabiliteit.

Gelijktijdige Video-EEG-ECG controle om te identificeren Neurocardiac dysfunctie in muismodellen van epilepsie

Deze methode beschrijft een chronische voorbereiding die optische toegang tot de hippocampus van levende muizen mogelijk maakt. Deze voorbereiding kan worden gebruikt voor het uitvoeren van longitudinale optische beeldvorming van neuronale structurele plasticiteit en activiteit-opgeroepen cellulaire plasticiteit over een periode van enkele weken.

Longitudinale Two-photon beeldvorming van dorsale Hippocampal CA1 in levende muizen

Dit protocol schetst het gebruik van een op maat ontworpen opnameapparaat en elektroden om lokale veldpotentialen vast te leggen en de informatiestroom in de hippocampus en prefrontale cortex van de muis te onderzoeken.

Dubbele extracellulaire opnames in de hippocampus en prefrontale cortex van de muis

Dit protocol biedt een uitgebreide beschrijving van een methode voor het gelijktijdig registreren van calciumsignalen van neuronen en astrocyten over meerdere geheugengerelateerde hersengebieden en demonstreert de toepassing ervan tijdens een leer- en geheugengedragsparadigma.

Een tweekleurige vezelfotometriemethode voor het registreren van activiteit van astrocytenneuronen over meerdere hersengebieden tijdens leer- en geheugengedrag

Leer hoe je draadloze EEG en gedragsvolging tegelijkertijd integreert voor geheugenonderzoek bij ratten. Deze methode maakt real-time correlatie van hersenactiviteit en gedrag mogelijk.

Gelijktijdige monitoring van draadloze elektrofysiologie en geheugengedragstest als een hulpmiddel om hippocampale neurogenese te bestuderen (Video) | JoVE Journal

Gelijktijdige monitoring van draadloze elektrofysiologie en geheugengedragstest als een hulpmiddel om hippocampale neurogenese te bestuderen

Meer video's verkennen