Визуальные вызвала потенциальных записей в мышей с использованием сухой неинвазивные многоканальный скальпа ЭЭГ датчик
12 января 2018 г.
Мы разработали сухого типа 16-канальный ЭЭГ датчик, который является неинвазивным, деформируемых и многоразового использования. Этот документ описывает весь процесс от производства, предлагаемой электрода ЭЭГ для обработки визуальных вызванных потенциалов (VEP) сигнала сигналы, измеренная на волосистой части головы мыши, с помощью сухой неинвазивные многоканальной ЭЭГ датчика.
Общая цель этой процедуры заключается в измерении визуальных вызванных потенциалов на коже головы мыши с помощью сухого, неинвазивного и многоканального датчика ЭЭГ. Этот метод может помочь ответить на быстрые вопросы в области доклинических трансляционных исследований, чтобы преодолеть разрыв сигналов в неинвазивных исследованиях ЭЭГ между человеком и лабораторными животными. Основным преимуществом этой методики является ее неинвазивность, что улучшает понимание ЭЭГ животных.
Кроме того, он обеспечивает безопасные и удобные условия для экспериментов. Начните с подготовки 16 штифтов для одного неинвазивного электрода. Вырежьте два куска подложек из стекловолокна размером 15 миллиметров на 17 миллиметров.
Далее сделайте 16 отверстий диаметром 1,2 миллиметра с помощью прецизионного гравировального станка. Затем просверлите 16 отверстий в плоских подложках в соответствии с координацией зонда, равномерно с интервалом в два миллиметра. Сложите две подложки и нанесите одну каплю быстродействующего клеевого клея между слоями подложки, чтобы создать двойной слой толщиной три миллиметра, поддерживающий 16 стабильных и параллельных электродов во время сбора сигнала.
Затем вручную соберите 16 электродов на подложке один за другим. Припаяйте и соедините концевую часть паяльного колпачка каждого электрода с контактным разъемом. Наконец, закройте и спрячьте открытые стыки термоусадочной трубкой для электрической изоляции.
На мышь, находящуюся под наркозом, начните с нанесения глазной мази ватным тампоном, чтобы роговица оставалась влажной. Удалите волоски вокруг головы и плеч с помощью машинки для стрижки волос. Затем нанесите имеющийся в продаже крем для депиляции, и подержите его на этой области в течение трех-четырех минут.
Наконец, удалите нанесенную депиляторию шпателем, а затем протрите остатки влажными салфетками, несколько раз нанеся воду. Начните с установки головки мыши на стереотаксическую раму, поместив ушные планки в ушные каналы мыши и затянув их на месте. Установите датчик в специально изготовленный держатель электродов.
Затем закрепите держатель датчика на стереотаксической раме. Найдите гибкий электроэнцефалографический датчик или датчик ЭЭГ с учетом положения электрода сравнения и брегмы. Затем осторожно опустите датчик в вертикальном направлении, чтобы плунжеры с расположенными электродами равномерно соприкасались с кожей головы мыши по изогнутому краю.
Убедитесь, что импедансы находятся в правильном диапазоне, от 100 килоОм до двух мегаом. Измените положение электрода, когда какое-либо значение импеданса выходит за пределы допустимого диапазона. Далее расположите фотостимулятор на расстоянии 20 сантиметров от глаз мыши.
Установите параметры экспериментальных устройств таким образом, чтобы частота дискретизации составляла 500 герц, режекторная фильтрация — 60 герц, интервал между стимулами — 10 секунд, продолжительность вспышки — 10 миллисекунд, а количество вспышек — 100 попыток на одного испытуемого. Наконец, перед началом записи ЭЭГ настройте мышь на 10 минут в темной клетке для темной зрительной адаптации. Средние зрительные вызванные потенциальные реакции указывают на минимальные колебания сигнала после стимуляции, продолжительностью менее 300 миллисекунд.
Сигнал неуклонно стабилизируется с течением времени в период после стимуляции. Кроме того, 14 каналов могут быть разделены на несколько групп на основе ответов VEP, выявляя схожие морфологии и закономерности. После освоения этой техники ее можно освоить за один час, если она выполнена правильно.
Пытаясь провести эту процедуру, важно не забывать проверять состояние анестезии животного. Сочетание этой процедуры с другими методами, такими как стимуляция мозга или поверхностная электрофизиологическая запись, может быть выполнено для ответа на дополнительные вопросы, такие как оптимизация параметров стимуляции мозга или локализация источника. После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области трансляционных исследований, чтобы связать фундаментальные научные исследования с исследованиями человеческого мозга с сопоставимыми, надежными и эффективными исследованиями без какой-либо инвазивной хирургической подготовки.
После просмотра этого видео у вас должно быть хорошее понимание того, как измерить визуальные вызванные потенциалы на коже головы мыши с помощью нового электрода, который обладает такими преимуществами, как гибкость, сухой тип, многоканальные возможности, неинвазивность и возможность повторного использования.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлен 16-канальный ЭЭГ-датчик сухого типа, предназначенный для неинвазивного и гибкого сбора сигналов с поверхности кожи головы мыши. Основное внимание уделено измерению зрительных вызванных потенциалов (ЗВП) в доклинических исследованиях, что позволяет усовершенствовать технологию неинвазивной ЭЭГ для более глубокого понимания активности мозга животных.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Электрофизиология
- Доклинические исследования
Теоретическое введение
- Неинвазивные методы в исследованиях ЭЭГ позволяют восполнить пробелы между исследованиями на людях и животных.
- Современным методам не хватает гибкости, и они часто требуют проведения инвазивных процедур.
- Понимание ВЗП может дать представление о функциональности мозга и благополучии животных.
Цель исследования
- Разработать новый ЭЭГ-датчик, обеспечивающий эффективное измерение ЗВП у мышей.
- Продемонстрировать преимущества неинвазивного ЭЭГ-мониторинга для трансляционных исследований.
- Установить надежный метод регистрации сигналов без необходимости хирургической подготовки.
Используемые методы
- Многоканальный ЭЭГ-датчик для неинвазивного сбора сигналов с поверхности кожи головы мыши.
- Модель мыши, используемая со специфическими методами анестезии и очистки кожи головы.
- Подробные этапы сборки ЭЭГ-электродов.
- Настройка параметров стимуляции и адаптация глаз перед регистрацией ЭЭГ.
- Мониторинг импеданса для обеспечения оптимального контакта электродов.
Основные результаты
- Достигнута стабильная запись вызванных зрительных потенциалов (ВЗП) с минимальными колебаниями сигнала.
- Ответы были распределены по группам на основе схожей морфологии, выявленной с помощью 14 каналов.
- Продемонстрировано быстрое выполнение процедуры и ее эффективность в исследованиях по стимуляции мозга.
Выводы
- Данное исследование представляет неинвазивный метод измерения ЗВП, открывающий возможности для трансляционных нейробиологических исследований.
- Надежная регистрация ЭЭГ может углубить понимание нейронных механизмов в доклинических моделях.
- Этот подход может быть интегрирован с другими методами для углубленного изучения нейронной сигнализации и поведения.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Неинвазивные методы ЭЭГ в доклинических моделях позволяют преодолеть трансляционный разрыв между нейрофизиологией животных и человека, обеспечивая воспроизводимое и масштабируемое считывание нейронных сигналов без хирургического вмешательства. Этот сухой многоканальный датчик способствует механистическому снижению рисков при валидации мишеней, предоставляя количественные временные биомаркеры функционирования сенсорных путей. Его возможность повторного использования и совместимость с дизайном лонгитюдных исследований повышают эффективность портфеля на ранних этапах разработки терапевтических средств для ЦНС.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет оценивать целостность зрительного пути и реактивность коры в качестве функционального биомаркера для подтверждения воздействия препаратов-кандидатов на ЦНС.
- Практическая ценность: обеспечивает воспроизводимые нетерминальные измерения, что позволяет проводить исследования зависимости «доза-эффект» и динамики во времени на одной и той же когорте животных.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: позволяет получать количественные показатели амплитуды и латентности ЗВП, подходящие для высокопроизводительного скрининга соединений, влияющих на нейронную передачу.
- Практическая ценность: стандартизированное размещение электродов и мониторинг импеданса обеспечивают воспроизводимость анализа в разных лабораториях и в разные моменты времени.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: облегчает прямое сравнение профилей нейронного ответа между моделями грызунов и клиническими данными ЭЭГ человека, повышая прогностическую достоверность.
- Практическая ценность: позволяет осуществлять лонгитюдное отслеживание прогрессирования заболевания или терапевтического эффекта в хронических доклинических исследованиях.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данный метод вписывается в континуум исследований — от проверки гипотез относительно мишеней до оптимизации ведущих соединений, при этом функциональные нейронные биомаркеры служат основанием для принятия решений о целесообразности дальнейшей разработки до осуществления значительных инвестиций.
- Биология открытий: позволяет снизить механистические риски путем подтверждения эффектов модуляции мишени на нейронную активность, вызванную сенсорными стимулами, в интактных цепях.
- Скрининг: обеспечивает электрофизиологические показатели, которые могут быть совмещены с поведенческими или молекулярными анализами для комплексного фенотипического скрининга.
- Аналитика: предоставляет синхронизированные по времени многоканальные данные VEP, что позволяет проводить спектральный и морфологический анализ ответов нейронных сетей.
- Трансляционные исследования: согласуются с клиническими конечными точками ЭЭГ для улучшения межвидовой экстраполяции взаимодействия с мишенью и фармакодинамических эффектов.
- Корпоративное использование: возможность повторного использования датчика и стабильность его работы способствуют стандартизации в качестве общего платформенного ресурса для исследовательских групп.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает механистическую неоднозначность при валидации мишеней, связывая молекулярное воздействие с измеримыми изменениями функции нейронных цепей.
- Операционная ценность: Исключает необходимость в выживательных операциях и сокращает послеоперационную вариабельность, что повышает пропускную способность и соответствие стандартам благополучия животных.
- Стратегическая ценность: Повышает эффективность использования капитала за счет раннего выявления неэффективных кандидатов для воздействия на ЦНС с помощью объективных нейронных биомаркеров.
- Влияние на портфель: Способствует продвижению проектов с учетом рисков, предоставляя функциональные данные, которые дополняют анализы связывания с мишенью и фенотипические тесты.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области электрофизиологии, работы с животными и обработки сигналов для точной регистрации и интерпретации зрительных вызванных потенциалов (ЗВП).
- Результаты зависят от стабильности электрических контактов и низкого уровня шума в окружающей среде; качество сигнала может меняться при движении животного или деградации электродов.
- Для обеспечения сопоставимости результатов нескольких исследований необходима стандартизация параметров стимуляции, глубины анестезии и подготовки кожи головы во всех центрах.
- Согласно исходным материалам, возможности адаптации метода для свободно перемещающихся животных остаются ограниченными, что затрудняет его использование в парадигмах поведенческой электрофизиологии.
- Практические ограничения включают необходимость мониторинга импеданса и проведения темновой адаптации перед каждым сеансом записи.
