Summary
Protokollen som presenteres her gir informasjon om samtidig elektroencefalografi (EEG) og atferdsvurdering i sanntid. Vi har diskutert alle trinnene som er involvert i denne protokollen som en attraktiv løsning for forskere innen mange felt innen nevrovitenskap, spesielt innen lærings- og minneområder.
Abstract
Hjernebølger amplitude oppnådd fra elektroencefalografi (EEG) har blitt anerkjent som grunnlag for kognitiv kapasitet, hukommelse og læring på dyr og mennesker. Voksen neurogenesemekanisme er også knyttet til minne og læringsforbedring. Tradisjonelt pleide forskere å vurdere lærings- og minneparametere i gnagermodeller ved atferdsoppgaver. Derfor er samtidig overvåking av atferdsendringer og EEG spesielt interessant for å korrelere data mellom hjerneaktivitet og oppgaverelatert atferd. Imidlertid er det meste av utstyret som kreves for å utføre begge studiene enten komplekst, dyrt eller bruker et kablet oppsettnettverk som hindrer de naturlige dyrenes bevegelse. I denne studien ble EEG registrert med en trådløs elektrofysiologi enhet sammen med utførelsen av en ny objektgjenkjenningsoppgave (NORT). Dyrets oppførsel ble overvåket samtidig av et videosporingssystem. Begge opptakene ble analysert offline av deres tidsstempler som ble synkronisert for å koble EEG-signaler med dyrets handlinger. Emner består av voksne Wistar-rotter etter mellomlang miljøberikelsesbehandling. Seks hodeskalleskrueelektroder ble festet parvis på begge halvkule over frontale, sentrale og parietale regioner og ble referert til en elektrode lokalisert bakre av nesebenet. NORT-protokollen består i å utsette dyret for to identiske gjenstander i 10 minutter. Etter 2 timer og 24 timer ble et av objektene erstattet med en roman. Letetiden for hvert objekt ble overvåket av en atferdssporingsprogramvare (BTS) og EEG-dataopptak. Analysen av EEG synkronisert med atferdsdata består av estimeringer av alfa og beta relativ båndkraft og sammenligninger mellom ny objektgjenkjenning versus kjent objektutforskning, mellom tre eksperimentelle stadier. I dette manuskriptet har vi diskutert elektrodeproduksjonsprosessen, epiduralelektroder implantasjonskirurgi, miljøberikelsesprotokoll, NURT-protokoll, BTS-oppsett, EEG - BTS-kobling for samtidig overvåking i sanntid og EEG-dataanalyse basert på automatisk hendelsesdeteksjon.
Introduction
Atferdstest er avgjørende i nevrovitenskapelig forskning for en stor mengde informasjon generert i en in vivo sammenheng. I denne forbindelse har forskere mye brukt forskjellige atferdstester for å analysere sensorisk-motorisk funksjon, sosiale interaksjoner, angstlignende og depressiv-lignende atferd, stoffavhengighet og ulike former for kognitive funksjoner1. Manuell registrering av atferdstester kan være vanskelig, utmattende og unøyaktig selv for de fleste ekspertobservatører. Selv om det er gjort noen anstrengelser for å utvikle gratis og åpen kildekode-programvare for atferdsregistrering (f.eks. sexrat mann2-app for seksuell atferd), tillater flere alternativer automatisk og sanntids atferdsregistrering av forskjellige dyrearter fra fisk3 til gnagere 4,5,6. Videosporing er en verdifull metode for rask og nøyaktig atferdsregistrering som brukes i en rekke applikasjoner7. En mer potensiell funksjon i atferdsopptaksområdet er å utforske nevral aktivitet under atferdsmessig manifestasjon. Samtidig registrering av nevronaktivitet (fra enkeltceller til de store hjerneområdene) og atferdsoppgaver kan vise oss hvordan hjernen genererer spesifikke atferdsmønstre8. Atferd er en sekvens av mindre komponenter som kan avsløre korrelater mellom nevral aktivitet og bevegelser eller handlinger. Hvis nevronaktivitet og atferdsmønstre kunne registreres samtidig gjennom flere tidsskalaer, kunne de forklare hvordan hver hjernetilstand korrelerer med hver enkelt oppførsel (for en mer grundig undersøkelse av atferdsopptak, se Datta et al., 2019 gjennomgang8). Derfor anses synkronisert opptak av atferds- og nevronaktivitet i ønsket skala (fra nevroner til store områder av hjernen) som et ekstremt nyttig verktøy. Det er flere systemer som er ment å integrere atferdsopptak med andre målinger som nevral aktivitet 4,5.
Selv om elektroencefalografi regnes som en av de mest brukte teknikkene innen klinisk og forskningsnevrovitenskap, gjør den relativt høye mobiliteten, samt størrelsen på EEG-opptaksenheten, denne teknikken unik og utfordrende for deteksjon i tilfelle in vivo-modeller9. Noen løsninger på dette problemet har blitt utviklet, for eksempel bruk av kabler og svingbare enheter som lar dyr bevege seg fritt i arenaen. Likevel medfører kabelbaserte systemer ofte problemer for å utføre studier, for eksempel under overføring av et dyr fra ett bur til et annet, observeres hindring eller sammenfiltring av dyret med kablene. Telemetriske enheter er utviklet for trådløse elektrofysiologiske opptak for å øke fleksibiliteten i registreringssituasjonen10,11. Slike systemer har imidlertid vist betydelige begrensninger på grunn av lavt antall opptakskanaler og lav samplingsfrekvens11. I denne studien brukte vi et kommersielt tilgjengelig trådløst system som sender EEG-signaler fra dyret gjennom en Wi-Fi-forbindelse med et fritt bevegelig gnagersystem12. Apparatet veier 6 gram og står opp til 16 kanaler registrert ved 1 kSps. Dette systemet tillater EEG- eller piggopptak i dyremiljøet, med redusert forstyrrelse, og tjener som en økonomisk løsning sammenlignet med de tradisjonelle elektrofysiologiske systemene i markedet. I tillegg har vi synkronisert disse dataene ved hjelp av en videosporingsprogramvare for å gi korrelasjon mellom EEG og atferdsmønstre. Denne synkroniseringen gjøres offline ved justering og interpolering av data og hendelser basert på tidsstempler generert av begge systemene og behandles på MATLAB.
Voksen neurogenese er definert som spredning, overlevelse og differensiering i nevroner av nygenererte celler i dentate gyrus av dyr13,14. Denne prosessen er kjent for å være assosiert med minne og læringsforbedring som øker voksen neurogenese hos gnagere gjennom beriket miljø (EE) forhold15. EE består av å huse gnagere i små grupper inne i et stort bur utstyrt med leker og rør, hvor dyr har ny og kompleks, men ingen biologisk relevans15. Selv om EE stimulerer hippocampus neurogenese, varierer det også i mange faktorer som alder, dyrestamme, spesifikke stimuleringsforhold eller neurogenesedeteksjonsprosedyre. Hos middelaldrende mus eksponert for EE-boliger i syv dager, er fødsel av nye granulære celler (GC) i hippocampus dentate gyrus (DG) rapportert16. Studier som forsøker å ablate voksen nevrogenese hos voksne rotter selektivt har antydet at nye granulære celler med ca. 1-2 ukers alder er nødvendig i den lærte responsen17. Rundt 2 eller 3 uker etter at GC er født hos voksne DG, begynner flere karakteristiske trekk som dendritiske spines, som er essensielle for eksitatorisk synaptisk overføring18, å vises. Zhao et al. utførte en kvantitativ analyse for å vise at toppen av ryggradsvekst skjer i løpet av de første 3 - 4 ukene19. Flere elektrofysiologiske in vivo-studier tyder på at bare tre uker med EE-boligforhold gir endringer i DGs synaptiske overføring og øker celleeksitabiliteten20. Det har også blitt rapportert at eksponering for et beriket miljø ved 1-4 uker etter BrdU-injeksjoner økte tettheten av BrdU / NeuN-celler i DG-granulærlaget i mus21. Disse forfatterne antyder at en kritisk periode eksisterer mellom en og tre uker etter EE-eksponering siden en betydelig økning i antall nye nevroner ble observert21. Studier av voksen hippocampus neurogenese (AHN) hos mennesker har vært kontroversielle siden det ikke var direkte bevis. En nylig rapport beskrev imidlertid utviklingsstadiene av AHN i den menneskelige voksne hjernen, identifiserte tusenvis av umodne nevroner i DG, og demonstrerte dermed betydningen av AHN under aldring hos mennesker22. Basert på bevisene nevnt tidligere, er studien av AHN i dyremodeller viktigere enn noensinne (for en mer grundig undersøkelse av AHN, se Leal-Galicia et al., 2019 gjennomgang15).
Som tidligere nevnt har hippocampus vært knyttet til en grunnleggende funksjon i lærings- og minnekapasitet. Dannelsen av minner går gjennom tre forskjellige prosesser: koding (minneinnhenting), konsolidering (minnelagring) og gjenfinning (minnegjenkjenning)23. Gjenkjenningsminne hos mennesker testes ved hjelp av den visuelle parede sammenligningsoppgaven24. Grunnleggende for menneskelige og dyremodeller av minne og hukommelsestap er atferdstestene som vurderer evnen til å gjenkjenne en tidligere presentert stimuli25,26, som den visuelle parede sammenligningsoppgaven gjør hos mennesker. Derfor er en av de mest brukte atferdstestene for å vurdere en gnagers evne til å gjenkjenne en tidligere presentert stimulus, det vil si at lærings- og minnekapasiteten er den spontane nye objektgjenkjenningsoppgaven (NORT)23,27. NORT-protokollen består av to identiske nye objekter i en kjent arena i 10 min i innsamlingsforsøket. Etter en bestemt tid mellom 0 28 og48 timer29 (variabel tid i henhold til hver protokoll), returneres dyret til samme arena som inneholder et av de samme kjente objektene og ett nytt objekt. Dyret utforsker spontant det nye objektet hvis det kjente objektet ble husket26. Preferanseforholdet brukes ofte til å vurdere leteresultater. Det bestemmes ved å dele den totale objektutforskningstiden fra letetiden til romanen eller det kjente objektet. NORT har noen fordeler i forhold til andre anerkjennelsesminnetester. Viktigst av alt, det krever ingen ekstern motivasjon, belønning eller straff. Det genererer ikke stressende forhold. Endelig er det ikke nødvendig med opplæring for å fremkalle oppførselen til å utforske objektene (for en mer grundig undersøkelse av NORT, se ref.23).
Derfor er samtidig registrering av flere datamodaliteter og deres integrasjon i studiet av læring og minne, som en effekt av voksen hippocampus neurogenese, svært attraktiv og gir en overbevisende løsning for forskere på feltet. Det nåværende arbeidet vil avsløre alle prosesser som er involvert i samtidig atferdsmessig videosporingsvurdering (ny objektgjenkjenningsoppgave) og trådløs elektroencefalografiopptak. Her har vi gjennomgått elektrodeproduksjonsprosessen, epidural (skalleskrue) elektroder implantasjonskirurgi, miljøberikelsesprotokoll (for hippocampal neurogeneseinduksjon), etter NART-protokoll, BTS-oppsett, EEG - BTS-kobling for samtidig overvåking i sanntid, og EEG og atferdsdataanalyse utført på MATLAB-databehandlingsmiljø.
Protocol
Alle prosedyrer følger veiledningen for pleie og bruk av forsøksdyr (NIH Publications N°. 8023, revidert i 1978) implementert av nasjonale helseinstitusjoner og lokale meksikanske lover for å redusere antall dyr som brukes til dyrevelferd og forbud mot dyrs lidelse. Etikkomiteen ved Universidad Iberoamericana godkjente eksperimentelle protokoller for bruk av dyr i denne studien.
1. Generelt oppsett
- Installer programvaren for atferdssporing på en datamaskin i henhold til produksjonsinstruksjonene.
- Monter kameraet rett over enheten, slik at det vender nedover. Kameraet skal være koblet til datamaskinen.
- Installer driverprogramvaren som kreves av kameraet (i henhold til produksjonsinstruksjonene).
- Hvis kameraet har zoomobjektiv, justerer du dem slik at de passer perfekt inn i kameraets display.
- Slå av kameraets autofokusmodus (AF) etter produksjonsprogramvaren.
- Forsikre deg om at kameraet fungerer som det skal i sanntid, og test videoopptaksmodus til det er klart til bruk.
2. Protokoll for miljøberikelse (se figur 1)
MERK: Tre måneder gamle mannlige Wistar-rotter ble brukt til dette eksperimentet og ble opprettholdt under naturlige mørke lysforhold.
- Plasser sagflis sengetøy i en gjennomsiktig akryl firkantet arena (500 x 500 x 500 mm).
- Sett tre forskjellige typer leker på arenaen for gnagere å samhandle med (f.eks. aktivitetshjul, dobbeltdekk, trapper, etc.).
- Legg til fire 2-tommers og fire buede grå ugjennomsiktige PVC-rør.
- Gi mat og vann dispensere med ad libitum tilgang til dyr.
- Plasser tre gnagere per bur inne i vivariumrommet under vanlige forhold.
- La dyrene være på denne arenaen i den tiden som kreves i henhold til den tilsvarende protokollen. I dette forsøket skal dyrene oppholde seg inne på arenaen i 20 dager.
MERK: Etter elektrodeimplantasjonsoperasjonen går ikke dyr tilbake til miljøberikelsesbehandling. I stedet ble de satt i enkeltbur til den nye objektgjenkjenningstesten er fullført.
3. Produksjonsprosessen for elektroder
- Klipp et stykke kobbertråd på ca. 2 cm og bruk et sandpapir til å gni ca. 0,5 cm fra hver ende.
- Rull den ene enden av kobbertråden til hodet på en liten skrue (elektroder) og sørg for at den er ordentlig festet, siden dette er et avgjørende trinn. Korrekt kontakt mellom begge materialene må garanteres for å unngå artefakter i EEG-signalene.
- Sett den andre enden på kontaktens terminalspiss og sørg for at den er ordentlig festet ved å forsterke med fine tang. Denne spissen skal kobles til med en forsterkerkabel.
- Mål passende konduktivitet fra spissen til skruen ved hjelp av et multimeter. Denne prosessen garanterer at elektrodetilkoblingen er riktig installert.
4. Epidural (skalleskrue) elektroder implantasjon kirurgi
MERK: Etter 20 dager med miljøberikelsesbehandling vil dyrene gjennomgå kirurgi etter prosedyren beskrevet nedenfor:
- Injiser en cocktail av ketamin / xylazin (90/10 mg / kg, i.p.) til dyret.
NOTAT: For å unngå luftveisobstruksjon, vent til rotta slutter å bevege seg, ta den deretter ut av buret og legg dyret på en flat overflate. Injiser en ikke-steroide antiinflammatorisk (meloksikam 1 mg / kg, s.c.) og et antibiotikum (enrofloxacin 2,5 mg / kg, p.o.) som forebyggende analgesi. - Når rotta er helt bedøvet, barberer du hodeområdet til rotta.
MERK: Pass på at dyret er fullstendig bedøvet før du fortsetter med operasjonen. Klem forsiktig på et av bena eller halen. Hvis dyret reagerer på stimulansen, vent noen minutter og klem det igjen. Hvis dyret ikke reagerer på klemmen, gå til neste trinn. Hvis det nødvendige utstyret er tilgjengelig, anbefales bruk av gassanestesi (som isofluran) sterkt, da det lettere titreres for sikkerhet. - Plasser dyret på det stereotaktiske apparatet ved å feste begge ørene først med ørestengene (vær forsiktig så du ikke skader dyrets indre øre). Til slutt plasserer du fortennene over bittstangen og fester nesestangen.
MERK: Gi dyret en varmepute for all operasjonen, siden anestesien som brukes i denne prosedyren vanligvis forårsaker hypotermi og pusteproblemer. - Rengjør toppen av hodeområdet ved hjelp av tre alternerende runder med klorhexidin eller jodbasert skrubb etterfulgt av saltvann eller alkoholskylling.
- Administrer lidokain subkutant (20 mg/ml) under huden på hodeområdet (0,5 ml).
- Still inn en dråpe oftalmisk løsning eller saltvann til hvert dyrs øyne hver 5-10 min for å hjelpe dem med å ikke tørke ut.
- Bruk en skalpell, gjør et snitt på ca 2 cm fra fremre til bakre retning for å korrekt eksponere skallen øverste region.
- Trekk tilbake huden ved hjelp av bulldogklemmer og skrap vevet som ligger over skallen.
- Identifiser og registrer de oppnådde bregma-koordinatene.
- Med utgangspunkt i Bregma, ved hjelp av stereotaktiske Paxinos og Watson Atlas30, finn og posisjonen til hvert av de syv punktene (koordinatene) der elektrodene skal festes i.
MERK: I dette eksperimentet, F3, F4 skruer (+ 2,0 mm fra Bregma, 2,25 mm lateral fra midtlinjen); C3, C4 skruer (-3,0 mm fra Bregma, 2,75 mm lateralt fra midtlinjen); og P3, P4 skruer (-7,0 mm fra Bregma, 2,75 mm lateralt fra midtlinjen) ble installert. En syvende skrue var plassert bakre del av nesebenet (NZ), som bakkereferanse (se figur 2). - Bruk et boreverktøy med variabel hastighet, lag et hull med en spissstørrelse 2 (lengde 44,5 mm) på hvert av merkene, vær forsiktig så du ikke trenger helt inn i skallen.
- Sett elektroden inn i hullet og skru den forsiktig inn i skallen.
- Gjenta trinn 4.10 og 4.11 til alle syv skruene er riktig festet.
- Fest alle 7 skruene med et første lag av dental sement. Sett hver elektrode inn i en kontakt. Dekk ledningene helt med et andre lag av dental sement (det vil forhindre at dyret trekker skruene av), og bunnen av kontakten. Dekk om nødvendig med et tredje lag tannsement, slik at EEG-kontakten er ren for riktig tilkobling, slik at EEG-enheten kan kobles til på riktig måte (se figur 3).
MERK: Etter å ha plassert hvert par bilaterale skruer, kan disse festes inn med dental sement (valgfritt trinn). - La rotta være i postoperativ behandling over natten. Observer dyret og gi dyret en varmepute i 1-2 timer etter operasjonen, siden anestesien som brukes i denne prosedyren, vanligvis forårsaker hypotermi og pusteproblemer.
- Administrer 50 ml/kg/24 timer (vedlikeholdsdose) saltoppløsning subkutant for å forhindre dehydrering. Injiser en ikke-steroide antiinflammatorisk (meloksikam 2 mg / kg, s.c.) og et antibiotikum (enrofloxacin 5 mg / kg, p.o.) etter operasjonen og i de neste 24 timene.
- Etter operasjonen, hold rottene i enkeltbur for full gjenoppretting i løpet av syv dager før du utfører atferdstester.
- Manipuler dyret forsiktig med jevne mellomrom (minst en gang om dagen) for å bidra til å redusere stresset i fremtidige manipulasjoner. Mens du holder rotta med en hånd, påføres fingertrykket forsiktig på baksiden av dyret, og skyver fingrene gjennom pelsen. Sjekk hodesåret, helsetilstanden, atferd generelt og kroppsvekt i en periode på en uke etter operasjonen.
MERK: Hvis det oppdages noe unormalt eller tegn på sykdom/stress hos dyret, må du varsle ansvarlig veterinærlege. Etter denne perioden, utfør Novel objektgjenkjenningstest og EEG-opptaksteknikk.
5. Ny objektgjenkjenningstest (NORT)
MERK: Syv dager etter operasjonen, fortsett til atferdstester. Alle atferdsprosedyrer i det presenterte forsøket ble utført mellom 14 t 00 min og 16 t 00 min, noe som tilsvarer rottenes lyssyklus.
- Plasser en vest laget av mykt stoff (som EEG-enheten vil bli plassert under atferdstesten) på rotten. Tillat tilvenning i 2-3 dager før du gjennomfører atferdstesten.
- Plasser en svart akrylkvadratisk arena (500 x 500 x 500 mm) i et svakt opplyst opptaksrom.
- Fest to identiske romanobjekter til gulvet i midten av arenaen ved hjelp av dobbeltsidig tape (for å forhindre at den forskyves av dyrene). Objekter må være like langt fra hverandre og arenaveggene.
- Rengjør hvert objekt grundig på forhånd med 50% etanol, samt arenaens gulv etter hvert forsøk (for å unngå luktsignaler).
MERK: Overfør alltid dyrene til boligrom (fra vivariumrommet til forsøksrommet) minst en halv time før du starter hver økt. Etter å ha fullført innspillingsøkten, la dyrene være i forsøksrommet i en ekstra time. Dette er for å unngå stress som kan påvirke ytelsen til denne testen. - Koble til EEG-enheten før du starter hver test. Hold dyret forsiktig fast og sett kabelen bestemt inn i kontakten på dyrets hode med EEG-settet festet til dyrets rygg (se figur 4). Kun én stilling er tillatt.
MERK: Mild tidligere manipulering av dyret kan bidra til å redusere stress hos dyr under tilkoblingsprosedyren. Ellers øker risikoen for skade på enheten eller dyrene. Lad enhetsbatteriet helt opp ved hjelp av en USB-port. - Nye objektgjenkjenningstestfaser
- Habituering: Håndter dyret med 5 minutters mellomrom i to påfølgende dager, og umiddelbart etter, plasser dyret på arenaen (uten gjenstander) og la dem utforske i 10 minutter fritt.
MERK: Før du utførte noen oppkjøps- og minnetestøkter, ble rotter nøye håndtert og koblet til den tilsvarende EEG-enheten, som var riktig festet før testen startet. - Oppkjøpsøkt: Plasser dyret på arenaen mot en av veggene motsatt gjenstandene. La dyrene utforske fritt i 10 minutter. Gå til trinn 6.13 for testopptak ved hjelp av programvare for atferdssporing.
NOTAT: Forsikre deg om at EEG-enheten holder vesten ordentlig festet på baksiden av rotta (for å sikre riktig sporing av dyret). For ytterligere forsterkning, bruk maskeringstape. - Korttidsminnetest (SMT): Erstatt et av objektene med andre som er helt forskjellige i form, farge og tekstur. Plasser dyret, 2 timer etter oppkjøpsøkten, i arenaen som vender mot en av veggene motsatt gjenstandene. La dyret utforske fritt i 10 minutter. Gå til trinn 6.13 for testregistrering ved hjelp av programvaren for atferdssporing.
- Langtidsminnetest (LMT): Erstatt objektet som brukes med andre helt forskjellige i form, farge og tekstur fra korttidsminnetesten. Plasser dyret 24 timer etter oppkjøpsøkten, i arenaen som vender mot en av veggene motsatt gjenstandene. La dyret utforske fritt i 10 min Gå til trinn 6.13 for testregistrering ved hjelp av programvaren for atferdssporing.
- Habituering: Håndter dyret med 5 minutters mellomrom i to påfølgende dager, og umiddelbart etter, plasser dyret på arenaen (uten gjenstander) og la dem utforske i 10 minutter fritt.
6. Oppsett av programvare for atferdssporing
- Åpne programvaren for atferdssporing.
- Logg inn på kontoen med institusjonens bruker og passord.
- Åpne kranen "Nytt tomt eksperiment" og velg et navn for protokollen (f.eks.
- Velg "Videosporingsmodus."
MERK: I dette eksperimentet er kameraet konfigurert til å strømme videosporingen direkte. Det er imidlertid et ekstra alternativ å velge forhåndsinnspilte videoer. - Gå til "Apparater." Definer arenaområdet ved å justere det oransje rektangelet til grensene for den prosjekterte arenaen. Bestem objektets område, og monter de oransje sirklene på objektgrensen inne i arenaen som projiseres fra kameraet på skjermen.
- Sett opp skalaen som flytter linjallinjen til en posisjon langs den kjente lengden på bildet (arenaen). Skriv inn lengden på objektet i millimeter i alternativet "Lengden på linjallinjen er" på Innstillinger-panelet. I dette tilfellet måler arenaen 500 x 500 mm.
- Gå til "Sporing og oppførsel." Fortsett til "Soner". Klikk på "Legg til element" -menyen og velg "Ny sone." Velg arenaområdet og gi den nye sonen et navn (f.eks.
- Gjenta forrige trinn med objektets område og navngi den nye sonen (f.eks.
- Gå til "Dyrefarge" og velg alternativet "Dyrene er lettere enn apparatbakgrunnen".
MERK: Hvite (Wistar) rotter ble brukt til dette eksperimentet. Programvaren har imidlertid flere alternativer for forskere som bruker svarte og flekkete rotter. Begge raser av dyr kan brukes i samme eksperiment. - Gå til "Sporing av dyrets hode og hale" og velg "Ja, jeg vil at dyrets hode og hale skal spores."
- Gå til "Testing" | "Stadier", og fra menyen "Legg til element", velg "Ny fase." Gi den nye fasen navnet "Anskaffelse". Definer varigheten av scenen (f.eks. 600 s).
- Gjenta forrige trinn i stadiene "Korttidsminnetest" og "Langtidsminnetest".
MERK: I denne protokollen har alle etappene samme varighet (10 min). - Gå til "Prosedyrer." Definer hendelsene som skal spores for hvert stadium (anskaffelse, korttidsminnetest og langtidsminnetest).
- Start testen (med hvert dyr). Gå til "Tester" (i den øverste menylinjen) og velg "Legg til en test (+)." Tilordne et nummer som dyret skal testes (f.eks.
- Velg "Record" og navngi dyrene og økten (f.eks.
- Før du plasserer dyret i arenaen, klikker du en gang på "Spill" -knappen. En melding "venter på å starte" vises.
- Etter å ha plassert dyret i arenaen, klikker du en gang til på "Spill" -knappen. Testen starter og slutter automatisk.
- Gjenta trinn 6.13-6.16 for korttidshukommelsestesten (2 timer etter oppkjøpsøkten) og langtidsminnetesten (24 timer etter oppkjøpsøkten).
7. Oppsett av trådløs elektrofysiologisk enhet
- Koble modemet til en PC-vert og slå det på. Slå av alle andre nettverksenheter på PC-en. Demp helst all annen trådløs kommunikasjon i registreringsrommet som Bluetooth, mobiltelefoner, andre modemer eller til og med trådløse telefoner.
- Fest forsterkeren til rottens rygg, som nevnt i trinn 5.5.
- Slå på EEG-enheten ved å koble til batteriet.
MERK: 2 s etter tilkobling av enheten, vil en rød LED på EEG-forsterkeren blinke, noe som indikerer at kommunikasjonen med modemet er aktiv, og deretter slås grønn LED på. Hvis kommunikasjonen er vellykket, begynner lysdiodene på modemet å blinke kontinuerlig. Forsterkeren er nå klar til å sende informasjon til modemet. - Start EEG-programvaren og sett den opp i henhold til produsentens instruksjoner for å integrere i den trådløse EEG-innsamlingsenheten
- Trykk på "Start Display" -knappen. EEG-programvaren vil vise selve signalinnsamlingen.
MERK: Bruk "Windows Task Manager" for å tilordne prioritetsmodus "Real-time" for å unngå manglende informasjon under eksperimentering.
8. Elektroencefalografi (EEG) signalopptak
- Etter å ha bekreftet at EEG-programvaren henter data, start Behavioral Tracking-programvaren og sett eksperimentell protokoll for å verifisere at dyret er i observasjonssonen og oppsettet fungerer som det skal.
- På dette tidspunktet starter du EEG-programvareopptaket ved å trykke på "Start Record" -knappen. Etter å ha sjekket at oppkjøpssignalet kjører, start eksperimentering i BTS.
- Etter at eksperimentet er avsluttet, gå tilbake til EEG-programvaren og stopp opptaksprosessen. Opptaket lagres ved å bruke et standardnavn som består av opptaksdatoen i følgende format: "åååå-mmdd-hhmm_SubjectID_Ephys.plx". Som standard lagres alle opptak i mappen EEG-programvare (NeurophysData).
- Kontroller at begge datafilene ble opprettet. Registrer eksperimentloggen eller endre navnet for å unngå forvirring.
9. Atferdsoppgave og EEG-signalsynkronisering
- Åpne MATLAB og utfør kommandoen: convert_plx2mat. En slik funksjon vil åpne en nettleserboks. Konverteringsfunksjonene leveres av produsenten og må legges til MATLABs bane.
- Velg *.plx for å konvertere og trykk "Enter" på MATLABs kommandolinje for å konvertere den til standardparametere.
- Åpne BTS-eksperimenteringsfilen og gå til "Protokoll." Klikk på alternativet "Resultater, rapporter og data" velg alle hendelsene til begge objektene og klikk på "Velg tidsformat for rapporten", velg det tredje alternativet: "Vis hendelsestider som sanntid i HH: MM: SS.sss - for eksempel 13: 20: 14.791."
- Gå nå til "File" og klikk på "Export" og "Export experiment as XML", sjekk "Dato og klokkeslett for testen", til slutt klikker du på "Create XML."
- Gå til "Eksporter testdata"Og klikk på"Lagre data». Det opprettes en .csv fil med hendelsestider.
- Gjenta trinn 9.1 til 9.5 for hver fil. I vårt tilfelle var de tre eksperimentene: ACQ, STM og LTM.
- Når EEG- og atferdsfilene er konvertert, samler du dem i en enkelt mappe. Mappen må ha henholdsvis seks filer, de tre Matt-filene og tre .csv. I vårt tilfelle ble filer kalt: PID_01_ACQ_N.mat, PID_02_STM_N.mat, PID_03_LTM_N.mat, PID_01_ACQ_M.csv, PID_02_STM_M.csv og PID_03_LTM_M.csv. ID refererer til et dyrs identifikasjonsnummer.
- Åpne "procesa_sujeto.m"-funksjonen ved hjelp av MATLAB, og juster den andre linjen til dyrets ID.
- Flytt nå MATLAB til en slik mappe og utfør: "procesa_sujeto" for å lage figurer av alfa- og beta-relativbånd til kraft knyttet til objektgjenkjenning på ACQ-, STM- og LTM-stadier.
MERK: "procesa_sujeto" er en funksjon som utfører/kjører flere signalbehandlingsanalyser. Disse analysene er oppsummert som følger i trinn 9.10 til 9.15. - Filtrer hvert EEG-signal med et 4. ordens Butterworth-båndpassfilter ved [5–40] Hz ved hjelp av fasekorreksjon.
- Inspiser signaler visuelt før til følgende analyse, og de kanalene med artefakter avledet fra defekte elektroder plassering eller feiljustering av dyrebevegelser ble ekskludert fra videre analyse.
- Referansesignaler til felles gjennomsnitt for å lindre bevegelsesartefakter.
- Segment EEG-signaler for å danne epoker med 4 s lengde synkronisert av tidsstempler avledet fra BTS. Målhendelsene var utforskningen av objektet merket av avstanden til dyret til objektgrensen. Disse hendelsene er merket på BTS-tidsstemplene og ble brukt som identifikatorer for å fikse vinduenes posisjoner. Så er EEG-epoker avgrenset med 1 s før letingen begynner til 3 s etter. På dette tidspunktet ble det ikke brukt noen validering om letelengde, men det vil bli vurdert for fremtidige undersøkelser.
- Estimere spektral effekttetthet på disse epokene ved å bruke Welchs periodogrammetode ved bruk av 1 s vinduslengde, en overlapping på 90%, Hanning-vinduet før Fourier-transformasjonsestimering, med disse parametrene ble en oppløsning på 1 Hz oppnådd.
- Vurder effektspektral på hvert bånd ved å evaluere areal under periodogram, og verdiene som presenteres tilsvarer relativ energi, betyr det at energien til hvert EEG-bånd ble delt på epokens totale energi. Denne prosedyren reduserer også feilaktige estimeringer på grunn av artefakter på EEG-signaler.
Representative Results
Metodene beskrevet ovenfor ble brukt for å registrere EEG- og rotteaktivitet samtidig etter miljøberikelsesbehandlingen. Tre måneder gamle mannlige Wistar-rotter var under en mellomlang miljøberikelsesbehandlingsprotokoll i 20 dager, og de ble operert for å fikse seks skalleskrueelektroder parret på frontale, sentrale og parietale regioner referert til en syvende elektrode lokalisert i NZ. Dyrene ble opprettholdt under naturlige mørkelysforhold, med ad libitum tilgang til mat og vann. Dette arbeidet viser integrasjonen mellom EEG-systemet og atferdssporingsprogramvaren for et samtidig liveopptak. Vi brukte bare dyr behandlet under EE-protokollen siden vi ikke later til å sammenligne effektiviteten av behandlingen, men bare eksemplifiserer fordelene med utstyret. Som bevis på at 20-dagers miljøberikelsesprotokoll som brukes, stimulerer den voksne nevrogenesen, presenterer vi BrdU-positive celletalldata fra dyr under EE og dyr som er plassert under standardbetingelser fra upubliserte data fra laboratoriet vårt. Tre måneder gamle mannlige Wistar-rotter ble brukt. De ble injisert tre ganger med BrdU med 12 timer mellom hverandre. Dyrene ble bedøvet (pentobarbital (50 mg/kg, i.p.) og avlivet ved transkardial perfusjon (se figur 5). For å sikre at vesten festet til EEG-enheten ikke begrenser dyrs bevegelser, utførte vi åpen felttest (OFT) i to grupper, en gruppe ble operert mens utstyret hadde på seg (vest og EEG-forsterker), og den andre gruppen dyr forble intakte uten å ha på seg maskinvaren. Vi fant ikke signifikante forskjeller i tilbakelagt distanse av dyrene i 10 min med testing (se figur 5). Den typiske NROT-protokollen består av presentasjon av to objekter, og erstatning av ett av dem med et nytt objekt. Programvaren for atferdssporing overvåket letetiden.
Behavioral Tracking Software registrerte en gruppe dyr for å evaluere deres viktigste ytelsesparametere. Derfor brukte vi tre parametere for å evaluere leteytelsen. Preferanseforholdet ble beregnet ved hjelp av dyrenes hodetid brukt i objektsonen, som rapporterer den totale tiden dyrets hode brukte i hvert objekt. Vi beregnet også et preferanseforhold for tiden som ble brukt til å bevege seg mot objektene, som viser den totale tiden brukt på hvert dyr som beveget seg mot hver objektsone. I tillegg ble brukt tid per besøk til hvert objekt beregnet. Figur 6 viser de tre parameterresultatene nevnt ovenfor. I innsamlingsforsøket var det ingen forskjell mellom objekter i de tre vurderte parametrene: hodetid i objektsonen for de tre forsøkene, tid som beveger seg mot objektene for de tre forsøkene og tid per besøk i hvert objekt. Det var ingen forskjeller i STM-studien. I mellomtiden, i LTM-forsøket, ble det sett et letepreferentforhold betydelig høyere for det nye objektet. I tillegg kunne man i LTM-forsøket også se en preferanse for det nye objektet i tidsbruken per besøk (panel C). Video 1 viser et representativt eksempel på en rotte registrert i forsøket, mens Video 2 viser et representativt eksempel på samtidig EEG og atferdsopptak.
Det var mulig å matche tidshendelser sporet med atferdssporing og EEG-programvareopptak ved hjelp av datamaskinens klokke. Figur 7 og figur 8 viser endringene i EEG-relativ styrke over alfa- og betabånd. Disse er relatert til motorstyring, konsentrasjon og hukommelse, noe som tyder på at leting bare er relatert til disse funksjonene. Resultatene av dyr 3 viser at alfa-kraft har en tendens til å redusere på STM angående ACQ og LTM, noe som tyder på en desynkronisering relatert til leting eller minneinnhenting. Antall objektgjenkjenninger (behandlede epoker) var lavt. På dette tidspunktet er det ikke mulig å avgjøre om en statistisk test ville validere om en slik forskjell er reell, eller en artefakt var i stand til å produsere slike eksperimentelle forhold. Likevel har epoker segmentering, merking og analyse blitt mulig ved en tidslinje med samtidige merkingshendelser hos dyr og EEG-utfall produsert for fremtidige forskningsprosjekter. Kombinering av disse systemene forhindrer en urettmessig identifisering av hendelser ved en manuell merkingsprosess, noe som har blitt et betydelig problem i dyreforsøksformål. Kombinasjonen av BTS og elektrofysiologisk (EP) aktivitet kan være nøyaktig forbundet med dyreadferd; Likevel krever eksperimentelle forhold bruk av avanserte signalbehandlingsteknikker for å eliminere bevegelsesartefakter og gjøre forbedringer i det eksperimentelle oppsettet effektivt.
Figur 1: Eksempler på beriket miljø (EE) forhold bur. Boliger ble utstyrt med leker og rør, der dyr finner nye og komplekse, men ingen biologiske relevans. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2: Epiduralelektrodenes posisjoner i rotteskallen. Skruene ble samtidig brukt som anker for hodesettet og som elektroder. F = frontal; C = frontoparietal; P = parietal; 3 = venstre; 4 = høyre; NZ = som grunnreferanse. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Representative bilder av en epidural (skalleskrue) elektroder implantasjonskirurgi. Bilde som viser implanterte intrakranielle elektroder skruer i rotter på forskjellige stadier av operasjonen. Forsikre deg om at aseptiske teknikker følges mens du utfører denne prosedyren. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Representative bilder av en rotte sammen med det eksperimentelle oppsettet. Rotta ble laget for å bære vesten festet til EEG-enheten med et innebygd batteri, inne i arenaen som brukes til NROT-protokollen. Bildet viser hodesettet og kabelkontakten som er installert på hodets rotte. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Bevis på bevegelsesevne og stimulering av nevrogenese hos voksne ved EE-protokoll. (A) Representative bilder av dyreaktiviteten i 10 minutter i Open Field Test (OFT) og den gjennomsnittlige avstanden som dyr som hadde på seg utstyret/operasjonen reiste, og dyr uten utstyret/ingen kirurgi. (VG Nett) Representativ DG-seksjon med BrdU-merkede celler (intenst mørkt) for EE og standard boliggrupper. Panel B og D viser en lav forstørrelse av DG, og panelene C og E viser boksområdet ved høyere forstørrelse. Panel B og C er vev fra EE-boliggruppen, panel D og E er fra standard boliggruppe. Innfellingen illustrerer gjennomsnittlig antall merkede celler i begge gruppene. ML - molekylært lag; GCL – granulært cellelag; SGZ – subgranulær sone; piler - BrdU + celler. Grafene viser gjennomsnittet ± SEM. T-elevtesten ble brukt til å sammenligne grupper. * s≤0.05. Det ble ikke funnet signifikante forskjeller mellom gruppene i Open Field Test. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6: Leteresultater i NORT-vurdering. (A) Hodetid i objektsonen for de tre forsøkene. (B) Tiden beveger seg mot objektene for de tre forsøkene. (C) Tid per besøk i hvert objekt. Grafene viser gjennomsnittet ± SEM. Toveis gjentatte målinger ANOVA med Sidaks multiple sammenligningstest ble brukt i alle parametere. * s≤0.05, ** s≤0.01 mellom objektene i den respektive rettssaken. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 7: Endringer i alfa EEG-båndkraft knyttet til leting. Denne figuren viser endringer i relativ alfa-kraft, fra et halvt sekund til 2,5 etter at dyret begynner å utforske objektene. De seks grafene korresponderte med frontale, sentrale og parietale elektroder (fra topp til bunn) og venstre og høyre side. Boxplots viser fordelingen av slike tidsserier for hver tilstandskombinasjon av et objekt: "Familiar" og "Novel", og stadium: "ACQ", "STM" og "LTM." Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 8: Endringer over beta EEG-båndkraft assosiert med leting. Denne figuren viser endringer på relativ beta-effekt, fra et halvt sekund til 2,5 etter at dyret begynner utforskningen av objektene. De seks grafene korresponderte med frontale, sentrale og parietale elektroder (fra topp til bunn) og venstre og høyre side. Boxplots viser fordelingen av slike tidsserier for hver tilstandskombinasjon av et objekt: "Familiar" og "Novel", og stadium: "ACQ", "STM" og "LTM." Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Video 1: Representativ video som viser en rotte som er tatt opp i eksperimentet. Rotta var inne på arenaen som ble brukt til NURT-protokollen. Rotta hadde på seg vesten festet til EEG-enheten med et innebygd batteri. Klikk her for å laste ned denne videoen.
Video 2: Representativ video som viser samtidig EEG og atferdsopptak. EEG-signalet ble vist på venstre side mens atferdstesten (NORT) ble vist på høyre side av videoen. Klikk her for å laste ned denne videoen.
Discussion
Atferds- og elektroencefalografiforskning er vanskelig og utfordrende av natur. Derfor presenterer kombinasjonen av begge teknikkene betydelige kritiske trinn. Dermed er begge samtidige teknikker ikke mye brukt. I praksis utfører hver gruppe rundt om i verden atferdstester med spesielle forhold, for eksempel dyr, analyserte parametere eller behandlinger. Ovennevnte skaper betydelige kontroverser på feltet og behovet for å utvikle standardprosedyrer tilgjengelig for alle. Her har vi utarbeidet denne detaljerte prosedyren med alle de kritiske trinnene og metodiske overveielsene som vanligvis ikke er beskrevet eller nevnt i de fleste publiserte artiklene. Disse er omtalt nedenfor.
Produksjon av de nødvendige materialene er et grunnleggende skritt i suksessen til denne teknikken. I denne forbindelse må elektroden bygges fra bunnen av ved hjelp av rustfritt stålskruer, kobberkabler og sølvsveiser. Disse materialene er vanskelige å sveise sammen permanent, på en slik måte at ledningsevnen og styrken til hver elektrode må verifiseres før bruk. Det er mulig å bruke en annen type ledning for elektrodeenheten; Kobberet er imidlertid fleksibelt nok til å manipulere elektroden for å sette den inn i forsterkerkontakten. I denne forbindelse er bruk av kommersielle elektroder ønskelig, men oppkjøpet kan være komplisert og dyrt. Operasjonen er et av de mest kritiske trinnene i denne protokollen. Det er sterkt anbefalt og til og med nødvendig å ha en erfaren kirurg, spesielt for elektrodeimplantasjon. Siden operasjonen ofte krever forlengelse av anestesitiden og noen ganger en sveiseapplikasjon under operasjonen, må hvert laboratorium utføre de nødvendige testene med riktig anestesi (forskjellige cocktailer kan brukes) for hver stamme av gnagere, spesielt under vivariumforhold, forskjeller mellom kull og til og med individuelle forskjeller mellom dyr. Riktig planlegging og vurdering kan forhindre at dyr mister under operasjoner. Implantasjonen av elektroder er et annet viktig skritt. Det krever stor forsiktighet for å unngå å slå skallen og skade hjernehinner eller hjernevev. Skruer skal plasseres riktig, det vil si helt fast i skallen ellers vil støy og gjenstander bli presentert på signaler, som de som er relatert til en elendig samlokalisering eller bevegelse som ikke bruker EEG-opptaket. Pre- og postoperativ behandling og forhold må alltid utføres og observeres for å unngå gnagerens lidelse. Subkutan lidokain kan brukes på hodehuden før snittet med skalpellen. En dråpe saltvann til dyrets øyne vil bidra til å forhindre tørrhet. Det må også administreres en saltoppløsning i munnen, og etter operasjonen må 1 ml administreres enten subkutant eller intraperitonealt for å kompensere dyrets væskebalanse og forhindre dehydrering. Umiddelbart etter operasjonen må en antiinflammatorisk medisinering (for å redusere smerte), samt antibiotika via subkutane eller aktuelle antibiotika, administreres direkte på periferien av hodebunnen der tannsementhetten befinner seg (for å redusere sannsynligheten for infeksjon). Gjenta prosedyren ovenfor 24 timer etter operasjonen. Plasseringen av EEG-forsterkeren på dyrets rygg er hovedproblemet for samtidig opptak. Design og produksjon av en vest er spesielt basert på dyrenes størrelse. Vesten må tillate naturlig bevegelse av gnageren (se figur 5). Dette siste vil garantere den største fordelen med teknikken, som er opptak av frie bevegelser. Siden dyrene ikke forsøkte å fjerne vesten, hodekontakten eller kablene etter operasjonen og de påfølgende dagene, ble det antatt at oppsettet ikke genererte bevegelsesbegrensning vesentlig eller forårsaket smerte eller ubehag. For en korrekt EEG-segmentering i epoker basert på hendelser merket av BTS er obligatorisk å skrive ned en veldefinert protokoll. De midlertidige merkene kan slås sammen ved hjelp av tidsseriemanipulering fordi begge systemene bruker samme klokke til å sette opp tidsstemplene. Ovennevnte utvider mulighetene for dyreforsøk som inkorporerer elektrofysiologiske data for analyse.
Teknikken som presenteres her kan brukes i ethvert nevrovitenskapelig forskningsområde og med de vanligste murinartene og til og med andre arter. Allsidigheten til Behavioral Tracking Software er en av de viktigste fordelene siden den kan brukes i en stor allsidighet av labyrinter som Morris vannlabyrint, åpent felt, ny objektgjenkjenning, betinget stedpreferanse, hullbrett, forhøyet pluss labyrint, Y-labyrint, radial armlabyrint, Barnes labyrint og andre. Den kan brukes opptil 16 kameraer samtidig. I tillegg kan hundrevis av forskjellige tiltak (for mer detaljert informasjon se håndbøkene31,32) rapporteres. Tenk på at dette arbeidet beskriver eksperimentering for EEG-opptak, noen andre teknikker som lokale feltpotensialer eller enkeltenhetsopptak er mulige. Brukerne må imidlertid ta hensyn til at det generelle oppsettet og flere forberedende trinn må endres for andre formål. Så når denne teknikken brukes sammen med EEG Wi-Fi-opptak, blir mulighetene utvidet, fordi det legger til nye perspektiver til dyreforsøk som de som utføres på mennesker for å evaluere flere egenskaper ved EEG-integrasjonen og dynamikken, som tilkobling, EEG-båndkraft eller fremkalte responser. I motsetning til mennesker er dyreforsøk mulig å evaluere legemiddeladministrasjon, genmodifikasjoner eller uttrykk, blant mange andre eksperimentelle paradigmer. For EEG-analyse, vurder at noen protokoller har et svært lavt antall repetisjoner av ønsket oppførsel, noe som begrenser muligheten til gjennomsnittlige svar og oppnå pålitelige resultater. Vær derfor nøye med å utforme opptaks- og analyseprotokollene som det anses å utføre før du begynner eksperimentet. Likevel må det tas i betraktning at arbeid i dyreforsøk ikke er mulig for å hindre bevegelse, noe som øker kompleksiteten i den eksperimentelle protokollen og hensyn til signalanalyse og atferdsoppgaver. For tiden er utstyr for fulle sporingssystemer og EEG-opptak ikke standardisert eller modulært, noe som betyr at deres oppsett er ment til en enkelt protokoll og tilpasninger for å utforske andre atferdsoppgaver, noe som innebærer / foreslår høyere kostnader for et stort antall laboratorier. Denne situasjonen kan løses ved å følge alternativene som er forklart i denne studien. Likevel kan flere forbedringer realiseres for mer pålitelige eksperimenter. Arbeidet kan forbedres på flere trinn, fra elektrodefabrikasjon gjennom atferds- og signalbehandling. Ikke desto mindre er det demonstrert at dyresporing og EEG-oppkjøp er mulig ved hjelp av et rimelig høyteknologisk, men billig oppsett.
Oppsummert er det nåværende arbeidet et forsøk på å hjelpe forskere, spesielt innen nevrovitenskapsfeltet, til å kunne bruke disse to teknikkene som ikke ofte brukes i kombinasjon. Den samtidige opptaksteknikken for EEG og atferdstesting ved hjelp av Behavioral Tracking Software har mange fordeler, og det kan være spesielt nyttig i mange felt av nevrovitenskap, spesielt i lærings- og minneområder. Tatt i betraktning at dette utstyret har andre evner som et dypt opptak av subkortikale strukturer som hippocampus, men som nevnt vil flere forberedende trinn endres. Trådløst utstyr løser nesten alle begrensningene til en konvensjonell ledningstilnærming, for eksempel dyrs mobilitetsproblemer fra ett bur til et annet, hindret eller viklet dyr inn i kablene. Denne oppsettteknikken er brukervennlig, som beskrevet ovenfor, og en nesten utrent eller ikke-spesialisert gruppe eksperter eller enkeltpersoner kan bruke denne programvaren. Prisen for EEG-utstyret er lavere enn en vanlig EEG-forsterker. Behavioral Tracking Software er også en av de rimeligste programvare for videosporing i markedet. Denne programvaren krever årlige lisenser. Utstyret kan brukes i mer enn ett eksperimentelt oppsett, forskjellige dyr og typen allsidighet. Vi håper at denne innsatsen vil hjelpe det vitenskapelige samfunnet og gi en enkel tilgang til samtidig å studere oppførsel og elektroencefalografi.
Disclosures
Dr. Sylvia Ortega-Martinez jobber som ansatt i Stoelting Co., et selskap som ga og sponset produksjonen og åpen tilgang til denne artikkelen.
Acknowledgments
Vi ønsker å takke Mr. Miguel Burgos, og Mr. Gustavo Lago for å gi teknisk assistanse. Vi er takknemlige for at Stoelting Co. dekker videoproduksjonskostnadene, Jinga-hi, Inc. for å gi teknisk assistanse, og División de Investigación y Posgrado fra Universidad Iberoamericana Ciudad de México for å gi midler til dette arbeidet.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| #2 Variable speed rotary tool tip | Reorder #310048, Lenght 44.5mm | SS White | For making the holes where the screws will be inserted |
| #4 Scalpel and blade | |||
| 50 X 50 X 50 cm Open Field Black Mate Arena | |||
| 8 pin Receptacle Housing Female | Amphenol FCI | 10147606-00008LF | |
| 8 pin Receptacle Housing Male | Amphenol FCI | 10147603-00008LF | |
| Acrylic Resin | MDC Dental | NicTone | For fixating the screws to the skull |
| ANY-maze video tracking software | Stoelting, Co. | version 6.1 | http://www.anymaze.co.uk/) |
| benzalkonium chloride antiseptic solution | Benzal | Benzal | |
| Bulldog clamps | Cientifica VelaQuin | For retracting the skin | |
| Camera | Logitech | c920 | |
| Copper wire | |||
| Crimp contact | Amphenol FCI | 10147604-01LF | |
| DELL PC | DELL | ||
| Electrode | |||
| JAGA16 | Jinga-Hi, Inc. | JAGA16 | |
| Ketamine | PiSA Agropecuaria | ANESKET | For anesthesia |
| MATLAB | R2020a | MathWorks | Script was develop ped in collaboration with Jinga-Hi, Inc. |
| Monomer | MDC Dental | NicTone | For fixating the screws to the skull |
| Neurophys software | Jinga-Hi, Inc./ Neurosys, LLC | Neurosys 3.0.0.7 | |
| Screwdrive | For inserting the screws into the skull | ||
| Screws | |||
| Screws equiped with electrode | |||
| Stereotaxic instrument | KOPF | For the surgery | |
| Variable speed rotary tool | Dremel 3000 | Dremel | For making the holes where the screws will be inserted |
| Voltmeter | PROAM | MUL-040 | For confirming that the electrode conducts electricity |
| Xilazine | PiSA Agropecuaria | PROCIN | For anesthesia |
References
- Hånell, A., Marklund, N. Structured evaluation of rodent behavioral tests used in drug discovery research. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 8, 1-13 (2014).
- Buenrostro-Jáuregui, M., et al. SEXRAT MALE: A smartphone and tablet application to annotate and process live sexual behavior in male rodents. Journal of Neuroscience Methods. 320, 9-15 (2019).
- Jun, J. J., Longtin, A., Maler, L. Long-term behavioral tracking of freely swimming weakly electric fish. Journal of Visualized Experiments. (85), e50962 (2014).
- Shoji, H., Takao, K., Hattori, S., Miyakawa, T. Contextual and cued fear conditioning test using a video analyzing system in mice. Journal of Visualized Experiments. (85), e50871 (2014).
- Zheng, W., Ycu, E. A. A fully automated and highly versatile system for testing multi-cognitive functions and recording neuronal activities in rodents. Journal of Visualized Experiments. (63), e3685 (2012).
- Melo-Thomas, L., et al. A wireless, bidirectional interface for in Vivo recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats. Journal of Visualized Experiments. (129), e56299 (2017).
- Noldus, L. P. J. J., Spink, A. J., Tegelenbosch, R. A. J. Ethovision Video Tracking System. Behavior Research Methods, Instruments, and Computers. 33 (3), 398-414 (2001).
- Datta, S. R., Anderson, D. J., Branson, K., Perona, P., Leifer, A. Computational Neuroethology: A Call to Action. Neuron. 104 (1), 11-24 (2019).
- Medlej, Y., et al. Enhanced setup for wired continuous long-term EEG monitoring in juvenile and adult rats: application for epilepsy and other disorders. BMC Neuroscience. 20, 8 (2019).
- Weiergräber, M., Henry, M., Hescheler, J., Smyth, N., Schneider, T. Electrocorticographic and deep intracerebral EEG recording in mice using a telemetry system. Brain Research Protocols. 14 (3), 154-164 (2005).
- Etholm, L., Arabadzisz, D., Lipp, H. P., Heggelund, P. Seizure logging: A new approach to synchronized cable-free EEG and video recordings of seizure activity in mice. Journal of Neuroscience Methods. 192 (2), 254-260 (2010).
- Jinga-hi. JAGA16 Wireless Electrophysiology Recording Device. , Available from: https://www.jinga-hi.com/hardware-jaga16 1 (2020).
- Kempermann, G., Kuhn, H. G., Gage, F. H. More hippocampal neurons in adult mice living in an enriched environment. Nature. 386 (6624), 493-495 (1997).
- Bruel-Jungerman, E., Laroche, S., Rampon, C. New neurons in the dentate gyrus are involved in the expression of enhanced long-term memory following environmental enrichment. European Journal of Neuroscience. 21 (2), 513-521 (2005).
- Leal-Galicia, P., Romo-Parra, H., Rodríguez-Serrano, L. M., Buenrostro-Jáuregui, M. Regulation of adult hippocampal neurogenesis exerted by sexual, cognitive and physical activity: An update. Journal of Chemical Neuroanatomy. 101, 101667 (2019).
- Trinchero, M. F., Herrero, M., Monzón-Salinas, M. C., Schinder, A. F. Experience-Dependent Structural Plasticity of Adult-Born Neurons in the Aging Hippocampus. Frontiers in Neuroscience. 13, 739 (2019).
- Shors, T. J., et al. Erratum: Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories (Nature (2001) 410 (372-376)). Nature. 414 (6866), 938 (2001).
- Song, H., et al. New neurons in the adult mammalian brain: Synaptogenesis and functional integration. Journal of Neuroscience. 25 (45), 10366-10368 (2005).
- Zhao, C., Teng, E. M., Summers, R. G., Ming, G. L., Gage, F. H. Distinct morphological stages of dentate granule neuron maturation in the adult mouse hippocampus. Journal of Neuroscience. 26 (1), 3-11 (2006).
- Irvine, G. I., Logan, B., Ecket, M., Abraham, W. C. Enriched environment exposure regulates excitability, synaptic transmission, and LTP in the dentate gyrus of freely moving rats. Hippocampus. 16 (2), 149-160 (2006).
- Tashiro, A., Makino, H., Gage, F. H. Experience-specific functional modification of the dentate gyrus through adult neurogenesis: A critical period during an immature stage. Journal of Neuroscience. 27 (12), 3252-3259 (2007).
- Moreno-Jiménez, E. P., et al. Adult hippocampal neurogenesis is abundant in neurologically healthy subjects and drops sharply in patients with Alzheimer's disease. Nature Medicine. 25 (4), 554-560 (2019).
- Cohen, S. J., Stackman, R. W. Assessing rodent hippocampal involvement in the novel object recognition task. A review. Behavioural Brain Research. 285, 105-117 (2015).
- Fagan, J. Memory in the infant. Journal of Experimental Child Psychology. 9 (2), 217-226 (1970).
- Baxter, M. G., et al. I've seen it all before" Explaining age-related impairments in object recognition. Theoretical comment on Burke et al. Behavioral Neuroscience. 124 (5), 706-709 (2010).
- Antunes, M., Biala, G. The novel object recognition memory: Neurobiology, test procedure, and its modifications. Cognitive Processing. 13 (2), 93-110 (2012).
- Ennaceur, A., Delacour, J. A new one-trial test for neurobiological studies of memory in rats. 1: Behavioral data. Behavioural Brain Research. 31 (1), 47-59 (1988).
- Winters, B. D., Forwood, S. E., Cowell, R. A., Saksida, L. M., Bussey, T. J. Double dissociation between the effects of peri-postrhinal cortex and hippocampal lesions on tests of object recognition and spatial memory: Heterogeneity of function within the temporal lobe. Journal of Neuroscience. 24 (26), 5901-5908 (2004).
- Forwood, S. E., Winters, B. D., Bussey, T. J. Hippocampal lesions that abolish spatial maze performance spare object recognition memory at delays of up 48 hours. Hippocampus. 15 (3), 347-355 (2005).
- Paxinos, G., Watson, C. The rat brain in stereotaxic coordinates. , Academic Press. (1997).
- Stoelting Co. Getting started with ANY-maze Setting up and starting work with ANY-maze. , Available from: https://www.braintreesci.com/images/ANYMaze.pdf (2006).
- Stoelting Co. A detailed description of the ANY-maze measures. , Available from: https://www.anymaze.co.uk/a-detailed-description-of-the-any-maze-measures.pdf (2010).
