Abstract
シータ活動が中隔海馬のシステムで生成され、深い海馬内の電極及び植込み型脳波（EEG）radiotelemetryまたはテザーシステムアプローチを使用して記録することができます。薬理学的に、海馬シータは不均一である（二元的な理論を参照）、I型およびII型シータに分化させることができます。これらの個々の脳波のサブタイプは、アルツハイマー病などの神経変性疾患において等覚醒、探査、学習や記憶、高い統合的な機能、特定の認知および行動状態に関連している、中隔海馬システムの構造的および機能的変化が損なわシータ活性をもたらすことができます/振動。海馬EEGの標準定量分析は、高速フーリエ変換（FFT）ベースの周波数分析を含んでいます。しかし、この手順は、一般、特に高度に組織化さシータ振動でシータ活動に関する詳細を提供していません。 DETAを得るために海馬で高度に組織化さシータ振動に関する情報をILED、我々は新しい分析手法を開発しました。このアプローチは、高度に組織化さシータ振動とその周波数特性の持続期間の時間と費用対効果の定量化を可能にします。
Introduction
脳内のシータ活動は覚醒、注意、随意運動、探索行動、注目の行動、学習および記憶、体性感覚の統合、および急速眼球運動（REM）1を寝て、2を含む様々な認知および機能状態、に関連しています。主に、リズミカルなエンティティとしてシータ活動は、様々な脳の領域で生成することができ、高度に組織化とシータ振動として同期されます。以下では、シータ活動/中隔海馬システム3、4内で生成される振動の解析と定量化に焦点を当てます。セプタム内では、GABA作動性、グルタミン酸、およびコリン作動性ニューロンのプロジェクト海馬へとシータ振動挙動の開始および維持に貢献しています。海馬シータ振動はすなわち 、中隔に開始されたかどうかについて継続的な議論があり、 ）5、6、7。
かかわらず、その起源の、海馬シータ振動は、特にトランスジェニックマウスモデルでは、年間の関心の焦点になっています。これらのモデルは、深いEEG電極の移植のために、特定の認知および行動のタスク8下の海馬シータ振動の記録を可能にします。海馬シータ振動は、本質的に不均一です。シータ振動のいわゆる二元的な理論に基づいて、一方がアトロピン感応型間IIシータおよびアトロピン非感受性型Iシータ9、10、11を区別することができます。後者は、典型的には、1 / MムスカリンMにより誘導することができます
現在、市販の解析ソフトウェアは、（P、mVの2）高速FFTによる周波数解析、 例えば、電力の分析を可能にしますまたはパワースペクトル密度（PSD、mVの2 /ヘルツ）。電力またはシータ周波数範囲のパワースペクトル密度（PSD）分析は、その活性の全体概要を示します。しかし、認知と行動に関連したシータ活動への詳細な洞察を得るために、高度に組織化さシータ振動の解析が必須です。高度に組織化さシータ振動の評価は、神経変性および神経精神疾患の分野で非常に重要です。ほとんどの実験的疾患研究は硬膜外表面及び深部脳脳波を記録するために、高度に洗練された神経外科的アプローチを使用して、トランスジェニックマウスモデルにおいて行われます。これらの技術は、テザーシステム16とradiotelemetricセットアップ17、18の両方が含まれます。シータ振動長期記録条件の下で自発的及び行動関連シータ振動として記録することができます。また、シータ振動がRECOすることができます薬理学的誘導後だけでなく、行動や認知タスクへの、またはそのような尾がピンチなどの感覚刺激に対する動物の曝露後のrded。
早期シータ振動がCsicsvari らによって記載された特徴づけるために近づきます。 19。長時間EEG記録には適していません - （50分15）著者らは、短期シータ分析のための半自動化ツールを開発しました。ここで説明する私たちの方法は、> 48時間20長期脳波記録の分析を可能にします。 Csicsvari ら。 10はまた、シータ-デルタ比と呼ばれるが、高度に組織化さシータ振動の決意にはしきい値が提供されていません。デルタとシータ範囲の定義は、私たちの周波数範囲の定義と一致しています。それが明示的に言及されていないように、我々は、FFTベースの方法はCsicsvari らによって使用されていることを前提としています。シータ・デルタ周波数帯域の電力を計算します。この我々ははるかに高い精度が得られ、周波数スケールの大きな数（周波数はΔ（F）= 0.05 Hzのステップ）にウェーブレットベースの振幅を計算するので、再び明らかに、我々の方法は異なります。個別に分析したEEGエポックの持続時間は、私たちの定義と同様です。
Klausberger ら。 図21は 、長期のEEG記録の分析のためのシータ-デルタ比を利用します。しかし、我々のアプローチに比べて3主要な違いがあります：ⅰ）EEGエポック時間、 すなわち、少なくとも6秒、はるかに長いですが、 II）、シータ、デルタ比は、我々のしきい値よりもはるかに高く、異なる周波数範囲の定義に関連している、4に設定されています。およびiii）電力の定義は、特に、非常に短い時間枠（2秒、 すなわち、2.5ヘルツの周波数で振動するための5サイクル）のために、高精度に欠けるFFT方式に基づいてされる可能性があります。このような場合には、ウェーブレットに基づく手順がより推奨されます。キャプランらの研究。シータ-デルタ電力比を無視し22は、単独シータ電力を計算しました。このように、カプラン・アプローチ22は、高いか低いデルタを伴う認知シータ豊富なプロセスを区別することはできません。
以下のプロトコルでは、我々は確実にマウスから海馬EEG記録で高度に組織化さシータ振動を解析するために、当社の分析ウェーブレットベースのアプローチを提示します。この手順は自動的に動作するので、それは大きなデータセットおよび長期EEG測定に適用することができます。
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Protocol
すべての動物実験は、ローカルおよび機関動物ケア協議会（ボン大学、BfArM、LANUV、ドイツ）のガイドラインに従って行いました。また、すべての動物実験は、優れた法律、 例えば、1986年11月24日（609分の86 / EEC）の欧州共同体理事会指令、または個々の地域または国の法律に準じて行きました。具体的な努力を使用する動物の数、ならびにそれらの苦痛を最小限にするためになされました。
1.動物飼育およびEEG記録条件
- フィルタートップケージの住宅マウスまたは個別換気ケージを使用しています。
- 移植した動物や遠隔測定レコーディングに適した特殊なラボ室で換気キャビネットに動物施設からマウスを転送します。
- EEG電極注入とその後の録音を含むすべての動物実験を、実行し、標準化された条件の下で（22℃、TEMperature、12時間/ 12時間の明暗サイクル、50〜60％の相対湿度、ノイズ減衰、 等 ）18。
- 食料と水を自由摂取とクリアタイプIIポリカーボネートケージ内の4から3のグループ内の無線周波数送信機注入、家の動物の前に。これはストレスの原因となり、その後の実験と結果を妨害することができるように、個々のマウスを分離しないでください。
- オープン住宅の条件を使用するのではなく、実験や録音中に換気キャビネットを使用しないでください。
2. Radiotelemetric EEG電極移植およびEEGレコーディング
- 注射麻薬を使用して、マウスを麻酔、 例えば、ケタミン/ xylazinehydrochloride（100/10 mgの/ kgで、腹腔内、腹腔内）または吸入麻酔薬、 例えば、イソフルラン17、18。
- イソフルラン麻酔のために、誘導cにマウスを置き4〜5％イソフルランおよび0.8〜1％の酸素またはカルボゲン（5％CO 2および95％O 2）でhamber。
- 麻酔の所望の深さを制御し、掃気システムを使用してイソフルランに実験者の暴露を避けるために、動物の鼻/口の上にシリコンフェイスマスクを配置します。
- 吸入麻酔が利用できない場合、注射用麻酔薬、 例えば、esketaminhydrochlorideた（100mg / kg、腹腔内）およびxylazinehydrochloride（10mg / kg、腹腔内）を使用します。
- テールピンチ反射、足のピンチ反射、および呼吸速度をチェックすることによって、麻酔深度を監視します。気管挿管を介して、人工呼吸はマウスでは必要ではないことに注意してください。
- 動物の背中の皮下ポーチに無線周波数送信機をインプラント。
- 頭皮から体毛を削除し、2消毒剤、 すなわち、70％エタノール及びヨウ素系のスクラブで剃毛頭皮を前処理。
- メスを用いて、行いますnucheal地域への額から頭皮上正中切開。
- 項部切開部から出発して、手術用はさみまたは外科プローブを使用して鈍的切開を行うことにより、動物の背中の片側の皮下袋を準備します。
- 皮下ポーチに送信機を挿入し、柔軟な送信機の余分な長さは、同様にポーチにつながる入金。手術部位と送信機のインプラントの汚染を防止することに特別な注意を払ってください。適切にドレープを使用して、非無菌領域から無菌隔離します。
- 定位フレーム、 例えば、コンピュータ化された3D定位デバイス上で実験動物を置きます。鼻クランプと耳バーを使用して頭蓋骨を修正しました。
- 頭蓋骨からさらに組織を除去し、頭蓋縫合とcraniometricsランドマークを照明するために、ブレグマとラムダ0.3％H 2 O 2を用いて頭蓋骨を前処理。
- 選択した座標にドリル穴最大速度での圧力フリーモードでの高速脳神経外科ドリルを使用して（ステップ2.6参照）。
注：圧力フリーの掘削はドリルヘッドと皮質の損傷の突然のブレークスルーを回避することができます。開頭術のために、脳神経外科の高速ドリルが推奨されます。電極径に応じて、0.5ミリメートル - 0.3の標準ドリルヘッドの直径を選択してください。 - インピーダンス、直径、コーティングなどを考慮すると、電極の種類を慎重に選択します
注：パリレンコーティングされたタングステンまたはステンレス鋼電極が最も一般的です。電極の種類は、実験の要件に応じて選択されるべきです。先制操縦のように、70％エタノールを使用して、移植前に電極チップを滅菌します。電極コーティングは加熱滅菌を可能にしないことに注意してください。 - 海馬内のCA1脳波記録のために、以下の座標に定位穴をドリル：ブレグマ、-2ミリメートル;内外側、1.5ミリメートル（右半球）。背腹、1.3ミリメートル（タージェトン地域：アンモン角（CA1）錐体層）。基準電極の場合は、以下の定位座標で小脳皮質上記の穴をドリル：ブレグマ、-6.2ミリメートル、内外、0ミリメートル;背腹、0ミリメートル。
注：小脳ではなく、サイレント脳領域であるとして小脳電極は、pseudoreference電極として機能します。定位座標は、標準的なマウスの脳アトラスに由来しました。 - 電極を挿入する前に、必要な長さにそれらを短縮することができます。機械的に送信機のステンレス鋼製のらせんへの電極の頭蓋外の部分をクリップ。
注：これは、システムの大幅なノイズを導入することができるようにはんだ付けは、避けるべきです。 - 定位装置の垂直アームに電極を取り付け、前述の定位座標に応じて電極を挿入します。
- グラスアイオノマーセメントを使用した電極を修正し、セメントが完全に硬化するまで待ちます。
- 頭皮を閉じます過とオーバー非吸収性の5-0または6-0縫合材料と縫合糸を使用。
- 術後疼痛管理のために、4日間連続移植後1日1回カルプロフェン（5 mgの/キログラム、皮下、皮下）投与。カルプロフェンは前最初の切開（ステップ2.2.2）に注入されるべきであることに注意してください。
- 録音および/または注入実験が開始される前に、14日後に移植 - 動物が10回復することができます。
シータ振動および薬理学的誘導の3自発録音
- 磁気スイッチを使用して、無線周波数送信機をアクティブにします。レシーバプレート上のそのホームケージで動物を置きます。少なくとも24〜48時間、長期海馬EEG記録を行います。
注：長期的な録音の脳波振幅とEEGの周波数特性の解析は、概日シータ振動の依存性や具体的な行動との関連に詳しい洞察を提供し、認知条件/タスク。常に実験動物のビデオモニタリングとEEG記録を兼ね備えています。 - シータ振動の薬理学的誘導のために、ウレタン（800ミリグラム/ kg、腹腔内）またはムスカリン受容体作動薬の単回投与、例えばピロカルピン（10mg / kgの腹腔内）、アレコリン（0.3ミリグラム/ kg、腹腔内）またはオキソトレモリンの単一用量を投与（0.03ミリグラム/ kg、腹腔内）。周辺ムスカリン性反応を避けるために、N-メチルスコポラミン（0.5ミリグラム/ kg、腹腔）をマウスに前処理。たて0.9％NaClまたはリンゲル液中に全ての薬剤を溶解します。
注：ムスカリン受容体アゴニストのより高い用量は、実験動物における発作の誘発につながる可能性があります。また、ここで与えられた投与量は、調査中のマウスラインの前の用量 - 効果の研究を必要とするランドマークを表すことを検討してください。ウレタンは、ストレージおよび取り扱いに適切な予防措置を必要とする変異原および発がん性物質であることに注意してください。 - アトロピン感受性のII型を区別するために（50mg / kg、腹腔内）アトロピンを注入アトロピンと小文字を区別しないタイプから私が振動をTHETA。
注：アトロピンの投与量は、再び、種および株に依存しており、前の用量 - 効果の評価を必要とします。アトロピン注射の最適な時点は、ムスカリン受容体作動薬の薬力学に依存します。 II型シータの同定のために、アトロピン注射はウレタン投与後1時間をお勧めします。 - 全身薬物投与は、その後のEEG記録に影響を与える世界的な転写および翻訳パターンを変化させるように、いくつかの薬剤のその後の適用を避けるようにしてください。短時間のシータ振動はまた、tail-や足-ピンチとして、感覚刺激によって誘導することができることに注意してください。
- エキス/エクスポート代表プレ相（ベースライン）の脳波データセットと総EEG記録からポスト噴射相ASCIまたはTXTファイルなど、適用される薬や個々の研究プロトコルの要求の薬物動態を検討します。
4。EEG電極配置の検証
- インキュベーション室内に置くことにより、動物を安楽死させると、100％の二酸化炭素を導入します。インキュベーションチャンバー内に存在する空気に加え二酸化炭素で毎分チャンバ容積の10〜30％の充填率を使用します。これは、動物への最小限のストレスで急速に意識不明になります。
- 呼吸停止が起きた後にチャンバーからマウスを外し、色あせた目の色は2-3分間持続します。
- ステンレス製の電極をカットし、無線周波数送信機を外植。ハサミやギロチンを用いてマウスを刎ねると、手術用ハサミやピンセットで穏やかな操作により脳頭蓋から脳を削除します。
- 一晩リン酸緩衝生理食塩水（PBS）（pH7.4）中4％パラホルムアルデヒドで脳を修正しました。凍結保護のために、さらなる処理まで4℃で、それらを30％グルコースに脳を転送し、保存します。
注：パラホルムアルデヒドは2012 OSHAハズにより有害とみなされていますARD通信規格（29 CFR 1910.1200）。必要な予防措置を講じてください：個人用保護具を使用し、適切な換気を確保し、粉塵の生成を避けます。また、発火源を除去し、静電放電に対する予防措置をとります。パラホルムアルデヒドは、環境中に放出されるべきではありません。 - 接着剤を使用したクライオスタットの組織ホルダーに抽出された脳をマウントして、40に脳をカット - 75μmの冠状切片。スライドガラス上にスライスをマウントして、標準的な組織学的手順を使用して、ニッスルブルーでそれらを染色します。この手順は、前の電極位置を反映した分岐流路を可視化します。 vibroslicerを使用して、ネイティブ脳からの冠状スライスをカットすることも可能であることに注意してください
- 正しいEEG電極配置基準を満たすだけの動物を組み込みます。 CA1領域のために、深い電極の先端は、CA1錐体層の内側にローカライズする必要があります。
- いいえ先験的フィルタのカットオフを有する適切なサンプリングレートで録音CA1海馬脳波。
注：送信機固有のサンプリング・レートは、脳波解析の上限周波数を決定します。 - 解析ソフトウェアで記録されたデータを処理します。プログラムの時間-周波数解析と分析方法の適切な制御（ 図5）20のためのカスタムメイドの手順で計算。
- 1時間ごとの長さのセクションに記録された脳波をカット。計算時間が高いため、高速のコンピュータ・プロセッサを使用します。また、複数のカーネル20上のコンピューティングを並列化することができるソフトウェアを使用しています。
6.脳波データ分析
- 周波数および振動の振幅の両方を計算するために複雑なモレットウェーブレットを使用して、データセグメントを分析します。
注：このウェーブレット（ 例えば、Ψ（x）は=（πb）は（ - 1/2）のexp（2 IπC x）はEXP（-x 2 / b）は 、bは 、中心周波数cは 、帯域幅パラメータであり、iは虚数単位）は、多くの場合、脳波を研究するために文献に適用されていますデータは、周波数と時間の23、24の両方で最適な解像度を保証します。 - まだ十分な時間分解能を無視していない間、特に重みが周波数分解能は0.1 Hzのレベルでの周波数差を区別するための帯域幅パラメータと、中心周波数設定を使用します。
注：ガンマ帯域におけるニューロンのプロセスは、短時間の25であり、これもシータリズム当てはまることができます。このように、分析的なアプローチは、十分な時間分解能を考慮しなければなりません。 - 、このように一般的なデルタを含む、0.1ヘルツのステップサイズで、12ヘルツ - 0.2の周波数範囲内のEEGデータを分析TA、アルファ周波数範囲。
- シータ振動の標準的な目視検査を置き換えることができシータ周波数アーキテクチャの精緻化のための自動化され、複雑な分析ツールを設定します。この手順は、シータ検出法（TDM）と呼ばれています。
- シータ周波数範囲（3.5から8.5ヘルツ）と2.5秒ごとのタイムウィンドウの上限デルタ周波数範囲（2から3.4ヘルツ）の最大振幅の最大振幅の商を計算します。
注：この商の値はシータ振動が発生したかどうかを決定するための尺度として役立ちます。シータ周波数範囲の定義は、分析される機能状態及び神経解剖学的回路/システムに依存して変化し得ます。 - このセグメントの間に計算された比率が1.5以上である場合」、シータ振動エポック」としてセグメントを分類します。
注：これは、最大のシータ振幅は、関連する2.5秒の間に、上部デルタ帯域における振幅EEGよりも少なくとも50％高くなっていることを保証しますセグメント。比率が使用する回線および/または種に応じて適応を必要とするかもしれないことに注意してください。 2.5秒の間隔が一定騒々しいエポックの偽陽性検出を防止し、シータ振動の最小持続時間を表し、および他の刊行物19 26の範囲の定義内にあります。生理学的に関連するデルタ活性が高いシータ活動中に減衰される徐波睡眠中に、例えば、非シータエポック中に表示されるので、上部デルタ周波数範囲は、制御周波数帯として機能します。 - すべての1時間区間について、この手順を繰り返します。したがって、すべてのセクションでは、2.5秒ごとの長さで1440 EEGセグメントから構成されています。
- 統計的に識別されたシータ振動エポックのデータを評価します。
- 検出されたシータエポックの総継続時間の統計を計算。明確な定義済みのグループ。このような明/暗サイクルも、。およびその他のパラメータ。
注：StatiSTICS 等 t検定、ANOVA、又はMANOVA、変数に応じて、グループの数、条件を含んでもよいです - 検出されたシータエポックの振幅の統計を計算するが、唯一のシータ周波数範囲内（3.5から8.5ヘルツ）。
- 検出されたシータエポックの周波数の統計を評価するが、唯一のシータ周波数範囲内（3.5から8.5ヘルツ）。
注：シータエポックのシータ周波数はシータエポックの最大シータ振幅に属する周波数として定義されています。
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Representative Results
シータ活性は、中枢神経系（CNS）領域の広い範囲で記録することができます。ここでは、マウスの海馬からシータ振動の分析を提示します。このような振動は異なる行動と認知の状態の間に発生する可能性があります。非常に両方の自発的、長期的、タスク関連の短期的、および薬理学的に誘導される条件下でシータ振動を解析することをお勧めします。
図1は、制御条件下で代表海馬CA1の記録を示します。動物は自発的でない場合には、「シータ状態、「海馬内EEGは、多くの場合、大不規則な振幅（LIA）活性によって特徴付けられます。ムスカリン受容体アゴニストの投与（ 例えば、アレコリン、ピロカルピン、またはウレタン）アトロピンによって遮断することができる高度に組織化さシータ振動における結果（50mg / kg、腹腔内、 図1）。
図2）のように2.5秒EEGエポックを分類するために使用しました。この分類に基づいて、自発的な条件や特定の行動や認知課題の下でシータ振動の合計時間を定量化することが可能です。
（薬理学的ウレタン/アトロピンシータ切開用として）30分EEGセグメントを分析するために、まず色 - 振幅（MV）を表示する0.2〜12ヘルツの周波数範囲のための時間 - 周波数解析を行いますコード化されたファッション（ 図3 A）。 図3Aに明らかになるように、EEG（白矢印）の目視検査によって確認され、高振幅シータ活性は、デルタ周波数範囲において低振幅を伴います。のその後、最大振幅シータ（3.5から8.5ヘルツ）とデルタ（2から3.4ヘルツ）周波数範囲がプロットされている（ 図3 B）。系統的な相関研究では、高度に組織化さシータ振動（ 図3 C）を示す、最大デルタ振幅の最大シータ振幅の比が1.5を超えたことを明らかにしました。
図4は、ウレタン（ 図4 IIに白丸）海馬シータ振動を誘発することができる方法を示しています。ウレタンは、ムスカリン受容体に対するアゴニスト作用によりII型シータをトリガすることができますマルチターゲット薬です。アトロピン注射（ 図4 III）に続いて、これらのII型シータ振動（アトロピン感受性のシータ振動）が廃止されています。ムスカリン受容体アゴニストが、アトロピンのほかに、シータの発生及びシータ遮断時間特性に影響を与える個々の薬物動態学的特性を有することを考慮することが重要です。アトロピンと小文字を区別しないI型シータがunaffままであることに留意すべきですムスカリン受容体拮抗薬によってected。
全体θの検出および定量化ツールの概要は、図5に示されています。これは、振幅、周波数、および合計の計算になる/シータ期間を意味します。以前に記載された技術とは対照的に、高精度でのウェーブレットベースのアプローチを利用します。ここで説明する分析ツールは、アプリケーションのいくつかのフィールドがあります。シータ振動が中隔海馬システムで生成され、多くの場合、アルツハイマー病で、例えば 、神経変性プロセスによって損なわれています。アルツハイマー病の多数のマウスモデルは、相同性、同型、かつ予測可能に変化することが記載されています。他はシータ活性の増加を示すことが示されたのに対し、これらのモデルのいくつかは、シータ活性の低下を示すことが報告され、その理由は、まだ決定されていません。我々が正常にシータ検出トンを適用しましたOOLアルツハイマー病8の5XFADモデルに変更されたシータ振動・アーキテクチャを特徴づけるために、ここで説明。しかし、それはまた、てんかん研究と精神神経疾患に適用される可能性があります。
図1：C57BL / 6マウスにおけるシータ振動。自発的な条件（I）と、以下のウレタン注入下Radiotelemetric海馬内のCA1記録（800ミリグラム/ kg、腹腔内、II）。ウレタン注入後、高度に組織化さシータ振動は、アトロピン（50mg / kg、腹腔内）によってブロックされることができる、見えるようになります。この図は、許可を得て、参照20から変更されています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図2：C57BL / 6マウスからディープCA1 EEG記録のウェーブレットベースの解析。 （A及びB）2 2.5-S EEGエポックを目視それぞれ、非θとθセグメントとして分類、示されています。 （CおよびD）の振幅は、色分けされた状態で0.2〜12ヘルツの範囲でA及びBで表示されたCA1 EEGセグメントの時間周波数解析。高度同期シータ振動付きセグメントが6ヘルツのほぼ一定の周波数の通常の非変動高い振幅θによって特徴付けられる一方、Cの時間周波数分析は、周波数及び時間に関して不規則変動シータ・アーキテクチャを示します。最大デルタ振幅に対する最大シータの比率が明確に分類し、Cで1.25とDで4.67
図3：ウェーブレットベースシータ検出ツール。 （A）ウレタン投与後に記録された30分のEEGセグメント（図示せず）の時間-周波数解析。複合モレットウェーブレットベースの分析は、振幅（MV）は色分けされて、0.2〜12ヘルツの範囲で行いました。 （B）この画像は、シータ周波数帯域（3.5から8.5 Hzで、緑）、30分EEGセグメントの上位デルタバンド（赤2から3.4ヘルツ）の最大振幅を表示します。 （C）は、この図は最大シータ振幅の比を示しています（Bにおける緑）、最大デルタ振幅（B赤）。高度同期シータ振動が許可を得て、この図は、リファレンス20から復刻されたCの閾値上率と相関することに注意してください。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図4： 薬理学的に誘導され、高度に組織化シータ振動のウェーブレットベースの解析。代表的な30分EEGセグメント（図示せず）は、振幅（MV）は色分けされて0-12ヘルツの周波数範囲内で分析されます。 800ミリグラム/ kg、腹腔内でのウレタン注入は、約6ヘルツ（白丸）の支配的な周波数で、高度に組織化さシータ振動の断片化が発生もたらしました。で次のように50mg / kg、腹腔内でropine注入は、これらのシータ振動は廃止されています。この図は許可を得て、リファレンス20から復刻されました。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図5： マウスCA1から録画高度に組織化シータ振動の定量化を示すフローダイアグラム 。タイプIIシータ振動は制御記録（位相）、注射後（ 例えば、ウレタン、アレコリン、またはピロカルピン）段階、及びポストアトロピン相（A1）を用いて分析することができます。各相から30分EEGセグメント（A2）は 、ウェーブレットベースのアプローチを使用して0.2〜12ヘルツ（B1及びB2）の範囲において分析時間-周波数です。次に、シータsegmenトンの検出は2.5秒それぞれシータ範囲の時間周波数特性（3.5から8.5ヘルツ、C2）およびEEGエポックの上限デルタ範囲（2から3.4ヘルツ、C3）をよく見を与えて、（C1）が開始されます（C4とC5）。その後、振幅が最大値（C6およびC7）を示すシータおよびデルタ周波数範囲にわたって分析されます。シータ/デルタの最大振幅が1.5を超える場合には、2.5秒EEGセグメントが定義された振幅および周波数（D1-D3）と、高度に組織化さシータ振動（C8）のエポックとして分類されます。このシータ検出ツールは、シータ発振アーキテクチャ（E1）の定量を可能にします。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
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Discussion
シータ活動は、全身の神経生理学において中心的な関連性があります。これは、特にそれが特定の行動および認知の状態に関連する海馬において、種々の脳領域で観察することができます。加えて、海馬のシータは、薬理学的にアトロピン感受性型IIおよびアトロピン非感受性型Iシータに分化させることができます。タイプIIは、アラート不動状態27、28、29、30の間に観察することができ、一方、タイプIは、例えば、ウォーキングまたはランニング27、28、29、30、31のように、移動に関連すると考えられています。アラート不動状態は、実施例32のため、まれランダム音または触覚刺激によって誘導することができます。タイプIIシータもPAに関連していますssive全身回転14。逆説睡眠時には、両方のアトロピンに敏感とアトロピン抵抗性のシータリズムは33存在しています。安静時-不動状態は、大きな不規則な活動（LIA）27によって特徴付けられます。
一般的に、シータ振動は（、ピロカルピン、アレコリン、オキソトレモリンなどウレタン等のムスカリン受容体アゴニストのアプリケーションを介して 、例えば ）の薬理学的誘導後も自発的な条件で記録することができるが。なお、薬力学的に、ウレタンは、II型シータを高めるだけでなく、I型シータを阻害することができるマルチターゲット薬です。これとは対照的に、ピロカルピン、アレコリン、およびオキソトレモリンは選択タイプIIシータを誘導します。シータ振動が発生するまで使用ムスカリン作動薬の薬物動態に応じて、それは時間の可変量を要します。タイプIIは、アトロピンによって効果的に遮断することができます。批判的に、DO誘導するムスカリン性アゴニストおよびアンタゴニストの賢人とブロックタイプIIシータ振動は、種および株に依存しています。したがって、シータ振動の誘導のため、特定の科学的な質問のための彼らの閉塞のための最適な用量を解明するために用量 - 効果の研究を行うために必要不可欠です。短時間のシータ振動はまた、tail-や足、ピンチなどの感覚刺激によって誘導することができます。
一般的に、シータ活動を特徴づけるために、異なるアプローチがあります。連続または不連続（周波数帯域に関連する）のパワースペクトル密度（PSD）解析/プロットで又は個々の周波数帯のための電力解析で得られたFFTベースのアプローチは、周波数特性に関する貴重な情報を提供する標準的なアプローチです。
しかし、シータ・アーキテクチャに、より複雑な洞察を達成するために、追加的なアプローチが必要であると思われます。特に、1は異なる器官に興味があるかもしれませんizationalシータの状態と、上記の手順により、直接かつ正確に評価することはできませんその頻度、。対照的に、ここで提示新規分析技術は、ウェーブレットベースの、高度に組織化、短期シータ振動を評価することが可能です。彼らはまた、発作性、不連続シータの活動を考慮し、標準的なシータパワーに対応していません。焦点は、シータエポックに典型的なEEGデータ内の特定の時間 - 周波数特性を誘発することです。したがって、新しい方法はシータエポックの偽陽性分類を防ぐことができます。自動化された手順は、長続きEEGデータセットの評価を保証し、したがって、長期試験の間、生理学的サイクル（明/暗サイクルまたは概日リズム）の信頼性の統計的比較を含みます。
このプロトコルは、特にcharacteriにおいて、神経変性疾患の動物モデルから得られたEEGデータの分析において特に重要です中隔海馬および他の神経系における高度に組織化さシータ・アーキテクチャの化。複雑かつ高精度なシータ分析は、将来のEEGバイオマーカーとして役立つことができるEEGの指紋を決定するために役立つかもしれません。
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Carprofen (Rimadyl VET - Injektionslösung) | Pfizer | PZN 0110208208 | 20ml |
| binocular surgical magnification microscope | Zeiss Stemi 2000 | 0000001003877, 4355400000000, 0000001063306, 4170530000000, 4170959255000, 4551820000000, 4170959040000, 4170959050000 | |
| Dexpanthenole (Bepanthen Wund- und Heilsalbe) | Bayer | PZN: 1578818 | |
| drapes (sterile) | Hartmann | PZN 0366787 | |
| 70% ethanol | Carl Roth | 9065.5 | |
| 0.3% / 3% hydrogene peroxide solution | Sigma | 95321 | 30% stock solution |
| gloves (sterile) | Unigloves | 1570 | |
| dental glas ionomer cement | KentDental /NORDENTA | 957 321 | |
| heat-based surgical instrument sterilizer | F.S.T. | 18000-50 | |
| high-speed dental drill | Adeor | SI-1708 | |
| Inhalation narcotic system (isoflurane) | Harvard Apparatus GmbH | 34-1352, 10-1340, 34-0422, 34-1041, 34-0401, 34-1067, 72-3044, 34-0426, 34-0387, 34-0415, 69-0230 | |
| Isoflurane | Baxter 250 ml | PZN 6497131 | |
| Ketamine | Pfizer | PZN 07506004 | |
| Lactated Ringer's solution (sterile) | Braun | L7502 | |
| Nissl staining solution | Armin Baack | BAA31712159 | |
| pads (sterile) | ReWa Krankenhausbedarf | 2003/01 | |
| Steel and tungsten electrodes parylene coated | FHC Inc., USA | UEWLGESEANND | |
| stereotaxic frame | Neurostar | 51730M | ordered at Stoelting |
| (Stereo Drive-New Motorized Stereotaxic) | |||
| tapes (sterile) | BSN medical GmbH & Co. KG | 626225 | |
| TA10ETA-F20 | DSI | 270-0042-001X | Radiofrequency transmitter 3.9 g, 1.9 cc, input voltage range ± 2.5 mV, channel bandwidth (B) 1 - 200 Hz, nominal sampling rate (f) 1,000 Hz (f = 5B) temperature operating range 34 - 41 °C warranted battery life 4 months |
| TL11M2-F20EET | DSI | 270-0124-001X | Radiofrequency transmitter 3.9 g, 1.9 cc, input voltage range ± 1.25 mV, channel bandwidth (B) 1 - 50 Hz, nominal sampling rate (f) 250 Hz (f = 5B) temperature operating range 34 - 41 °C warranted battery life 1.5 months |
| Vibroslicer 5000 MZ | Electron Microscopy Sciences | 5000-005 | |
| Xylazine (Rompun) | Bayer | PZN: 1320422 | |
| Matlab | Mathworks Inc. | programming, computing and visualization software | |
| SPSS | IBM | statistical analysis software |
References
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