Automatyczne wykrywanie wysoce zorganizowanych oscylacji theta w mysim EEG

Ogólnym celem tej procedury jest analiza farmakologicznie indukowanych, wysoce zorganizowanych oscylacji theta u myszy przy użyciu wszczepialnej radiotelemetrii EEG. Ta wiadomość może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie neurobiologii systemowej, takie jak indukowanie, wykrywanie i ilościowe określanie wysoce zorganizowanych oscylacji theta w EEG myszy za pomocą długoterminowych zapisów radiotelemetrycznych EEG hipokampa. Główną zaletą tej techniki jest to, że pomaga analizować wysoce zorganizowane oscylacje theta w dużych nagraniach EEG mysiego hipokampa.

Implikacje tej techniki rozciągają się na naszą terapię chorób neuropsychiatrycznych i neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, ponieważ zmiany częstotliwości, takie jak dysrytmia theta, są często z nią związane. Chociaż metoda ta może zapewnić wgląd w mysią dysrytmię theta hipokampa, można ją również zastosować do zapisów EEG innych gatunków, w tym adaptacji u ludzi. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli rytuał jest nowy, ta metoda będzie miała problemy, ponieważ analiza detekcji oscylacji theta wymaga odpowiedniego wszczepienia elektrody EEG i indukcji theta.

Przed włożeniem elektrod należy zdrapać powłokę parylenu z końcówki. Następnie mechanicznie przypnij zewnątrzczaszkową część elektrody do spirali ze stali nierdzewnej nadajnika. I skróć je do wymaganej długości.

Aby wszczepić nadajnik częstotliwości radiowej, umieść znieczuloną mysz na stole operacyjnym i kontynuuj dostarczanie izofluranu zwierzęciu przez maskę na twarz. Upewnij się, że głębokość znieczulenia jest głęboka, sprawdzając odruch szczypania ogona, odruch szczypania stopy i częstość oddechów. Następnie usuń owłosienie ze skóry głowy i zdezynfekuj ogoloną skórę głowy za pomocą 70% etanolu i peelingu na bazie jodu.

Następnie wykonaj nacięcie w linii środkowej na skórze głowy od czoła do okolicy policzka za pomocą skalpela. Następnie przygotuj worek podskórny po jednej stronie grzbietu zwierzęcia, wykonując sekcję krwi za pomocą nożyczek chirurgicznych. Następnie włóż nadajnik do torebki podskórnej i umieść nadmiar długości elastycznych przewodów nadajnika w torebce.

Następnie przymocuj czaszkę za pomocą zacisku na nos. Następnie umieść zwierzę doświadczalne na ramie stereotaktycznej. I ustaw nauszniki.

Nałóż 0,3 procent nadtlenku wodoru na czaszkę, aby usunąć wszelkie tkanki i pomóc w wizualizacji szwów czaszkowych i kraniometrycznych punktów orientacyjnych, takich jak bregma i lambda. Następnie wywierć otwory w wybranych współrzędnych za pomocą szybkoobrotowej wiertarki neurochirurgicznej w trybie bezciśnieniowym z maksymalną prędkością. Wybierz odpowiednie elektrody i wysterylizuj elektrody przy użyciu 70% etanolu przed implantacją.

Typ elektrody powinien być starannie dobrany zgodnie z wymaganiami eksperymentalnymi. Zwykle najczęściej spotykane są elektrody wolframowe lub ze stali nierdzewnej pokryte parylenem. Następnie zamocuj elektrody za pomocą cementu szkło-jonomerowego i poczekaj, aż cement całkowicie się utwardzi.

Następnie zamknij skórę głowy za pomocą szwów wielokrotnych z niewchłanialnym materiałem szwowym. W celu leczenia bólu pooperacyjnego karprofen należy podawać podskórnie raz dziennie przez cztery dni po implantacji. Pozwól zwierzęciu dojść do siebie przez 10 do 14 dni przed nagraniami lub eksperymentami z wstrzyknięciami.

W tej procedurze aktywuj nadajnik częstotliwości radiowej za pomocą przełącznika magnetycznego. Wykonuj długoterminowe zapisy EEG hipokampa przez co najmniej 24 do 48 godzin. Analiza charakterystyki amplitudy i częstotliwości EEG EEG w zapisach długoterminowych dostarcza szczegółowych informacji na temat okołodobowej zależności oscylacji theta i ich związku z określonymi warunkami lub zadaniami behawioralnymi i poznawczymi.

W celu farmakologicznej indukcji oscylacji theta, należy wstępnie potraktować zwierzę metskopolaminą, aby uniknąć obwodowych reakcji muskarynowych. Następnie należy podać myszowi pojedynczą dawkę uretanu lub agonisty receptora muskarynowego w celu zainicjowania theta. Po około 60 minutach wstrzyknąć atropinę, aby odróżnić wrażliwe na atropinę oscylacje theta typu drugiego od niewrażliwych na atropinę oscylacji theta typu pierwszego.

I kontynuuj nagrywanie. Aby sprawdzić umiejscowienie elektrody EEG, odetnij elektrody ze stali nierdzewnej i wyjmij nadajnik częstotliwości radiowej. Następnie poświęć mysz i usuń mózg z neuroczaszki.

Aby sprawdzić umiejscowienie elektrody, zamontuj wyekstrahowany mózg na uchwycie na tkankę Vibroslicer za pomocą kleju. I pokrój mózg na 100-metrowe plasterki koronalne. Zamontuj plastry na szkiełkach podstawowych i zabarwić je niebieskim kolorem nissl zgodnie ze standardową procedurą histologiczną.

Zwierzę należy włączyć do analizy tylko wtedy, gdy spełnia prawidłowe kryteria umieszczenia elektrody EEG. W przypadku obszaru CA1 końcówka głębokiej elektrody powinna być zlokalizowana wewnątrz warstwy piramidalnej CA1. Prześlij dane EEG.

Oto przykładowy 30-minutowy fragment EEG. Użyj złożonej funkcji falkowej Morleta, wyświetlanej tutaj, do analizy częstotliwości czasu. W przypadku analizy częstotliwości czasowej zakres częstotliwości jest ustawiany w zakresie od 0,2 do 12 Hz, a rozmiar kroku jest ustawiany na 0,1 Hz. Ten oznaczony kolorami wykres częstotliwości czasowej segmentu EEG ilustruje zakresy częstotliwości theta i górnej delty.

Tutaj wyekstrahowana 2,5-sekundowa epoka EEG jest analizowana pod kątem segmentu theta. Ponieważ maksymalna amplituda w zakresie theta podzielona przez amplitudę w górnym zakresie delta jest większa niż 1,5, segment ten jest klasyfikowany jako epoka oscylacji theta. Gwarantuje to, że maksymalna amplituda theta jest co najmniej o 50% wyższa niż amplituda w górnym paśmie delta w obliczonej epoce EEG.

Rysunek ten pokazuje korelację wysoce zorganizowanych oscylacji theta i miary wykrywania theta w zapisie EEG, w którym segmenty oscylacyjne theta mogą być określane ilościowo i analizowane statystycznie. Oto dwie 2,5-sekundowe epoki EEG, wizualnie sklasyfikowane odpowiednio jako segmenty inne niż theta i theta. A oto analiza częstotliwości czasowej segmentów EEG CA1, przedstawiona na odpowiednich wykresach powyżej w zakresie od 0,2 do 12 Hz. Przy amplitudzie oznaczonej kolorami, analiza częstotliwości czasowej segmentu EEG bez theta wykazuje regularne wahania architektury theta w odniesieniu do częstotliwości w czasie.

Natomiast segment z wysoce zsynchronizowanymi oscylacjami theta charakteryzuje się regularnym, niezmiennym theta o wysokiej amplitudzie o prawie stałej częstotliwości sześciu Hz. Stosunek maksymalnej amplitudy theta do maksymalnej amplitudy delta wynosi 1,25 na tej mapie i 4,67 na tej mapie. Jednoznacznie klasyfikuje tę epokę EEG jako segment EEG oscylacji theta. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu godziny, jeśli zostanie wykonana prawidłowo.

Po tej procedurze można przeprowadzić inne metody, takie jak analiza częstotliwości w czasie innych pasm częstotliwości lub automatyczne wykrywanie napadów, aby odpowiedzieć na pytania, takie jak to, czy inne pasma EEG są dotknięte, w jaki sposób są sprzężone i czy są związane z nadpobudliwością neuronów. Po jej opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się neuronauką układową do badania zmian w architekturze theta hipokampa w transgenicznych modelach myszy, takich jak mysie modele choroby Alzheimera. Po oględzinaniu tego filmu powinienes miec dobre zrozumienie jak indukuj, wykrywac i analizować wysoce zorganizowane oscylacje theta.