25 Ocak 2016
Serbest davranan farelerde elektroensefalogram (EEG) ve elektromiyogram (EMG) kaydı, davranış ve fizyolojiyi uyku ve uyanıklık ile ilişkilendirmek için kritik bir adımdır. Burada açıklanan deneysel protokol, farelerde EEG ve EMG kayıtlarını elde etmek için kablo tabanlı bir sistem sağlar.
Bu poligrafik kayıt prosedürünün genel amacı, farelerin uyanık durumunu belirlemek ve uyanıklık, hızlı göz hareketi uykusu veya hızlı olmayan göz hareketi uykusunda geçirilen süreyi ölçmektir. Bu yöntem, davranış ve fizyolojiyi davranan hayvanlarda kortikal nöronların aktivitesi ile ilişkilendirmeye çalışan hemen hemen her sinirbilim alanındaki temel soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, çok sayıda düğüm, elektroensefalogram ve elektromiyogram kaydedebilmesi ve optik fiberler ve infüzyon kanülleri gibi diğer beyin implantları ile birleştirilebilmesidir.
Bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi çok önemlidir, çünkü elektrotun implantasyonunun düzgün bir şekilde yapılması gerekir ve elektrotun kalitesi fiziksel durumları değerlendirmek için son derece kritiktir. Prosedürü göstermek, laboratuvarımdan bir doktora sonrası araştırmacı olan Yohko Takata olacak. Başlamadan önce, tüm cerrahi aletleri sıcak boncuk sterilizatöründe sterilize edin.
Farenin bir ayak parmağı kıstırmasıyla uyuşturulduğu onaylandıktan sonra, baş ve boyundaki tüyleri tıraş edin. Ardından, evi stereotaksik çerçeveye sabitleyin ve kafayı iki kulak çubuğu arasına sabitleyin. Ardından, kuruluğu önlemek için gözlere oftalmik merhem sürün.
Tıraşlı cildi alkol ve iyot bazlı keselerle temizlemeye devam edin. Ardından, kafatasını ortaya çıkarmak için bir neşter ile orta hat boyunca kesin ve cerrahi alanı açık tutmak için klipsler kullanarak cildi yana sabitleyin. 0,8 milimetre matkapla bir karbür kesici kullanarak iki delik açın.
Frontal kortikal alanın üzerine bir delik açın. İkinci deliği sağ hemisferin parietal bölgesinin üzerine koyun. Ardından, bir kuyumcu tornavidası kullanarak paslanmaz çelik EEG kayıt vidalarını deliklere vidalayın.
Korteks üzerinde epidural konumlandırma elde etmek için vidaları sadece iki ila iki buçuk tur ile yerleştirin. Vidalar takıldıktan sonra kıpırdatmamalıdır. Bu çok önemli.
Şimdi, elektrot düzeneğini pimler yukarı bakacak şekilde kafatasına sabitleyin. Elektrotlar düz bir şekilde takılmalıdır. Elektrotun konumunu sabitlemeye yardımcı olması için bir pamuklu çubuk kullanın ve elektrodu siyanoakrilat ve ardından diş çimentosu kullanarak yapıştırın.
Daha sonra, trapezde küçük delikler açın ve EMG elektrodunu bu deliklere yerleştirin. Daha sonra cildi 0,1 milimetre çapında ipek iplikle dikin. Şimdi, fareyi stereotaksik çerçeveden çıkarın ve bir ısı yastığının üzerine yerleştirin.
Fareye intraperitoneal ampisilin ve meloksikam enjeksiyonları yapın ve fareyi sternal yaslanma durumunu geri kazanana kadar izleyin. Ardından, fareyi tek başına barındırın. Elektrotları implante ettikten bir hafta sonra, fareyi ses geçirmez bir kayıt odasındaki deneysel bir kafese aktarın.
Fare üzerindeki EEG/EMG elektrot düzeneğini bir kayma halkasına bağlı bir kayıt kablosuna sabitleyin. AD dönüştürücü kablosunu bir EEG/EMG sinyal filtresine bağlayın amplifier kayma halkasına bağlı. Sinyali 128 hertz dijital sinyale dönüştürmek için bir AD dönüştürücü kullanın ve son olarak sinyali bir bilgisayara kaydedin.
Fareyi kayıt odasında iki ila üç gün boyunca alışkanlık haline getirin. EEG / EMG kaydı ilaç uygulamalarını içeriyorsa, ilaç verilenlere her gün fareyi nazikçe tutun. Ardından, EEG / EMG kayıt yazılımını başlatın.
Başlamak için Veri dosyası bilgileri sekmesine tıklayın ve Dosya adının yanındaki kutuya tıklayın. Bir dosya adı girin ve Kaydet'i tıklayın. Ardından, Kayıt koşulu sekmesinden, kaydedilmesi gereken tüm EEG / EMG kanallarını seçin.
Ayrıca, bu sekmenin altındaki Örnekleme frekansını seçin. Şimdi, Kanal bilgileri sekmesinde, seçilen kanalların düzgün görüntülenip görüntülenmediğini kontrol edin. Onaylandıktan sonra, önce Zamanlayıcı ayarı sekmesini seçerek kaydı başlatın.
Ardından, EEG ve EMG'yi görüntülemek için monitöre tıklayın. Sinyaller doğru görüntüleniyorsa, Ana Zamanlayıcı alanında kaydın başlangıcı ve bitişi için saati ayarlayın. Ardından, izlemek Kaydı başlatmak için düğmesine basın.
Şimdi, sinyalleri birkaç gün boyunca temel koşullar ve farklı tedavi koşulları altında kaydedin. Deney bittiğinde, fareyi pentobarbital ile ötenazi yapın. EEG/EMG analizi için yazılımı başlatın.
Bir KCD dosyası olan EEG/EMG ham verilerini açın. Uyku sekmesine tıklayın ve Dönem süresini 10 saniye olarak ayarlayın. Ardından, EEG ve EMG'nin genliklerine dayanarak ve EEG'nin güç spektral analizine dayalı olarak tüm on saniyelik dönemleri otomatik olarak üç aşamaya puanlamak için Çoklu taramayı seçin.
Ardından, EEG için FFT koşulu sekmesine tıklayın. Orada, güç spektral analizi için parametreleri ayarlayın. EEG'nin her iki saniyesine karşılık gelen 256 referans noktası kullanın, hamming penceresi işlevini kullanın ve dönem başına ortalama beş spektrum kullanın.
Ardından Tamam'a tıklayın.Şimdi, otomatik taramayı başlatmak için Taramayı Başlat'a tıklayın. Ardından, bir RAF dosya biçiminde kaydedilen depolanan verileri açın ve otomatik taramanın sonuçlarını kontrol edin. Gerektiğinde, standart kriterleri karşılamıyorsa sonuçları düzeltin.
Bir düzeltme yapmak için, yanlış puanlanmış bir dönem üzerinde farenin sol düğmesini tıklayın ve basılı tutun ve imleci yanlış puanlanmış dönemler dizisi boyunca sürükleyin. Farenin sol düğmesini bırakın ve açılır pencerede doğru davranış durumunu seçin. Temel koşullar altında, fareler gece doğalarıyla tutarlı net bir sirkadiyen uyku-uyanıklık ritmi sergilediler.
12 saatlik ışık periyodu boyunca, fareler ortalama 6.7 saat NREM uykusu ve 0.9 saat REM uykusu aldı. Oysa 12 saatlik karanlık dönemlerinde uyanıklık baskındı. Diğer ölçümler de kaydedildi.
Bunlar, uyku dönemi dağılımını, ortalama sürelerini ve her uyanık durum için aşama geçişlerini içeriyordu. NREM ve REM uykusu için EEG güç spektrumları, REM uykusu için altı ila 10 hertz arasındaki bir güç yoğunluğuna kıyasla, NREM uykusu için 0,5 ila dört hertz frekans aralığında güçlü bir EEG güç yoğunluğu gösterir. Kafeinin uyku üzerindeki etkisini değerlendirmek için, C57 siyah 6 fareye bir gün bir araçla, ertesi gün kafein uygulandı.
İntraperitoneal kafein enjeksiyonları, ışık döngüsünün erken saatlerinde verildi. Beklendiği gibi, kayıt kafeinin farelerde uyanıklık miktarını artırdığını ortaya koydu. Enjeksiyondan sonraki üç saat boyunca uyanıklıkta üç kat artış meydana geldi.
Bir kez ustalaştıktan sonra, elektrot implantasyon prosedürü 20 dakikadan daha kısa sürede yapılabilir. EEG verilerinin 24 saatlik bir süre için skorlanması ve düzeltilmesi yaklaşık 30 dakika içinde yapılabilir. Bu videoyu izledikten sonra, farelerde elektroensefalogram ve elektromiyogram kaydının nasıl ayarlanacağını ve bir hayvanın uyanık veya ne kadar süre uyanık olduğunu ve ne kadar süre uyuduğunu nasıl değerlendireceğinizi iyi anlamış olmalısınız.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Bu makale, serbestçe hareket eden farelerin uyanıklık durumunu EEG ve EMG ölçümleri aracılığıyla değerlendirmek için kullanılan bir poligrafik kayıt prosedürünü detaylandırmaktadır. Bu yöntem, araştırmacıların davranışı ve fizyolojiyi uyku durumlarıyla ilişkilendirmesine olanak tanıyarak kortikal nöronların aktivitesi hakkında bilgiler sağlar.
Preklinik modellerde uyku-uyanıklık durumlarının doğru değerlendirilmesi, davranışsal fenotipleri altta yatan nöral aktiviteyle ilişkilendirerek MSS hedefli ilaç adaylarının risklerini azaltmak için gereklidir. Bu poligrafik kayıt yöntemi, serbestçe hareket eden farelerde uyanıklık durumlarının kantitatif ve boylamsal olarak izlenmesine olanak tanıyarak, uyku modülasyonu yapan bileşiklerin mekanistik validasyonunu destekler. Teknik, hedef etkileşiminden fonksiyonel çıktıya kadar translasyonel süreklilik sağlayarak erken keşif süreçlerindeki devam/durdur kararlarına temel oluşturur.
Bu yöntem, hipotez testinden öncü bileşik optimizasyonuna kadar olan keşif sürecine entegre olarak, nöropsikiyatrik ilaç geliştirmede moleküler müdahale ile davranışsal çıktı arasında köprü kuran fizyolojik okumalar sağlar.