Name: automatic detection of highly organized theta oscillations in the murine eeg
Uploaded: 2017-03-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 35 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Automatic Detection of Highly Organized Theta Oscillations in the Murine EEG at JoVE.com

The authors would like to thank Dr. Christina Ginkel (German Center for Neurodegenerative Diseases, DZNE) and Dr. Robert Stark (DZNE) for their assistance with animal breeding and animal healthcare. This work was financially supported by the Federal Institute for Drugs and Medical Devices (Bundesinstitut f&#252;r Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM), Bonn, Germany.

모든 동물 실험은 지역 및 기관 동물 관리 협의회 (본 대학교, BfArM, LANUV, 독일)의 지침에 따라 수행 하였다. 또한, 모든 동물 실험은 우수한 법률, 예를 들어 11 월 24 일 1986 년 (6백9분의 86 / EEC)의 유럽 공동체위원회 지침 또는 개별 지역 또는 국가의 법률에 따라 실시 하였다. 특별한 노력이 사용 된 동물의 수뿐만 아니라, 이들의 고통을 최소화 하였다. 1. 동물 주택 및 EEG 촬영 조건 <ol><li> 필터 상부 케이지 하우스 마우스 또는 개별적으로 환기 케이지를 사용합니다. </li><li> 이식 동물과 원격 측정 기록에 적합한 특수 실험실 방에 통풍 캐비닛에 동물 시설에서 쥐를 전송합니다. </li><li> 표준 상태 (22 ° C의 TEM에서, EEG 전극 이식 및 후속 등을 포함하여, 모든 동물 실험을 수행가능한 온도, 12 시간 / 12 시간 명암주기 50 ~ 60 % 상대 습도, 소음 감쇠 등) 18. </li><li> 음식과 물을 광고 무제한으로 클리어 타입 II 폴리 카보네이트 케이지에서 4-3의 그룹의 무선 주파수 송신기 주입, 집 동물 이전. 이 스트레스의 원인과 이후의 실험과 결과를 방해 할 수 있으므로, 개인 마우스를 분리하지 마십시오. </li><li> 오픈 주택 조건을 사용하지만, 대신 실험과 녹음 중에 통풍이 캐비닛을 사용하지 마십시오. </li></ol> 2. Radiotelemetric EEG 전극 이식 및 EEG 녹음 <ol><li> 예를 들어 주입 마약, 예를 들어, ketaminehydrochloride / xylazinehydrochloride (100/10 ㎎ / ㎏, 복강, IP) 또는 흡입 마취제, 이소 플루 란 (17), (18)를 사용하여 마우스를 마취. <ol><li> 이소 플루 란 마취, 유도 C에 마우스를 위치~ 5 %의 이소 플루 란 및 0.8-1 %의 산소 또는 carbogen (5 % CO 2, 95 % O 2)와 hamber. </li><li> 마취의 원하는 깊이를 제어 및 제거 시스템을 사용하여 이소 플루 란으로 실험 노출을 방지하기 위해 동물의 코 / 입에 실리콘 보호구를 놓는다. </li><li> 주 사용 마취제를 사용 예를 들어, esketaminhydrochloride (100 ㎎ / ㎏, IP) 및 xylazinehydrochloride (10 ㎎ / ㎏, IP), 흡입 마취를 사용할 수없는 경우. </li><li> 꼬리 핀치 반사, 발 핀치 반사, 호흡 속도를 확인하여 마취의 깊이를 모니터링합니다. 기관 삽관을 통해 인공 호흡 쥐에서 필요하지 않습니다. </li></ol></li><li> 동물의 뒤쪽에 피하 파우치로 무선 주파수 송신기를 이식. <ol><li> 두피로부터 체모를 제거하고 두 소독제, 즉, 70 % 에탄올 및 요오드 계 스크럽 면도 두피 전처리. </li><li> 메스를 사용하여 만들nucheal 지역 이마에서 두피에 중간 선 절개. </li><li> 목뒤 절개부터 수술 가위 수술 프로브를 사용하여 무딘 절개를 수행하여 동물의 후방 일측에 피하 파우치를 준비한다. </li><li> 피하 주머니에 송신기를 삽입하고 유연한 송신기뿐만 아니라 주머니에 리드의 초과 길이를 입금. 수술 부위와 송신기 임플란트의 오염 방지에 특별한주의를 기울이십시오. 제대로 커튼을 사용하여 비 무균 지역에서 무균 격리. </li></ol></li><li> 정위 프레임, 예를 들면, 컴퓨터 3D 정위 장치의 실험 동물을 놓습니다. 코 클램프과 귀 막대를 사용하여 두개골을 수정합니다. </li><li> 두개골에서 더 조직을 제거하고 두개골 봉합과 craniometrics 랜드 마크, 브레 그마 및 람다를 조명 0.3 % H 2 O 2와 두개골을 전처리. </li><li> 선택의 좌표에 드릴 구멍최대 속도에서 압력이없는 모드에서 고속 신경 외과 드릴을 사용하여 (단계 2.6 참조). 참고 : 압력이없는 시추 피질을 드릴 헤드 손상의 갑작스러운 돌파구를 방지 할 수 있습니다. 개두술를 들어, 신경 외과 고속 드릴을 권장합니다. 0.5 mm, 전극 직경에 따라 - 0.3의 표준 드릴 헤드 직경을 선택합니다. </li><li> 조심스럽게 임피던스 직경 코팅 등 고려하여 전극의 종류를 선택 참고 파릴 렌 코팅 된 텅스텐 또는 스테인레스 전극이 가장 일반적이다. 전극 유형은 실험 조건에 따라 선택되어야한다. 선제 기동으로, 70 % 에탄올을 사용하기 전에 주입에 전극의 끝 부분을 소독. 전극 코팅은 가열 살균을 허용하지 않습니다. </li><li> intrahippocampal CA1 EEG 녹화를 들어, 다음 좌표 stereotaxically 구멍을 드릴 : 브레 그마를, -2 mm를; mediolateral, 1.5 mm (오른쪽 반구); dorsoventral, 1.3 mm (타지t 지역 : cornu의 ammonis (CA1) 피라미드 층). 기준 전극 들어 다음 정위 좌표 소뇌 피질 상기 구멍을 드릴 : 브레 그마, -6.2 mm, mediolateral 0 mm 단계; dorsoventral, 0mm. 참고 : 소뇌는 오히려 침묵하는 뇌 영역 인 것처럼 소뇌 전극하는 pseudoreference 전극 역할을한다. 정위 좌표는 표준 마우스 뇌지도 책에서 유래되었다. </li><li> 전극을 삽입하기 전에, 필요한 길이로 짧게. 기계적 송신기의 스테인레스 스틸 나선형으로 두개 외 전극의 일부를 클립. 참고 :이 시스템에 상당한 소음을 소개 할 수로 납땜은 피해야한다. </li><li> 정위 장치의 수직 암에 전극을 부착하고 상기 정위 좌표에 따라 전극을 삽입합니다. </li><li> 유리 이오노머 시멘트를 사용하여 전극을 수정하고 시멘트가 완전히 경화 될 때까지 기다립니다. </li><li> 두피를 닫습니다비 흡수성 봉합사 5-0 또는 6-0 재료로 오버 및 오버 봉합사를 사용. </li><li> 수술 후 통증 관리를 위해 4 일 연속 포스트 이식을 위해 하루에 한 번 카프로 펜을 (5 ㎎ / ㎏, 피하, 사우스 캐롤라이나) 관리 할 수 ​​있습니다. 그 카프로 펜은 초기 절개 (단계 2.2.2) 이전에 주입해야합니다. </li><li> 녹음 및 / 또는 주입 실험이 시작되는 14 일 전 후 이식 - 동물 (10)에 대한 복구 할 수 있습니다. </li></ol> 세타 진동 및 약리 유도 3. 자발적인 녹음 <ol><li> 자기 스위치를 사용하여 무선 주파수 송신기를 활성화. 수신기 접시에 홈 케이지로 동물을 놓습니다. 적어도 24 ~ 48 시간 동안 장기 해마 EEG 녹음을 수행합니다. 주 : EEG 진폭 장기 녹화 EEG 주파수 특성의 분석은 주기성 세타 진동 의존성 특정 행동 및 그들의 관계에 대한 통찰력을 제공 상세한인지 적 조건 / 작업. 항상 실험 동물의 비디오 모니터링 EEG 녹음을 결합한다. </li><li> 세타 진동 약물 유도, 우레탄 (800 ㎎ / ㎏ IP) 또는 무스 카린 수용체 작용제의 단일 투여 량, 예를 들어 필로 카르 핀 (10 ㎎ / ㎏ IP) arecoline (0.3 ㎎ / ㎏ IP) 또는 옥소 트레 모린의 단일 용량을 투여 (0.03 ㎎ / ㎏의 IP). 주변 무스 카린 반응을 방지하기 위해 N-methylscopolamine (0.5 밀리그램 / kg IP)로 쥐를 전처리. 갓 0.9 %의 NaCl 또는 벨소리 솔루션의 모든 약물을 용해. 참고 : 무스 카린 수용체 작용제의 높은 복용량은 실험 동물에서 발작 유도 될 수 있습니다. 또한 여기에 주어진 용량이 조사에서 마우스 라인 이전 용량 - 효과 연구를 필요로 랜드 마크를 나타내는 것을 고려합니다. 참고 우레탄 보관 및 취급에 적절한 예방 조치를 필요로하는 돌연변이 및 발암 물질이다. </li><li> 아트로핀을 주사 (50 ㎎ / ㎏, IP)은 아트로핀에 민감한 타입 II를 구별하기아트로핀를 구분 유형에서 나는 진동을 THETA. 참고 : 아트로핀 투여 량은 다시 종 - 및 변형에 의존 이전 용량 - 효과 평가가 필요합니다. 아트로핀 분사의 최적 시점은 무스 카린 수용체 작용제의 약물 동력학에 의존한다. 유형 II 세타의 식별을 위해, 아트로핀 주사 1 시간 우레탄 투여 후 좋습니다. </li><li> 전신 약물 투여 이후의 뇌파 기록에 영향을 미치는 글로벌 전사 및 번역 패턴을 변경하는 등, 여러 가지 약물의 후속 응용 프로그램을 피하십시오. 짧은 지속 세타 진동이 또한 tail- 또는 발-끼으로, 감각 자극에 의해 유발 될 수 있습니다. </li><li> 추출 /인가되는 약물의 약동학 개별 연구 프로토콜의 요구를 고려하여 미리 위상 (기준) 및 ASCI 또는 TXT 파일 등 총 EEG 기록에서 포스트 분사 단계의 수출 나타내는 EEG 데이터 세트. </li></ol> 4.EEG 전극 위치의 확인 <ol><li> 배양 챔버에 넣어서 동물을 안락사 100 %의 이산화탄소를 소개한다. 배양 챔버 내의 기존의 공기에 첨가 이산화탄소 분당 챔버 부피 10-30 %의 충전 속도를 사용; 이 동물에 대한 최소한의 스트레스와 빠른 무의식가 발생합니다. </li><li> 호흡 정지가 발생 머 금고 눈 색깔은 2 ~ 3 분 동안 지속되면 챔버에서 마우스를 제거합니다. </li><li> 스테인리스 전극 컷 무선 주파수 송신기 이식편. 가위 단두대를 사용하여 마우스를 목을 벨 및 수술 가위와 집게로 부드러운 조작에 의해 뇌 머리 뼈의 뇌를 제거합니다. </li><li> 밤새 인산염 완충 생리 식염수 (PBS) (PH 7.4)에 4 % 파라 포름 알데히드의 머리를 고정합니다. cryoprotection를 들어, 추가 처리 할 때까지 4 ° C에서 그들을 30 % 포도당에 머리를 전송하고 저장합니다. 참고 : 파라 포름 알데히드는 2012 년 미국 산업 안전 보건 청 (OSHA) 하즈으로 위험한 것으로 간주됩니다ARD 통신 표준 (29 CFR 1910.1200). 필요한 예방 대책을 강구 할 것 : 개인 보호 장비를 사용, 적절한 환기를 확인하고 분진 형성을 피할 수 있습니다. 또한, 점화원을 제거하고 정전기 방전에 대한 예방 조치를 취할. 파라 포름 알데히드는 환경으로 배출 할 수 없습니다. </li><li> 접착제를 사용하여 저온 유지 장치의 조직 홀더에 추출 된 두뇌를 탑재하고 40로 머리를 잘라 - 75 μm의 코로나 조각. 유리 슬라이드에 슬라이스를 마운트 표준 조직 학적 절차를 사용하여 Nissl 블루로 얼룩; 이 절차를 이전의 전극의 위치를 ​​반영하는 분기 유로를 시각화 할 것이다. vibroslicer를 사용하여 원시 뇌에서 관상 조각을 절단하는 것도 가능하다 </li><li> 올바른 EEG 전극의 배치 기준을 충족 만 동물을 통합; CA1 영역에 대해 깊은 전극의 끝은 CA1 피라미드 층 내부 지역화해야합니다. </li></ol><ol><li> 녹음 CA1없이 사전 필터 차단과 적절한 샘플링 속도와 intrahippocampal 뇌파. 주 : 송신기 특정 샘플링 속도는, 상기 EEG 분석의 상위 주파수 한계를 결정한다. </li><li> 분석 소프트웨어를 사용하여 기록 된 데이터를 처리한다. 프로그램 시간 - 주파수 분석 및 분석 방법의 적절한 제어 (그림 5) 20 맞춤 절차에 계산. </li><li> 1 시간 각각의 길이 섹션으로 기록 된 뇌파를 잘라. 계산 시간이 높기 때문에, 고속 컴퓨터 프로세서를 사용한다. 또한, 다수의 커널 (20)에 컴퓨팅을 병렬화 할 수있는 소프트웨어를 사용합니다. </li></ol> 6. EEG 데이터 분석 <ol><li> 진동 주파수와 진폭 모두를 계산하는 복잡한 Morlet 웨이블릿을 이용하여 데이터 세그먼트를 분석한다. 참고 :이 웨이브 (예를 들어, Ψ (x)를 = (π 나)(- 1/2) EXP (2 I π C X) B는 대역폭 파라미터는 중심 주파수 C를 인 EXP (-x 2 / B), 그리고 허수 부)는 종종 EEG을 연구 문헌에서 적용된 데이터는 주파수 및 시간 (23), (24) 모두에서 최적의 해상도를 보장하고있다. </li><li> 아직 충분한 시간 해상도를 무시하지 않으면 서, 특히 중량이 주파수 해상도는 0.1 Hz의 레벨에 주파수의 차이를 구별 할 수있는 대역폭 및 중심 주파수가 파라미터 설정을 사용한다. 참고 : 감마 대역에서의 연결 과정이 25 짧은 지속하고,이 또한 세타 리듬에 대한 진정한 보유 할 수 있습니다. 따라서, 분석 방법은 적절한 시간 해상도를 고려해야합니다. </li><li> 상기 따라서 일반적인 델타 포함 0.1 Hz의 스텝 사이즈, 12 Hz에서 - 0.2의 주파수 범위에서 EEG 데이터를 분석Ta 및 알파 주파수 범위이다. </li><li> 세타 진동의 표준 육안 검사를 대체 할 수있는 세타 주파수 아키텍처의 정교화를위한 자동화 된, 복잡한 분석 도구를 설정; 이 절차는 세타 검출 방식 (TDM)이라고한다. </li><li> 세타 주파수 범위 (3.5-8.5 Hz) 단위로 최대 진폭의 지수 및 2.5의 각각의 시간 윈도우에 대한 상한 델타 주파수 범위에서의 최대 진폭 (2-3.4 Hz에서)를 계산. 참고 : 세타 진동이 발생하는 경우 측정이 결정으로이 지수의 값은 역할을한다. 세타 주파수 대역의 정의를 분석하도록 기능적 상태 신경 해부학 회로 / 시스템에 따라 달라질 수있다. </li><li> 이 세그먼트 동안 계산 된 비율이 1.5 이상이면 &quot;, 세타 진동 시대 &#39;로 세그먼트를 분류. 주 :이 최대 세타 진폭 관련 2.5의 EEG 동안 상부 델타 대역의 진폭보다 50 % 이상 높은 것을 보장분절. 비율이 사용되는 라인 및 / 또는 종에 따라 적응을해야 할 수도 있습니다. 2.5 (S)의 간격이 일정한 잡음 에포크의 위양성 탐지 방지 세타 발진에 대한 최소 지속 기간을 나타내고, 출판물 (19), (26)의 범위를 정의 내에있다. 생리 학적으로 관련 델타 활성이 높은 세타 활동 중에 적신 느린 파 수면 중에, 예를 들면, 비 - 쎄타 에포크 동안 했으므로 상부 델타 주파수 대역을 제어 대역으로 작용한다. </li><li> 매 1 시간 섹션에 대해이 절차를 반복; 따라서, 모든 섹션 2.5의 각각의 길이가 1,440 EEG 세그먼트로 구성되어 있습니다. </li><li> 통계적 식별 세타 발진 에포크의 데이터를 평가한다. </li><li> 검출 세타 시대의 총 지속 시간의 통계를 계산; 별개의 또는 사전 정의 된 그룹; 이러한 빛 / 어둠으로주기; 그리고 다른 매개 변수를 설정합니다. 참고 : Statistics 등 t 검정, ANOVA 또는 MANOVA 변수에 따라, 그룹의 수, 조건을 포함 할 수있다 </li><li> 검출 세타 에포크의 진폭의 통계를 계산하지만 세타 주파수 범위에서 (3.5-8.5 Hz에서). </li><li> 검출 세타 에포크의 빈도의 통계를 평가하지만 세타 주파수 범위에서 (3.5-8.5 Hz에서). 주 : 쎄타 에포크의 세타 주파수 세타 에포크의 최대 진폭 세타 속하는 주파수로 정의된다. </li></ol>

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

The authors have nothing to disclose.

세타 활동은 전신 신경 생리학 중앙 관련이있다. 이는, 특히 그것이 특정 행동인지의 상태와 관련이 해마, 다양한 뇌 영역에서 관찰 될 수있다. 또한, 해마 세타는 약리학 아트로핀에 민감한 타입 II와 아트로핀를 구분 형 I 세타로 분화 될 수있다. 타입 I은 걷기 또는 실행 운동에 관련 될 것으로 생각되는 27, 28, 29, <sup c...

뇌의 세타 활동은, 2 각성,주의, 자발적 운동, 탐색 행동, 주의력 행동, 학습 및 메모리, 체성 감각 통합, 빠른 안구 운동 (REM) 등 다양한인지 및 기능 상태, 1 잠과 관련이있다. 원칙적으로, 리듬 기업으로 세타 활동은 다양한 뇌 영역에서 발생 될 수 있으며, 높은 세타 진동으로 조직과 동기화됩니다. 아래에서는 세타 작동 / septohippocampal 시스템 (3), (4) 내에서 발생되는 진동의 정량 분석에 초점을 맞출 것이다. 격막 내에서 GABA 성, 글루타메이트 성 및 콜린성 뉴런 프로젝트 해마와 세타 진동 행동의 개시 및 유지 관리에 기여한다. 해마 세타 진동 즉, 격막 개시 여부에 대한 지속적인 논의가있다, </em&gt; 해마 내의 중격 심박-해마 동자 모델 (이론 extrahippocampal) 또는 본질 (intrahippocampal 이론) 5, 6, 7. 에 관계없이 원산지, 해마 세타 진동은 특히 형질 전환 마우스 모델에서, 년 동안 관심의 초점이되고있다. 이러한 모델은 깊은 EEG 전극 이식을위한 구체적인 행동인지 작업 8 하에서 해마 세타 진동의 기록을 허용. 해마 세타 진동은 자연에서 이기종입니다. 세타 진동 소위 이원 이론에 기초하여, 하나는 아트로핀에 민감한 타입 II 쎄타 및 아트로핀 - 둔감 형 I 세타 9, 10, 11 사이를 구별 할 수있다. 후자는 일반적으로 무스 카린 M에 의해 유도 될 수있다 (1) / M <sUB&gt; 3 수용체 아고 니스트, 예 arecoline, 필로 카르 핀, 우레탄. 그러나 우레탄 무스 카린 활성 이외에, 다른 이온 채널 엔티티에 복잡한 효과를 발휘 다중 표적 약물이다. 타입 II 세타 들어, 무스 카린 통로는 M 1의 활성화 / M (3) 및 후속 G의 Q / 11 (Gα) 1/4 β 포스 포 리파제 C의 활성화 - 매개 (PLCβ 1/4), 이노시톨 trisphosphate (INSP 3)를 포함 , diacylglycerole (DAG), 칼슘, 단백질 키나제 C (PKC). thetagenesis에서 PLCβ 1 PLCβ (4)의 역할을하여 녹아웃 연구에서 입증되었다 PLCβ1 - / - 및 PLCβ4 - / - 세타 발진 12, 13, 14의 전체 또는 현저한 감쇠 손실을 나타내는 마우스. 추가 M 1, M 3, M (5) 다운 스트림 대상 (차상기 무스 카린 신호 캐스케이드의 nnels / 전류) 등의 전압 의존성 K + 채널 (K 7 절)를 통해 M 형 K + 채널 (K M) 등 다양한 컨덕턴스를 포함 과분극의 K + 채널 (KS AHP) 후 느린; 산에 민감한 K + 채널 (작업 1이 / 3) TWIK 관련 아마도 통해 K + 채널 (K 누수) 누출; 아마 나 + 누출 채널을 통해 양이온 전류 (I의 CAT), (NALCN); 나는 h를 과분극과 주기적 뉴클레오티드 문이 채널 (HCN)를 통해. 또한, M 2 / M 4 아세틸 콜린 수용체 (AChRs)는 K + 3.1 (3.1 IR K)를 채널 안쪽으로 정류기 방해 및 정류기 안쪽으로 K + 15 3.2 (3.2 IR K)를 채널로보고되었다. 현재 시판 분석 소프트웨어 (P, MV 2) 빠른 FFT 기반 주파수 분석, 예를 들면, 전원의 분석을 허용또는 전력 스펙트럼 밀도 (PSD, 2 MV / Hz로). 전력 또는 세타 주파수 범위의 전력 스펙트럼 밀도 (PSD) 분석은 활성 글로벌 개요를 제공한다. 그러나,인지 행동 관련 세타 활동에 대한 상세한 통찰력을 얻기 위해, 높은 조직 세타 진동의 분석이 필수적이다. 고도로 조직화 세타 진동의 평가는 신경 퇴행성 질환 및 신경 정신 분야의 중앙 중요하다. 대부분의 실험 질환 연구는 경막 외 표면 및 깊은 뇌내 뇌파를 기록하는 고도로 정교한 신경 외과 접근법을 이용하여 형질 전환 마우스 모델에서 수행된다. 이러한 기술은 모두 테더 시스템 16 radiotelemetric 설정 (17), (18)을 포함한다. 세타 진동 장기 기록 조건 하에서 자발적 행동 관련 세타 진동으로 기록 될 수있다. 또한, 세타 진동은 RECO 될 수 있습니다약물 유도를 다음뿐만 아니라 행동이나인지 작업에 또는 꼬리 곤란 등의 감각 자극에 동물의 노출을 다음 rded. 초기 세타 진동이 Csicsvari 등의 알에 의해 기술 된 특징을 접근한다. 19. 오랜 EEG 녹음에 적합하지 않습니다 - (50 분 15) 저자는 단기 세타 분석을위한 반 자동화 된 도구를 설계했습니다. 여기에 설명 된 우리의 방법은,&gt; 48 시간 20 장기적 EEG 기록의 분석을 허용한다. Csicsvari 등은. 열은 또한 세타 - 델타 비율 지칭하지만 고도로 조직화 세타 진동의 측정을위한 임계 값이 제공되지 않는다. 델타와 세타 범위 정의는 우리의 주파수 범위 정의를 일치합니다. 명시 적으로 언급되지 않는 한 우리는 FFT 기반 방법 Csicsvari 동부 등에 의해 사용되는 것을 가정한다. 세타 델타 주파수 대역의 전력을 계산한다. 이우리는 훨씬 더 높은 정밀도로 생성 된 주파수 스케일 다수 (Δ 주파수 (F) = 0.05 Hz의 스텝)에 대하여 웨이블릿 기반의 진폭을 계산 이후 다시 분명히, 우리의 방법과 다르다. - 개별적으로 분석 EEG 에포크의 기간은 우리의 정의와 유사하다. Klausberger 등은. 도 21은 또한 장기간의 EEG 레코딩의 분석 세타 델타 비율을 사용한다. 그러나, 우리의 접근 방식에 비해 세 가지 주요 차이가있다 : ⅰ) 뇌파 시대의 기간은, 더 이상 즉, 최소 6 s의는; ⅱ) 세타 델타 비 우리 임계치보다 높고, 서로 다른 주파수 범위의 정의와 관련되는, 4로 설정되고; 및 ⅲ) 전원 정의 (특히 매우 짧은 시간 윈도우에 대해 높은 정밀도 부족 대해 FFT 방식에 기초 할 가능성이 S, 즉, 250 Hz의 주파수)로 진동 5 사이클. 이러한 경우에서, 웨이블릿 기반의 절차를 더 권장된다.캐플란 등의 연구. 세타 델타 전력 비율을 무시하면서 22 단독 세타 전력을 계산 하였다. 따라서, 캐플란 22은 높거나 낮은 델타 수반인지 세타 풍부한 프로세스를 구별 할 수없는 접근. 다음 프로토콜에서, 우리는 확실하게 쥐에서 해마 EEG 녹화에서 매우 조직 세타 진동을 분석하기 위해 분석 웨이블릿 기반의 접근 방식을 제시한다. 이 절차가 자동으로 동작하기 때문에, 이것은 대용량 데이터 세트 장기적 EEG 측정에 적용 할 수있다.

<table><tbody><tr><td>Carprofen (Rimadyl VET - Injektionsl&amp;ouml;sung)</td><td>Pfizer</td><td>PZN 0110208208</td><td>20ml</td></tr><tr><td>binocular surgical magnification microscope</td><td>Zeiss Stemi 2000</td><td>0000001003877, 4355400000000, 0000001063306, 4170530000000, 4170959255000, 4551820000000, 4170959040000, 4170959050000</td><td></td></tr><tr><td>Dexpanthenole (Bepanthen Wund- und Heilsalbe)</td><td>Bayer</td><td>PZN: 1578818</td><td></td></tr><tr><td>drapes (sterile)</td><td>Hartmann</td><td>PZN 0366787</td><td></td></tr><tr><td>70% ethanol</td><td>Carl Roth</td><td>9065.5</td><td></td></tr><tr><td>0.3% / 3% hydrogene peroxide solution</td><td>Sigma</td><td>95321</td><td>30% stock solution</td></tr><tr><td>gloves (sterile)</td><td>Unigloves</td><td>1570</td><td></td></tr><tr><td>dental glas ionomer cement</td><td>KentDental /NORDENTA</td><td>957 321</td><td></td></tr><tr><td>heat-based surgical instrument sterilizer</td><td>F.S.T.</td><td>18000-50</td><td></td></tr><tr><td>high-speed dental drill</td><td>Adeor</td><td>SI-1708</td><td></td></tr><tr><td>Inhalation narcotic system (isoflurane)</td><td>Harvard Apparatus GmbH</td><td>34-1352, 10-1340, 34-0422, 34-1041, 34-0401, 34-1067, 72-3044, 34-0426, 34-0387, 34-0415, 69-0230</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Baxter 250 ml</td><td>PZN 6497131</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>Pfizer</td><td>PZN 07506004</td><td></td></tr><tr><td>Lactated Ringer&#039;s solution (sterile)</td><td>Braun</td><td>L7502</td><td></td></tr><tr><td>Nissl staining solution</td><td>Armin Baack</td><td>BAA31712159</td><td></td></tr><tr><td>pads (sterile)</td><td>ReWa Krankenhausbedarf</td><td>2003/01</td><td></td></tr><tr><td>Steel and tungsten electrodes parylene coated</td><td>FHC Inc., USA</td><td>UEWLGESEANND</td><td></td></tr><tr><td>stereotaxic frame</td><td>Neurostar</td><td>51730M</td><td>ordered at Stoelting</td></tr><tr><td>(Stereo Drive-New Motorized Stereotaxic)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>tapes (sterile)</td><td>BSN medical GmbH &amp;amp; Co. KG</td><td>626225</td><td></td></tr><tr><td>TA10ETA-F20</td><td>DSI</td><td>270-0042-001X</td><td>Radiofrequency transmitter 3.9 g, 1.9 cc, input voltage range &amp;plusmn; 2.5 mV, channel bandwidth (B) 1 - 200 Hz, nominal sampling rate (f) 1,000 Hz (f = 5B) temperature operating range 34 - 41 &amp;deg;C warranted battery life 4 months</td></tr><tr><td>TL11M2-F20EET</td><td>DSI</td><td>270-0124-001X</td><td>Radiofrequency transmitter 3.9 g, 1.9 cc, input voltage range &amp;plusmn; 1.25 mV, channel bandwidth (B) 1 - 50 Hz, nominal sampling rate (f) 250 Hz (f = 5B) temperature operating range 34 - 41 &amp;deg;C warranted battery life 1.5 months</td></tr><tr><td>Vibroslicer 5000 MZ</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>5000-005</td><td></td></tr><tr><td>Xylazine (Rompun)</td><td>Bayer</td><td>PZN: 1320422</td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks Inc.</td><td></td><td>programming, computing and visualization software</td></tr><tr><td>SPSS</td><td>IBM</td><td></td><td>statistical analysis software</td></tr></tbody></table>

automatic detection of highly organized theta oscillations in the murine eeg

세타 활동은 septohippocampal 시스템에서 생성되는 깊은 intrahippocampal 전극 이식 뇌파 (EEG) radiotelemetry 또는 테더 시스템 접근법을 사용하여 기록 될 수있다. 약리학, 해마 세타는 (이원론 이론 참조) 이기종이며, 유형 I과 유형 II 세타로 분화 될 수있다. 이러한 각각의 EEG 아형은 장애 세타 활동을 초래할 수와 같은 알츠하이머, 구조 및 septohippocampal 시스템의 기능 변경과 같은 신경 퇴행성 질환 등에 각성, 탐사, 학습과 기억, 높은 통합 기능, 특정인지 및 행동 상태에 관련 / 진동. 해마 EEG의 표준 정량 분석은 고속 푸리에 변환 (FFT) 기반의 주파수 분석을 포함한다. 그러나이 과정은 특히 일반 및 높은 조직 세타 진동에 세타 활동에 대한 세부 정보를 제공하지 않습니다. DETA를 얻기 위해서는해마에서 매우 조직 세타 진동에 ILED 정보, 우리는 새로운 분석 방법을 개발했습니다. 이러한 접근법은 고도로 조직화 세타 진동 및 주파수 특성의 기간의 시간과 비용 효율적인 정량화를 허용한다.

세타 활성은 중추 신경계 (CNS) 영역의 넓은 범위에서 기록 될 수있다. 여기서, 우리는 쥐의 해마에서 세타 진동의 분석을 제시한다. 이러한 진동은 다른 행동 및인지 상태 동안 발생할 수 있습니다. 매우 모두 자발적인 장기, 작업 관련 단기 및 약리학 적으로 유발 조건에서 세타 진동을 분석하는 것이 좋습니다. 도 1은 제어 조건의 대표 intrahippocampal CA1의 ...

Watch this Scientific Journal Video about Automatic Detection of Highly Organized Theta Oscillations in the Murine EEG at JoVE.com

Automatic Detection of Highly Organized Theta Oscillations in the Murine EEG

Theta activity in the hippocampus is related to specific cognitive and behavioral stages. Here, we describe an analytical method to detect highly-organized theta oscillations within the hippocampus using a time-frequency (i.e., wavelet analysis)-based approach.

쥐 EEG에서 매우 조직 된 세타 진동의 자동 감지

Theta activity is generated in the septohippocampal system and can be recorded using deep intrahippocampal electrodes and implantable ...

automatic-detection-highly-organized-theta-oscillations-murine

Research

JoVE Journal

Behavior

9.1K 조회수.  University of Cologne. Theta activity in the hippocampus is related to specific cognitive and behavioral stages. Here, we describe an analytical method to detect highly-organized theta oscillations within the hippocampus using a time-frequency (i.e., wavelet analysis)-based approach.

비디오: Automatic Detection of Highly Organized Theta Oscillations in the Murine EEG

EEG Mu Rhythm in Typical and Atypical Development

Electroencephalography (EEG) is an effective, efficient, and noninvasive method of assessing and recording brain activity. Given the excellent temporal resolution, EEG can be used to examine the neural response related to specific behaviors, states, or external stimuli. An example of this utility is the assessment of the mirror neuron system (MNS) in humans through the examination of the EEG mu rhythm. The EEG mu rhythm, oscillatory activity in the 8-12 Hz frequency range recorded from centrally located electrodes, is suppressed when an individual executes, or simply observes, goal directed actions. As such, it has been proposed to reflect activity of the MNS. It has been theorized that dysfunction in the mirror neuron system (MNS) plays a contributing role in the social deficits of autism spectrum disorder (ASD). The MNS can then be noninvasively examined in clinical populations by using EEG mu rhythm attenuation as an index for its activity. The described protocol provides an avenue to examine social cognitive functions theoretically linked to the MNS in individuals with typical and atypical development, such as ASD.&#160;

Assessment of the EEG mu rhythm provides a unique methodology for examining brain activity and when combined with behaviorally based assays, can be a powerful tool for elucidating aspects of social cognition, such as imitation, in clinical populations.

일반 및 비정형 개발에 EEG 뮤 리듬

Electroencephalography (EEG) is an effective, efficient, and noninvasive method of assessing and recording brain activity. Given the excellent temporal ...

연구

의학

Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System

Many progressive neurologic diseases in humans, such as epilepsy, require pre-clinical animal models that slowly develop the disease in order to test interventions at various stages of the disease process. These animal models are particularly difficult to implement in immature rodents, a classic model organism for laboratory study of these disorders. Recording continuous EEG in young animal models of seizures and other neurological disorders presents a technical challenge due to the small physical size of young rodents and their dependence on the dam prior to weaning. Therefore, there is not only a clear need for improving pre-clinical research that will better identify those therapies suitable for translation to the clinic but also a need for new devices capable of recording continuous EEG in immature rodents. Here, we describe the technology behind and demonstrate the use of a novel miniature telemetry system, specifically engineered for use in immature rats or mice, which is also effective for use in adult animals.

Here we demonstrate the use of a wireless enabling technology for electroencephalogram (EEG) in neonatal rodent models of human disease. With telemetry, there are no encumbering connections, thus allowing natural behaviors.

신기원 무선 송신기 시스템을 사용하여 인간의 질병의 작은 설치류 모델에서 장기 연속 뇌파 모니터링

Many progressive neurologic diseases in humans, such as epilepsy, require pre-clinical animal models that slowly develop the disease in order to test ...

신경과학

Non-restraining EEG Radiotelemetry: Epidural and Deep Intracerebral Stereotaxic EEG Electrode Placement

Implantable EEG radiotelemetry is of central relevance in the neurological characterization of transgenic mouse models of neuropsychiatric and neurodegenerative diseases as well as epilepsies. This powerful technique does not only provide valuable insights into the underlying pathophysiological mechanisms, i.e., the etiopathogenesis of CNS related diseases, it also facilitates the development of new translational, i.e., therapeutic approaches. Whereas competing techniques that make use of recorder systems used in jackets or tethered systems suffer from their unphysiological restraining to semi-restraining character, radiotelemetric EEG recordings overcome these disadvantages. Technically, implantable EEG radiotelemetry allows for precise and highly sensitive measurement of epidural and deep, intracerebral EEGs under various physiological and pathophysiological conditions. First, we present a detailed protocol of a straight forward, successful, quick and efficient technique for epidural (surface) EEG recordings resulting in high-quality electrocorticograms. Second, we demonstrate how to implant deep, intracerebral EEG electrodes, e.g., in the hippocampus (electrohippocampogram). For both approaches, a computerized 3D stereotaxic electrode implantation system is used. The radiofrequency transmitter itself is implanted into a subcutaneous pouch in both mice and rats. Special attention also has to be paid to pre-, peri- and postoperative treatment of the experimental animals. Preoperative preparation of mice and rats, suitable anesthesia as well as postoperative treatment and pain management are described in detail.

Non-restraining EEG radiotelemetry is a valuable methodological approach to record in vivo long-term electroencephalograms from freely moving rodents. This detailed protocol describes stereotaxic epidural and deep intracerebral electrode placement in different brain regions in order to obtain reliable recordings of CNS rhythmicity and CNS related behavioral stages.

비 금지 EEG Radiotelemetry : 경막 외 및 깊은 뇌내 정위 EEG 전극 위치

Implantable EEG radiotelemetry is of central relevance in the neurological characterization of transgenic mouse models of neuropsychiatric and ...

Tuning in the Hippocampal Theta Band In Vitro: Methodologies for Recording from the Isolated Rodent Septohippocampal Circuit

This protocol outlines the procedures for preparing and recording from the isolated whole hippocampus, of WT and transgenic mice, along with recent improvements in methodologies and applications for the study of theta oscillations. A simple characterization of the isolated hippocampal preparation is presented whereby the relationship between internal hippocampal theta oscillators is examined together with the activity of pyramidal cells, and GABAergic interneurons, of the cornu ammonis-1 (CA1) and subiculum (SUB) areas. Overall, we show that the isolated hippocampus is capable of generating intrinsic theta oscillations in vitro and that rhythmicity generated within the hippocampus can be precisely manipulated by optogenetic stimulation of parvalbumin-positive (PV) interneurons. The in vitro isolated hippocampal preparation offers a unique opportunity to use simultaneous field and intracellular patch-clamp recordings from visually-identified neurons to better understand the mechanisms underlying theta rhythm generation.

Tuning in the Hippocampal Theta Band In Vitro: Methodologies for Recording from the Isolated Rodent Septohippocampal Circuit

Here, we present a protocol for recording rhythmic neuronal network theta and gamma oscillations from an isolated whole hippocampal preparation. We describe the experimental steps from extraction of the hippocampus to details of field, unitary and whole-cell patch clamp recordings as well as optogenetic pacing of the theta rhythm.

Hippocampal 쎄타 밴드의 튜닝<em&gt; 체외에서</em&gt; : 격리 된 설치류 Septohippocampal Circuit에서 기록하는 방법론

This protocol outlines the procedures for preparing and recording from the isolated whole hippocampus, of WT and transgenic mice, along with recent ...

Interictal High Frequency Oscillations Detected with Simultaneous Magnetoencephalography and Electroencephalography as Biomarker of Pediatric Epilepsy

Crucial to the success of epilepsy surgery is the availability of a robust biomarker that identifies the Epileptogenic Zone (EZ). High Frequency Oscillations (HFOs) have emerged as potential presurgical biomarkers for the identification of the EZ in addition to Interictal Epileptiform Discharges (IEDs) and ictal activity. Although they are promising to localize the EZ, they are not yet suited for the diagnosis or monitoring of epilepsy in clinical practice. Primary barriers remain: the lack of a formal and global definition for HFOs; the consequent heterogeneity of methodological approaches used for their study; and the practical difficulties to detect and localize them noninvasively from scalp recordings. Here, we present a methodology for the recording, detection, and localization of interictal HFOs from pediatric patients with refractory epilepsy. We report representative data of HFOs detected noninvasively from interictal scalp EEG and MEG from two children undergoing surgery.
The underlying generators of HFOs were localized by solving the inverse problem and their localization was compared to the Seizure Onset Zone (SOZ) as this was defined by the epileptologists. For both patients, Interictal Epileptogenic Discharges (IEDs) and HFOs were localized with source imaging at concordant locations. For one patient, intracranial EEG (iEEG) data were also available. For this patient, we found that the HFOs localization was concordant between noninvasive and invasive methods. The comparison of iEEG with the results from scalp recordings served to validate these findings. To our best knowledge, this is the first study that presents the source localization of scalp HFOs from simultaneous EEG and MEG recordings comparing the results with invasive recordings. These findings suggest that HFOs can be reliably detected and localized noninvasively with scalp EEG and MEG. We conclude that the noninvasive localization of interictal HFOs could significantly improve the presurgical evaluation for pediatric patients with epilepsy.

High Frequency Oscillations (HFOs) have emerged as presurgical biomarkers for the identification of the epileptogenic zone in pediatric patients with medically refractory epilepsy. A methodology for the noninvasive recording, detection, and localization of HFOs with simultaneous scalp electroencephalography (EEG) and magnetoencephalography (MEG) is presented.

Crucial to the success of epilepsy surgery is the availability of a robust biomarker that identifies the Epileptogenic Zone (EZ). High Frequency ...

Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the neurogenesis of EEG is still very limited. Local field potentials (LFPs) recorded via a multi-laminar microelectrode can provide a more detailed account of simultaneous neural activity across different cortical layers in the neocortex, but the technique is invasive. Combining EEG and LFP measurements in a pre-clinical model can greatly enhance understanding of the neural mechanisms involved in the generation of EEG signals, and facilitate the derivation of a more realistic and biologically accurate mathematical model of EEG. A simple procedure for acquiring concurrent and co-localized EEG and multi-laminar LFP signals in the anesthetized rodent is presented here. We also investigated whether EEG signals were significantly affected by a burr hole drilled in the skull for the insertion of a microelectrode. Our results suggest that the burr hole has a negligible impact on EEG recordings.

This protocol describes a simple method for concurrent recording of co-localized electroencephalography (EEG) and multi-laminar local field potential in an anesthetized rat. A burr hole drilled in the skull for the insertion of a microelectrode is shown to produce negligible distortion of the EEG signal.

공동 화 된 Electroencephalography 및 설치류에서 로컬 필드 가능성의 동시 녹음

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

Optogenetic Entrainment of Hippocampal Theta Oscillations in Behaving Mice

Extensive data on relationships of neural network oscillations to behavior and organization of neuronal discharge across brain regions call for new tools to selectively manipulate brain rhythms. Here we describe an approach combining projection-specific optogenetics with extracellular electrophysiology for high-fidelity control of hippocampal theta oscillations (5-10 Hz) in behaving mice. The specificity of the optogenetic entrainment is achieved by targeting channelrhodopsin-2 (ChR2) to the GABAergic population of medial septal cells, crucially involved in the generation of hippocampal theta oscillations, and a local synchronized activation of a subset of inhibitory septal afferents in the hippocampus. The efficacy of the optogenetic rhythm control is verified by a simultaneous monitoring of the local field potential (LFP) across lamina of the CA1 area and/or of neuronal discharge. Using this readily implementable preparation we show efficacy of various optogenetic stimulation protocols for induction of theta oscillations and for the manipulation of their frequency and regularity. Finally, a combination of the theta rhythm control with projection-specific inhibition addresses the readout of particular aspects of the hippocampal synchronization by efferent regions.

We describe the use of optogenetics and electrophysiological recordings for selective manipulations of hippocampal theta oscillations (5-10 Hz) in behaving mice. The efficacy of the rhythm entrainment is monitored using local field potential. A combination of opto- and pharmacogenetic inhibition addresses the efferent readout of hippocampal synchronization.

Optogenetic 쥐 행동에 Hippocampal 세타 진동의 유입

Extensive data on relationships of neural network oscillations to behavior and organization of neuronal discharge across brain regions call for new tools ...

Recording Spatially Restricted Oscillations in the Hippocampus of Behaving Mice

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed electrical field of a large volume of brain tissue, extracting information about local activity is challenging. Studying neuronal microcircuits, however, requires a reliable distinction between truly local events and volume-conducted signals originating in distant brain areas. Current source density (CSD) analysis offers a solution for this problem by providing information about current sinks and sources in the vicinity of the electrodes. In brain areas with laminar cytoarchitecture such as the hippocampus, one-dimensional CSD can be obtained by estimating the second spatial derivative of the LFP. Here, we describe a method to record multilaminar LFPs using linear silicon probes implanted into the dorsal hippocampus. CSD traces are computed along individual shanks of the probe. This protocol thus describes a procedure to resolve spatially restricted neuronal network oscillations in the hippocampus of freely moving mice.

This protocol describes the recording of local field potentials with multi-shank linear silicon probes. Conversion of the signals using current source density analysis allows the reconstruction of local electrical activity in the mouse hippocampus. With this technique, spatially restricted brain oscillations can be studied in freely moving mice.

행동 하는 쥐의 해 마에서 진동 제한 공간 기록

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed ...

Multi-system Monitoring for Identification of Seizures, Arrhythmias and Apnea in Conscious Restrained Rabbits

Patients with ion channelopathies are at a high risk of developing seizures and fatal cardiac arrhythmias. There is a higher prevalence of heart disease and arrhythmias in people with epilepsy (i.e., epileptic heart.) Additionally, cardiac and autonomic disturbances have been reported surrounding seizures. 1:1,000 epilepsy patients/year die of sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). The mechanisms for SUDEP remain incompletely understood. Electroencephalograms (EEG) and electrocardiograms (ECG) are two techniques routinely used in the clinical setting to detect and study the substrates/triggers for seizures and arrhythmias. While many studies and descriptions of this methodology are in rodents, their cardiac electrical activity differs significantly from humans. This article provides a description of a non-invasive method for recording simultaneous video-EEG-ECG-oximetry-capnography in conscious rabbits. As cardiac electrical function is similar in rabbits and humans, rabbits provide an excellent model of translational diagnostic and therapeutic studies. In addition to outlining the methodology for data acquisition, we discuss the analytical approaches for examining neuro-cardiac electrical function and pathology in rabbits. This includes arrhythmia detection, spectral analysis of EEG and a seizure scale developed for restrained rabbits.

Using simultaneous video-EEG-ECG-oximetry-capnography, we developed a methodology to evaluate the susceptibility of rabbit models to develop provoked arrhythmias and seizures. This novel recording system establishes a platform to test the efficacy and safety of therapeutics and can capture the complex cascade of multi-system events that culminate in sudden death.

의식 억제 토끼에서 발작, 부정맥 및 무호흡증의 식별을위한 다중 시스템 모니터링

Patients with ion channelopathies are at a high risk of developing seizures and fatal cardiac arrhythmias. There is a higher prevalence of heart disease ...

Selective Manipulation of Theta Oscillations in a Mouse Model

Source: Bender, F. et al., <a href="https://app.jove.com/v/57349">Optogenetic Entrainment of Hippocampal Theta Oscillations in Behaving Mice.</a> J. Vis. Exp (2018)
This video demonstrates a protocol to modulate theta oscillations in a genetically engineered mouse model with light-sensitive ion channels in its GABAergic medial septum neurons. By delivering light pulses to the hippocampus, the protocol aims to synchronize neuronal activity and generate theta oscillations, which are recorded as local field potentials.

마우스 모델에서 Theta Oscillations의 선택적 조작

All procedures involving animal models have been reviewed by the local institutional animal care committee and the JoVE veterinary review board.
PV-Cre ...