Автоматическое обнаружение высокоорганизованной Theta колебаний в мышиной EEG

Общая цель этой процедуры заключается в анализе фармакологически индуцированных высокоорганизованных тета-колебаний у мышей с помощью имплантируемой радиотелеметрии ЭЭГ. Это сообщение может помочь ответить на ключевые вопросы в области системной нейробиологии, например, как индуцировать, обнаружить и количественно оценить высокоорганизованные тета-колебания на мышиной ЭЭГ с использованием долгосрочных радиотелеметрических записей ЭЭГ гиппокампа. Основное преимущество этой методики заключается в том, что она помогает анализировать высокоорганизованные тета-колебания в крупномасштабных записях ЭЭГ гиппокампа мышей.

Применение этого метода распространяется на нашу терапию нейропсихиатрических и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, потому что с ним часто связаны изменения частоты, такие как тета-дисритмия. Хотя этот метод может дать представление о тетаритмии гиппокампа у мышей, он также может быть применен к записям ЭЭГ других видов, в том числе у человека после адаптации. Как правило, если ритуал является новым, этот метод будет сложным, потому что анализ обнаружения тета-колебаний требует правильной имплантации электродов ЭЭГ и тета-индукции.

Перед введением электродов сотрите париленовое покрытие с кончика. Затем механически прикрепите экстракраниальную часть электрода к спирали передатчика из нержавеющей стали. И укоротите их до необходимой длины.

Чтобы имплантировать радиочастотный передатчик, поместите мышь под наркозом на операционный стол и продолжайте доставлять изофлуран животному через маску для лица. Обеспечьте глубину анестезии, проверив рефлекс защемления хвоста, рефлекс щипки стопы и частоту дыхания. Затем удалите волосы на теле головы и продезинфицируйте выбритую кожу головы 70% этанолом и скрабом на основе йода.

После этого сделайте разрез по средней линии на волосистой части головы от лба до тыловой области с помощью скальпеля. Затем подготовьте подкожный мешочек с одной стороны спины животного, выполнив рассечение крови с помощью хирургических ножниц. Затем вставьте передатчик в подкожный мешочек и положите в него излишки гибких проводов передатчика.

После этого фиксируют череп с помощью носового зажима. Затем поместите подопытное животное на стереотаксическую рамку. И установите ушные планки.

Нанесите 0,3-процентную перекись водорода на череп, чтобы удалить любую ткань и помочь визуализировать черепные швы и краниометрические ориентиры, такие как брегма и лямбда. Далее просверлите отверстия по выбранным координатам с помощью высокоскоростного нейрохирургического сверла в режиме без давления на максимальной скорости. Выберите подходящие электроды и стерилизуйте электроды с использованием 70% этанола перед имплантацией.

Тип электрода должен быть тщательно выбран в соответствии с экспериментальными требованиями. Как правило, наиболее распространены вольфрамовые электроды или электроды из нержавеющей стали с париленовым покрытием. После этого зафиксируйте электроды с помощью стеклоиономерного цемента и подождите, пока цемент полностью застынет.

Затем закройте кожу головы, снова и снова накладывая швы с нерассасывающимся шовным материалом. Для послеоперационного обезболивания вводите карпрофен подкожно один раз в день в течение четырех дней после имплантации. Дайте животному восстановиться в течение 10–14 дней до проведения записей или экспериментов с инъекциями.

В этой процедуре активируйте радиочастотный передатчик с помощью магнитного переключателя. Выполняйте длительную запись ЭЭГ гиппокампа в течение не менее 24–48 часов. Анализ амплитудных и частотных характеристик ЭЭГ длительных записей позволяет получить подробное представление о циркадной зависимости тета-осцилляций и их связи с конкретным поведением и когнитивными условиями или задачами.

Для фармакологической индукции тета-колебаний следует предварительно обработать животное метскополамином, чтобы избежать периферических мускариновых реакций. Затем введите мышке однократную дозу уретана или агониста мускариновых рецепторов для тета-инициации. Примерно через 60 минут введите атропин, чтобы дифференцировать тета-колебания второго типа, чувствительные к атропину второго типа.

И продолжить запись. Чтобы проверить размещение электродов ЭЭГ, отрежьте электроды из нержавеющей стали и снимите радиочастотный передатчик. Затем принесите мышь в жертву и удалите мозг из нейрочерепа.

Чтобы убедиться в правильности размещения электрода, установите извлеченный мозг на тканевый держатель виброслайсера с помощью клея. И разрезать мозг на корональные срезы по 100 микрометров. Закрепите срезы на предметных стеклах и окрасьте их в синий цвет Nissl с помощью стандартной гистологической процедуры.

Включайте животное для анализа только в том случае, если оно соответствует правильным критериям размещения электродов ЭЭГ. Для области CA1 кончик глубокого электрода должен быть локализован внутри пирамидального слоя CA1. Загрузите данные ЭЭГ.

Вот примерный 30-минутный сегмент ЭЭГ. Используйте показанную здесь комплексную вейвлет-функцию Морле для частотно-временного анализа. Для анализа временных частот диапазон частот устанавливается от 0,2 до 12 Гц, а размер шага устанавливается равным 0,1 Гц. Этот график временной частоты сегмента ЭЭГ с цветовой кодировкой иллюстрирует диапазоны частот тета и верхней дельты.

Здесь анализируется извлеченная эпоха ЭЭГ за 2,5 секунды для тета-сегмента. Поскольку максимальная амплитуда в тета-диапазоне, деленная на амплитуду в верхнем дельта-диапазоне, больше 1,5, этот отрезок классифицируется как эпоха тета-колебаний. Это гарантирует, что максимальная тета-амплитуда будет как минимум на 50% выше, чем амплитуда в верхнем дельта-диапазоне в рассчитанную эпоху ЭЭГ.

На этом рисунке показана корреляция высокоорганизованных тета-осцилляций и меры тета-детекции при записи ЭЭГ, в которой тета-осцилляторные сегменты могут быть количественно определены и проанализированы статистически. Вот две 2,5-секундные эпохи ЭЭГ, визуально классифицированные как не-тета- и тета-сегменты соответственно. А вот частотно-временной анализ сегментов ЭЭГ CA1, показанный на соответствующих графиках выше в диапазоне от 0,2 до 12 Гц. При цветовой кодировке амплитуды анализ временных частот сегмента ЭЭГ, не относящегося к тета-ЭЭГ, демонстрирует регулярное колебание тета-архитектуры относительно частот во времени.

В то время как отрезок с высокосинхронизированными тета-осцилляциями характеризуется регулярной, неколеблющейся тетой высокой амплитуды с почти постоянной частотой шесть Гц. Отношение максимальной тета к максимальной амплитуде дельты составляет 1,25 на этой карте и 4,67 на ней. Четко классифицируя эту эпоху ЭЭГ как сегмент ЭЭГ тета-осцилляции. После освоения этой техники ее можно выполнить за один час, если она выполнена правильно.

После этой процедуры могут быть выполнены другие методы, такие как частотно-временной анализ других частотных диапазонов или автоматическое обнаружение припадков, чтобы ответить на такие вопросы, как затрагиваются ли другие полосы ЭЭГ, как они связаны и связаны с нейронной гипервозбудимостью. После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области системной нейронауки к изучению изменений в тета-архитектуре гиппокампа в трансгенных моделях мышей, таких как мышиные модели с болезнью Альцгеймера. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как индуцировать, обнаруживать и анализировать высокоорганизованные тета-колебания.