Методическая статья

Автоматическое обнаружение высокоорганизованной Theta колебаний в мышиной EEG

DOI:

10.3791/55089

⸱

10 марта 2017 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Psychiatry and Psychotherapy, University of Cologne, 2Department of Neuropsychopharmacology, Federal Institute for Drugs and Medical Devices, 3Molecular and Cellular Cognition Lab, German Center for Neurodegenerative Diseases, 4Federal Institute for Drugs and Medical Devices

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Тета-активность в гиппокампе связана с определенными когнитивными и поведенческими стадиями. В данной статье мы описываем аналитический метод обнаружения высокоорганизованных тета-колебаний в гиппокампе с использованием подхода, основанного на частотно-временном (т.е. вейвлет-анализе).

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Тета-активности генерируется в septohippocampal системе и могут быть записаны с использованием глубоких intrahippocampal электродов и имплантируемый электроэнцефалографии (EEG) радиотелеметрические или тросовой системы подходов. Фармакологически, гиппокамп тета неоднородна (см дуалистической теории) и могут быть дифференцированы в типа I и типа II тета. Эти отдельные подтипы ЭЭГ связаны с конкретными когнитивных и поведенческих состояний, таких как возбуждение, разведка, обучение и память, высших интегративных функций и т.д. В нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, структурные и функциональные изменения в septohippocampal системы может привести к нарушению тета-активности / колебания. Стандартный количественный анализ гиппокампа ЭЭГ включает в себя Fast-Фурье-преобразование (FFT) основе частотного анализа. Тем не менее, эта процедура не дает подробные сведения о тета-активности в целом и высоко организованных колебаний тета, в частности. Для того чтобы получить DETAILED информация о высокоорганизованных колебаний тета в гиппокампе, мы разработали новый аналитический подход. Такой подход позволяет времени и экономически эффективной количественной оценки длительности высокоорганизованных колебаний тета и их частотных характеристик.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Тета активность в мозге связаны с различными когнитивными и функциональных состояний, в том числе возбуждение, внимание, добровольное движение, исследовательское поведение, поведение внимания, обучения и памяти, интеграция соматосенсорной и быстрым движением глаз (REM) сна 1, 2. В принципе, тета-активность в качестве ритмического лица могут быть получены в различных регионах головного мозга и имеет высокую степень организации и синхронизированы, как тета колебаний. Ниже мы остановимся на анализе и количественной оценки тета - активности / колебаний, которые генерируются в системе septohippocampal 3, 4. В перегородке, ГАМК, глутаматэргическую и холинергические нейроны проекта в гиппокампе и внести свой вклад в инициации и поддержании тета колебательного поведения. Существует постоянная дискуссия о том инициируются гиппокамп тета - колебаний в перегородке, т.е. Септального кардиостимулятор-гиппокампа модель последователем, (extrahippocampal теория) или внутренне в гиппокампе (intrahippocampal теория) 5, 6, 7.

Независимо от их происхождения, гиппокампа колебания тета были в фокусе интереса в течение многих лет, особенно в моделях трансгенных мышей. Эти модели позволяют имплантации глубоких ЭЭГ электродов и для записи гиппокампа колебаний тета при определенных когнитивных и поведенческих задач 8. Гиппокампа тета колебания неоднороден по своей природе. На основе так называемой дуалистической теории тета - колебаний, можно различать атропин-чувствительный тип II тета и атропин нечувствительным типа I тета 9, 10, 11. Последнее может обычно быть индуцирован мускариновых М 1 / М 3 рецептора UB, например, ареколин, пилокарпин и уретан. Тем не менее, уретан является многопрофильным целевой препарат, который, помимо мускариновых активации, а также оказывает комплексное воздействие на других субъектов ионных каналов. Для типа II тета, мускариновый путь включает в себя активацию M 1 / M 3 и последующий G Q / 11 (Gα) -опосредованного активация фосфолипазы С β 1/4 (PLCβ 1/4), инозитолтрифосфат (ИНСп 3) , diacylglycerole (ДАГ), Са 2+, и протеинкиназы С (ПКС). Роль PLCβ 1 и PLCβ 4 в thetagenesis была подтверждена в нокаут-исследованиях с использованием PLCβ1 - / - и PLCβ4 - / - мышей , проявляющие полную потерю или значительное ослабление тета - колебаний 12, 13, 14. Дополнительный М 1, М 3 и М 5 вниз по течению цели (Channels / токи) мускариновых сигнального каскада включают в себя различные проводимостей, такие как M-типа K + канала (К М) через зависящие от напряжения K + канала (K v 7); медленно после гиперполяризации K + канала (Кз АХП); утечка K + канал (утечки K), вероятно , через ебаня связанных с кислотно-чувствительных K + канал (TASK1 / 3); Катион тока (I CAT), вероятно , через канал утечки Na + (NALCN); и я ч с помощью гиперполяризации и циклических нуклеотидов закрытого типа каналов (HCN). Кроме того, были представлены рецепторы M 2 / M 4 ацетилхолина (АХР) вмешиваться внутрь выпрямителя K + канала 3.1 (К ир 3.1) и внутреннего выпрямителя K + канала 3.2 (K ир 3.2) 15.

В настоящее время коммерчески доступным аналитическое программное обеспечение позволяет быстро частотного анализа на основе быстрого преобразования Фурье, например, анализ мощности (P, мВ 2)или спектральная плотность мощности (PSD, 2 мВ / Гц). Мощность или спектральная плотность мощности (PSD) анализ диапазона частот тета дает лишь общий обзор своей деятельности. Тем не менее, для того, чтобы получить подробное представление о когнитивных и поведения, связанных с тета-активности, анализ высокоорганизованных колебаний тета является обязательным. Оценка высокоорганизованных колебаний тета имеет центральное значение в области нейродегенеративных и психоневрологических заболеваний. Большинство исследований экспериментальные заболевания проводят в трансгенных мышах с использованием высоко-сложные нейрохирургические подходы к записи эпидуральную поверхности и глубоких внутримозговых EEGs. Эти методы включают в себя как страховочного троса системы 16 и радиотелеметрическая установок 17, 18. Тета колебания могут быть записаны как спонтанных, так и поведения, связанных с тета-колебаний при условиях длительной записи. Кроме того, тета колебания могут быть выздоровеетrded следующие фармакологической индукции, но и после облучения животных в поведенческих или когнитивных задач или на сенсорные стимулы, такие, как хвост щипать.

Ранние подходы к характеризуют тета колебания были описаны Csicsvari и др. 19. Авторы разработали полуавтоматический инструмент для краткосрочного анализа тета (15 - 50 мин), что не подходит для длительного времени записи ЭЭГ. Наш метод, описанный здесь, позволяет проводить анализ долгосрочных ЭЭГ записи> 48 ч 20. Csicsvari и др. 10 также называется отношением тета-дельта, но никакого порога для определения высокоорганизованных колебаний тета не предусмотрено. Определения диапазона дельта и тета совпадают с нашими определениями диапазона частот. Как не упоминается, мы исходим из того, что метод FFT на основе используется Csicsvari и др. чтобы рассчитать мощность тета-дельта-диапазонов частот. Этаопять явно отличается от нашего метода, так как мы рассчитать на основе вейвлет-амплитуд на большом числе частотных шкал (частота шагов A (F) = 0,05 Гц), что приводит к гораздо более высокой точностью. Продолжительность индивидуально-анализируемой EEG эпохи подобна нашему определению.

Klausberger и др. 21 также используют соотношения тета-дельта для анализа долгосрочных записей ЭЭГ. Тем не менее, существуют три основных отличия по сравнению с нашим подходом: I) длительность эпохи EEG гораздо больше, то есть, по крайней мере , 6 лет; II) отношение тета-дельта установлен в положение 4, что значительно выше, чем нашего порога, и связан с различными определениями диапазона частот; и III) определение мощности может быть основано на подходе FFT, который испытывает недостаток в высокой точности, особенно для очень коротких временных окон (2 с, то есть, 5 циклов для колебаний с частотой 2,5 Гц). В таких случаях процедура вейвлет на основе более рекомендуется.Исследование, проведенное Капланом и др. 22 исключительно рассчитывается мощность тета, игнорируя при этом отношение мощности тета-дельта. Таким образом, Каплан приближения 22 не может различать когнитивных тета богатых процессов , сопровождающихся высокой или низкой дельты.

В следующем протоколе, мы представим наш аналитический подход сейсмического импульса на основе надежного анализа высокоорганизованных колебаний тета в гиппокампа записи ЭЭГ у мышей. Так как эта процедура работает автоматически, он может быть применен к большим наборам данных и долгосрочных измерений ЭЭГ.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Все эксперименты на животных проводили в соответствии с руководящими принципами местного и организационного совета по уходу за животными (Боннский университет, BfArM, LANUV, Германия). Кроме того, все эксперименты на животных проводили в соответствии с законодательством вышестоящего, например, Директива Европейского сообщества Совета от 24 ноября 1986 года (86/609 / EEC), или индивидуального регионального или национального законодательства. Конкретные усилия были предприняты, чтобы минимизировать количество используемых животных, а также их страдания.

1. Содержание животных и условий записи электроэнцефалограммы

  1. Дом мышей в фильтр-топ клеток или использовать индивидуально вентилируемые клетки.
  2. Передача мышей из вивария в вентилируемых шкафах в специальных лабораторных помещениях, которые подходят для имплантированных животных и телеметрических записей.
  3. Выполните все экспериментов на животных, в том числе EEG электродов имплантации и последующих записей, в стандартных условиях (22 ° C TEMратура, 12 ч / 12 ч свет-темнота, на 50-60% относительной влажности воздуха, ослабления шума и т.д.) 18.
  4. До радиочастотная передатчика имплантации, домашних животных в группах 3 - 4 в прозрачных поликарбонатных II типа клеток, с пищей и водой вволю. Не изолировать отдельных мышей, так как это может вызвать стресс и мешать последующим экспериментам и результатам.
  5. Не используйте открытые жилищные условия, но и использовать вентилируемые шкафы вместо того, чтобы во время экспериментов и записи.

2. радиотелеметрическая EEG электродов имплантация и ЭЭГ

  1. Обезболить мышей с помощью инъекций наркотиков, например, гидрохлорида кетамина / xylazinehydrochloride (100/10 мг / кг, внутрибрюшинно, IP) или ингаляции наркотические средства, например, изофлуран 17, 18.
    1. Для изофлурановым наркоза, поместите курсор в индукционной CHamber с 4-5% изофлуран и 0,8-1% кислорода или карбогена (5% СО 2 и 95% O 2).
    2. Поместите силиконовую маску на нос / рот животного, чтобы контролировать требуемую глубину анестезии и избежать экспериментатора воздействия изофлуран использованием системы продувкой.
    3. Используйте инъекционные анестетики, например, esketaminhydrochloride (100 мг / кг, внутрибрюшинно) и xylazinehydrochloride (10 мг / кг, внутрибрюшинно), если ингаляционного наркоза нет в наличии.
    4. Монитор глубины наркоза, проверяя хвост щепотку рефлекс, нога щепотку рефлекс, и частоту дыхания. Следует отметить , что искусственное дыхание с помощью интубации трахеи не стоит у мышей.
  2. Имплантат передатчик радиочастотная в подкожный мешок на спине животного.
    1. Удалите волосы тела от головы и предварительно обработать бритую кожу головы с двумя дезинфицирующими средствами, то есть 70% этанола и с кустарником основе йода.
    2. Используя скальпель, сделайтесрединный разрез на коже головы от лба к nucheal области.
    3. Начиная с затылочной разреза, подготовить подкожный мешок на одной стороне задней части животного, выполняя тупой диссекции с помощью хирургических ножниц или хирургического зонда.
    4. Вставьте передатчик в подкожный мешочек и хранение избыточную длину гибкого передатчика ведет в мешок, а также. Обратите особое внимание на предотвращение загрязнения хирургического участка и передатчика имплантата. Правильно изолировать стерильный из нестерильных областей с использованием драпировки.
  3. Поместите экспериментальное животное на стереотаксической рамы, например, компьютерную 3D - стереотаксической устройства. Закрепите череп, используя зажим для носа и ушей баров.
  4. Обрабатывайте череп с 0,3% H 2 O 2 для удаления дополнительной ткани из черепа и осветить черепных швов и ориентиров craniometrics, брегмы и лямбда.
  5. Просверлите отверстия в координатах выбора(См шаг 2.6) с использованием высокоскоростной нейрохирургической дрели в режиме без давления при максимальной скорости.
    Примечание: без давления бурения позволяет избежать внезапного прорыва буровой головки и повреждения коры головного мозга. Для краниотомии, рекомендуется нейрохирургическое высокоскоростной дрели. Выберите стандартные диаметры бурильной головки от 0,3 - 0,5 мм, в зависимости от диаметра электрода.
  6. Тщательно выбрать тип электрода, принимая во внимание сопротивление, диаметр, покрытие и т.д.
    Примечание: вольфрамовые Parylene покрытием или из нержавеющей стали электроды являются наиболее распространенными. Типы электродов должны быть выбраны в соответствии с экспериментальными требованиями. В качестве упреждающего маневра, стерилизовать электрода советы до имплантации с использованием 70% этанола. Обратите внимание, что электрод покрытие не допускает термической стерилизации.
  7. Для intrahippocampal записей CA1 ЭЭГ, просверлить отверстие стереотаксическим по следующим координатам: брегмы, -2 мм; медиолатеральной, 1,5 мм (правое полушарие); дорсовентральный, 1,3 мм (таргт регион: Корню ammonis (CA1) пирамидальный слой). Для эталонного электрода, просверлить отверстие выше коры мозжечка в следующих стереотаксических координат: брегмы, -6.2 мм, медиолатеральной, 0 мм; дорсовентральный, 0 мм.
    ПРИМЕЧАНИЕ: мозжечковая электрод служит pseudoreference электродом, так как мозжечок является довольно молчаливый область мозга. Стереотаксической координаты были получены из стандартного атласе мозга мыши.
  8. До введения электродов, сократить их до нужной длины. Механически клип экстракраниальном часть электрода к спиралью из нержавеющей стали передатчика.
    Примечание: для пайки следует избегать, так как это может внести существенные помехи в системе.
  9. Приложить электрод к вертикального рычага стереотаксического устройства и вставить электрод в соответствии с вышеупомянутыми стереотаксических координат.
  10. Закрепите электроды, используя стеклоиономера цемент и подождать, пока цемент полностью не затвердел.
  11. Закройте кожу головыиспользуя более-и-более швами с не рассасывающиеся 5-0 или 6-0 шовного материала.
  12. Для послеоперационной боли, администрирование карпрофен (5 мг / кг, подкожно, подкожно) один раз в день в течение 4 дней подряд после имплантации. Обратите внимание, что карпрофен следует вводить до первоначального разреза (этап 2.2.2).
  13. Дайте животным восстановиться в течение 10 - 14 дней после имплантации До начала записи и / или эксперименты для инъекций.

3. Спонтанные Записи Theta колебаний и фармакологического индукции

  1. Включите передатчик радиочастотная с помощью магнитного переключателя. Место животное с его домашней клетке на приемной пластины. Выполнение долгосрочных гиппокампа записи ЭЭГ в течение по крайней мере 24-48 часов.
    Примечание: Анализ ЭЭГ амплитуды и частотных характеристик ЭЭГ долговременной записи обеспечивает детальный анализ в циркадных зависимости тета колебаний и их ассоциации с конкретным поведением икогнитивные условия / задачи. Всегда объединять записи ЭЭГ с видео мониторинга экспериментальных животных.
  2. Для фармакологической индукции тета колебаний, введение разовой дозы уретана (800 мг / кг, внутрибрюшинно) или однократной дозой мускариновых агонистов рецепторов, например, пилокарпин (10 мг / кг, внутрибрюшинно), ареколином (0,3 мг / кг, внутрибрюшинно) или оксотреморин (0,03 мг / кг, внутрибрюшинно). Обрабатывайте мышей с N-метилскополамин (0,5 мг / кг внутрибрюшинно), чтобы избежать периферических мускариновых реакций. Свежеиспеченный растворить все лекарства в 0,9% растворе NaCl или Ringer.
    Примечание: более высокие дозы агонистов мускариновых рецепторов может привести к судорожной индукции у экспериментальных животных. Также считаю, что дозы, приведенные здесь, представляют собой ориентиры, которые требуют исследования ранее доза-эффект в линии мышей под следствием. Обратите внимание, что уретан является мутагенным и канцерогенным, что требует соответствующих мер предосторожности при хранении и обращении.
  3. Вводят атропина (50 мг / кг, внутрибрюшинно), чтобы дифференцировать атропин чувствительный тип IIот атропина-нечувствительным типа I Тета колебаний.
    Примечание: Дозировка атропина снова видо- и штамм-зависимым и требует оценки предварительного доза-эффект. Оптимальная точка время инъекции атропина зависит от фармакодинамики агонистов мускариновых рецепторов. Для идентификации типа II тета, инъекции атропина рекомендуется 1 ч после введения уретана.
  4. Постарайтесь, чтобы избежать последующего применения нескольких препаратов, поскольку системное введение наркотиков изменяет глобальные транскрипции и трансляции моделей, которые влияют на последующие записи ЭЭГ. Обратите внимание, что кратковременным тета колебаний также может быть индуцирован сенсорных стимулов, таких, как задка или PAW-щипать.
  5. Извлечение / экспорт представитель EEG наборов данных предварительной фазы (исходный уровень) и на этапе после инъекции из общей записи ЭЭГ как ASCI или TXT файлов, принимая во внимание фармакокинетику препаратов, применяемых и требования отдельного протокола исследования.

4.Проверка электрода ЭЭГ Размещение

  1. Эвтаназии животных, помещая их в инкубационной камере и ввести 100% двуокиси углерода. Используйте скорость заполнения 10-30% от объема камеры в минуту с диоксидом углерода добавляется к существующему воздуха в инкубационной камере; это приведет к быстрому беспамятства с минимальным стрессом для животных.
  2. Отключив мышь из камеры, как только происходит остановка дыхания и выцветший цвет глаз сохраняется в течение 2-3 мин.
  3. Вырежьте электроды из нержавеющей стали и эксплантата передатчик радиочастотная. Обезглавьте мышь с помощью ножниц или гильотину и удалить мозг от неврокраниума путем осторожного манипуляции с хирургическими ножницами и пинцетом.
  4. Закрепить мозги в 4% параформальдегида в фосфатно-солевом буфере (PBS) (рН 7,4) в течение ночи. Для криозащиты, не передавать мозги до 30% глюкозы и хранить их при температуре 4 ° С до дальнейшей обработки.
    Примечание: параформальдегид считается опасным в 2012 OSHA ХазСтандартный ARD связи (29 CFR 1910.1200). Примите необходимые меры предосторожности: использовать средства индивидуальной защиты, обеспечить надлежащую вентиляцию, и избежать образования пыли. Кроме того, удалить источники воспламенения и принять меры предосторожности против статических разрядов. Параформальдегид не должен быть выпущен в окружающую среду.
  5. Установите извлеченный мозг на держателе ткани криостата с помощью клея и разрезать мозг на 40 - 75 мкм корональных ломтиками. Установите ломтики на стеклах и окрашивают их с Нисслю синим с использованием стандартной гистологической процедуры; эта процедура будет визуализировать ветви канала, который отражает предыдущее положение электрода. Обратите внимание, что также возможно, чтобы сократить венечные срезы от родного мозга с использованием vibroslicer
  6. Включение только тех животных, которые отвечают критериям правильно EEG размещения электродов; для области СА1, кончик глубокого электрода должна быть локализована внутри СА1 пирамидальной слоя.

5. Получение данных

  1. Запись CA1 intrahippocampal EEGs с соответствующей частотой дискретизации, без априорного отсечки фильтра.
    Примечание: Частота дискретизации, которая является передатчиком конкретных, определяет верхний предел частоты анализа ЭЭГ.
  2. Процесс записанных данных с программным обеспечением для анализа. Программа частотно-временной анализ и расчеты с заказных процедур для адекватного контроля методов анализа (рисунок 5) 20.
  3. Обрежьте зарегистрированную ЭЭГ на секции длиной 1 ч каждый. Использование быстрых компьютерных процессоров, так как время вычисления высока. Кроме того, используют программное обеспечение , которое может параллелизации вычислений на нескольких ядрах 20.

6. Анализ ЭЭГ данных

  1. Анализ сегментов данных с помощью сложного вейвлет Морле, чтобы вычислить как частоту и амплитуду колебаний.
    Примечание: Эта вейвлета (например, Ψ (х) = (π б)(- 1/2) ехр (2 π я с х) ехр (-х 2 / б), где Ь параметры пропускной способности, с центральной частотой, и я мнимая единица) часто применяется в литературе для изучения ЭЭГ данных, поскольку она гарантирует оптимальное разрешение как по частоте и времени , 23, 24.
  2. Используйте настройки частоты параметров полосы пропускания и центра, что особенно веса разрешающая способность по частоте, чтобы различать разности частот на уровне 0,1 Гц при этом не пренебрегая достаточным временным разрешением.
    Примечание: Нервные процессы в гамма - диапазоне являются кратковременным 25, и это может также справедливо и для тета - ритмов. Таким образом, аналитический подход должен учитывать адекватное временное разрешение.
  3. Анализ данных ЭЭГ в диапазоне частот от 0,2 - 12 Гц, с пошаговым размером 0,1 Гц, таким образом, в том числе типичный дельта, тоТа и альфа-частотные диапазоны.
  4. Настройка автоматизированный комплексный аналитический инструмент для разработки архитектуры частоты тета, который может заменить стандартный визуальный осмотр тета-колебаний; эта процедура называется метод обнаружения тета (TDM).
  5. Вычислить частное от деления максимальной амплитуды в диапазоне частот тета (3.5-8.5 Гц) и максимальную амплитуду в диапазоне частот верхней дельта (2-3.4 Гц) для временных окон 2.5 с каждой из них.
    Примечание: Значение этого фактора служит мерой, чтобы решить, если произошла тета колебаний. Определение диапазона частот тета может варьироваться в зависимости от функционального состояния и нейроанатомической электрической схемы / системы для анализа.
  6. Классифицировать сегмент как «тета-колебательный эпохи", если вычисленное отношение в течение этого сегмента выше 1,5.
    Примечание: Это гарантирует, что амплитуда максимальной тета по меньшей мере, на 50% выше, чем амплитуда в верхней полосе дельты в течение соответствующего 2,5-х EEGсегмент. Обратите внимание, что отношение может потребоваться адаптация в зависимости от линии и / или видов, используемых. Интервал 2,5 сек представляет собой минимальную длительность для тета - колебаний, предотвращает ложноположительных обнаружений некоторых шумных эпох, и лежит в пределах определений целого ряда других публикаций 19, 26. Диапазон частот дельта верхняя служит в качестве полосы частот управления, потому что физиологически значимой дельта активность проявляется в течение не-тета эпох, например, во время медленного сна, который высоко увлажненной во время тета-активности.
  7. Повторите эту процедуру для каждого 1 ч секции; Таким образом, каждая секция состоит из 1,440 сегментов ЭЭГ с длиной 2,5 с каждый.
  8. Статистически оценивать данные идентифицированных эпох колебаний тета.
  9. Вычислить статистику общего количества времени продолжительности обнаруженных тета эпох; отдельные или предварительно определенные группы; циклы, такие как свет / темнота; и другие параметры.
    Примечание: СтатиStics может включать в себя Т-тест, ANOVA или MANOVA, в зависимости от переменной, количество групп, условия и т.д.
  10. Вычислить статистику амплитуды регистрируемого тета эпох, но только в диапазоне частот тета (3,5 - 8,5 Гц).
  11. Вычислить статистику частоты детектируемых тета эпох, но только в диапазоне частот тета (3,5 - 8,5 Гц).
    Примечание: Частота тета тэта эпохи определяется как частота, принадлежащей к максимальной амплитуде тета-тэта эпохи.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Тета-активность может быть записана в широком диапазоне центральной нервной системы (ЦНС) областей. Здесь мы представляем анализ тета колебаний от мышиного гиппокампа. Такие колебания могут происходить во время различных поведенческих и когнитивных состояний. Настоятельно рекомендуется анализировать тета колебаний под обоими спонтанных долгосрочных, задачи, связанные с краткосрочным и фармакологически индуцированных условиях.
На рисунке 1 иллюстрирует характерную за...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Тета активность центральной значимости в системной нейрофизиологии. Это можно наблюдать в различных областях мозга, особенно в гиппокампе, где оно связано с конкретными поведенческими и когнитивными состояниями. Кроме того, гиппокамп тета могут быть дифференцированы в фармакологически атропина чувствительных к типу II и атропин нечувствительным типа I тета. Тип I , как полагают, связаны с локомоции, такие как ходьба или бег 27, 28, <...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы хотели бы поблагодарить доктора Кристину Гинкель (Немецкий центр нейродегенеративных заболеваний, DZNE) и доктора Роберта Старка (DZNE) за их помощь в разведении животных и охране здоровья животных. Эта работа была выполнена при финансовой поддержке Федерального института лекарственных средств и медицинских изделий (Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM), Бонн, Германия.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Карпрофен (Rimadyl VET - Injektionslö PfizerPZN 0110208208
бинокулярный хирургический увеличивающий микроскоп20 мл Zeiss Stemi 20000000001003877, 4355400000000, 0000001063306, 4170530000000, 4170959255000, 4551820000000, 4170959040000, 4170959050000
Dexpanthenole (Bepanthen Wund- und Heilsalbe)BayerPZN:
(стерильные)HartmannPZN 0366787
70% этанолCarl Roth9065.5
0,3% / 3% раствор перекиси водородаSigma9532130% исходный раствор
перчатки (стерильные)Unigloves1570
стоматологический стеклоиономерный цементKentDental /NORDENTA957 321
термостерилизатор хирургических инструментовF.S.T.18000-50
Высокоскоростная бормашинаAdeorSI-1708
Ингаляционная наркотическая система (изофлуран)Harvard Apparatus GmbH34-1352, 10-1340, 34-0422, 34-1041, 34-0401, 34-1067, 72-3044, 34-0426, 34-0387, 34-0415, 69-0230
ИзофлуранBaxter 250 млPZN 6497131
кетаминPfizerPZN 07506004
Раствор Рингера с лактатом (стерильный)BraunL7502
Раствор для окрашивания NisslArmin BaackBAA31712159
подушечки (стерильные)ReWa Krankenhausbedarf2003/01
Электроды стальные и вольфрамовые с париленовым покрытиемFHC Inc., СШАUEWLGESEANND
Neurostar51730Mзаказан в Stoelting
(Stereo Drive-New Motorized Stereotaxic)
ленты (стерильные)BSN medical GmbH & Co. KG626225
DSI270-0042-001XРадиочастотный передатчик 3,9 g, 1,9 куб. см, диапазон входного напряжения ± 2,5 мВ, ширина полосы канала (B) 1 - 200 Гц, номинальная частота дискретизации (f) 1 000 Гц (f = 5B) температурный рабочий диапазон 34 - 41 ° C Гарантийный срок службы батареи 4 месяца
TL11M2-F20EETDSI270-0124-001XРадиочастотный передатчик 3,9 г, 1,9 куб.см, диапазон входного напряжения ± 1,25 мВ, ширина полосы канала (B) 1 - 50 Гц, номинальная частота дискретизации (f) 250 Гц (f = 5B) температурный рабочий диапазон 34 - 41&град; C Гарантийный срок службы батареи 1,5 месяца
Виброслайсер 5000 MZЭлектронная микроскопия Sciences5000-005
Ксилазин (Ромпун)BayerPZN: 1320422
MatlabMathworks Inc.программное обеспечение для программирования, вычислений и визуализации
SPSSIBMдля статистического анализа
простыни 1578818 стоматологическая стереотаксической раме TA10ETA-F20

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Vanderwolf, C. H. Hippocampal electrical activity and voluntary movement in the rat. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 26, 407-418 (1969).
  2. Kahana, M. J., Seelig, D., Madsen, J. R. Theta returns. Curr Opin Neurobiol. 11, 739-744 (2001).
  3. Varga, V., et al. The presence of pacemaker HCN channels identifies theta rhythmic GABAergic neurons in the medial septum. J Physiol. 586, 3893-3915 (2008).
  4. Takano, Y., Hanada, Y. The driving system for hippocampal theta in the brainstem: an examination by single neuron recording in urethane-anesthetized rats. Neurosci Lett. 455, 65-69 (2009).
  5. Goutagny, R., Manseau, F., Jackson, J., Danik, M., Williams, S. In vitro activation of the medial septum-diagonal band complex generates atropine-sensitive and atropine-resistant hippocampal theta rhythm: an investigation using a complete septohippocampal preparation. Hippocampus. 18, 531-535 (2008).
  6. Manseau, F., Goutagny, R., Danik, M., Williams, S. The hippocamposeptal pathway generates rhythmic firing of GABAergic neurons in the medial septum and diagonal bands: an investigation using a complete septohippocampal preparation in vitro. J Neurosci. 28, 4096-4107 (2008).
  7. Hangya, B., Borhegyi, Z., Szilagyi, N., Freund, T. F., Varga, V. GABAergic neurons of the medial septum lead the hippocampal network during theta activity. J Neurosci. 29, 8094-8102 (2009).
  8. Siwek, M. E., et al. Altered theta oscillations and aberrant cortical excitatory activity in the 5XFAD model of Alzheimer's disease. Neural Plast. 2015, 781731(2015).
  9. Buzsaki, G. Theta oscillations in the hippocampus. Neuron. 33, 325-340 (2002).
  10. Buzsaki, G., et al. Hippocampal network patterns of activity in the mouse. Neuroscience. 116, 201-211 (2003).
  11. Buzsaki, G., Moser, E. I. Memory navigation and theta rhythm in the hippocampal-entorhinal system. Nat Neurosci. 16, 130-138 (2013).
  12. Shin, J. Theta rhythm heterogeneity in humans. Clin Neurophysiol. 121, 456-457 (2010).
  13. Shin, J., et al. Phospholipase C beta 4 in the medial septum controls cholinergic theta oscillations and anxiety behaviors. J Neurosci. 29, 15375-15385 (2009).
  14. Shin, J., Kim, D., Bianchi, R., Wong, R. K., Shin, H. S. Genetic dissection of theta rhythm heterogeneity in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 102, 18165-18170 (2005).
  15. Brown, D. A., Adams, P. R. Muscarinic suppression of a novel voltage-sensitive K+ current in a vertebrate neurone. Nature. 283, 673-676 (1980).
  16. Senkov, O., Mironov, A., Dityatev, A. A novel versatile hybrid infusion-multielectrode recording (HIME) system for acute drug delivery and multisite acquisition of neuronal activity in freely moving mice. Front Neurosci. 9, 425(2015).
  17. Lundt, A., et al. EEG Radiotelemetry in Small Laboratory Rodents: A Powerful State-of-the Art Approach in Neuropsychiatric, Neurodegenerative, and Epilepsy Research. Neural Plast. 2016, 8213878(2016).
  18. Papazoglou, A., et al. Non-restraining EEG radiotelemetry: epidural and deep intracerebral stereotaxic EEG electrode placement. J Vis Exp. (112), (2016).
  19. Csicsvari, J., Hirase, H., Czurko, A., Buzsaki, G. Reliability and state dependence of pyramidal cell-interneuron synapses in the hippocampus: an ensemble approach in the behaving rat. Neuron. 21, 179-189 (1998).
  20. Muller, R., et al. Atropine-sensitive hippocampal theta oscillations are mediated by Cav2.3 R-type Ca2+ channels. Neuroscience. 205, 125-139 (2012).
  21. Klausberger, T., et al. Brain-state- and cell-type-specific firing of hippocampal interneurons in vivo. Nature. 421, 844-848 (2003).
  22. Caplan, J. B., Madsen, J. R., Raghavachari, S., Kahana, M. J. Distinct patterns of brain oscillations underlie two basic parameters of human maze learning. J Neurophysiol. 86, 368-380 (2001).
  23. Montgomery, S. M., Buzsaki, G. Gamma oscillations dynamically couple hippocampal CA3 and CA1 regions during memory task performance. Proc Natl Acad Sci U S A. 104, 14495-14500 (2007).
  24. Kronland-Martinet, R., Morlet, J., Grossman, A. Analysis of sound patterns through wavelet transform. Int J Pattern Recognit Artif Intell. 1, 29(1987).
  25. Buzsaki, G., Wang, X. J. Mechanisms of gamma oscillations. Annu Rev Neurosci. 35, 203-225 (2012).
  26. Goutagny, R., Jackson, J., Williams, S. Self-generated theta oscillations in the hippocampus. Nat Neurosci. 12, 1491-1493 (2009).
  27. Bland, B. H. The physiology and pharmacology of hippocampal formation theta rhythms. Prog Neurobiol. 26, 1-54 (1986).
  28. Leung, L. S. Generation of theta and gamma rhythms in the hippocampus. Neurosci Biobehav Rev. 22, 275-290 (1998).
  29. Shin, J., Talnov, A. A single trial analysis of hippocampal theta frequency during nonsteady wheel running in rats. Brain Res. 897, 217-221 (2001).
  30. Shin, J. A unifying theory on the relationship between spike trains, EEG, and ERP based on the noise shaping/predictive neural coding hypothesis. Biosystems. 67, 245-257 (2002).
  31. Kramis, R., Vanderwolf, C. H., Bland, B. H. Two types of hippocampal rhythmical slow activity in both the rabbit and the rat: relations to behavior and effects of atropine, diethyl ether, urethane, and pentobarbital. Exp Neurol. 49, 58-85 (1975).
  32. Lu, B. L., Shin, J., Ichikawa, M. Massively parallel classification of single-trial EEG signals using a min-max modular neural network. IEEE Trans Biomed Eng. 51, 551-558 (2004).
  33. Robinson, T. E., Kramis, R. C., Vanderwolf, C. H. Two types of cerebral activation during active sleep: relations to behavior. Brain Res. 124, 544-549 (1977).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи