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Method Article
This protocol describes simultaneous measurement of electroretinogram and visual evoked potentials in anesthetized rats.
The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the electrical responses of the retina to light stimulation, while the VEP measures the corresponding functional integrity of the visual pathways from the retina to the primary visual cortex following the same light event. The ERG waveform can be broken down into components that reflect responses from different retinal neuronal and glial cell classes. The early components of the VEP waveform represent the integrity of the optic nerve and higher cortical centers. These recordings can be conducted in isolation or together, depending on the application. The methodology described in this paper allows simultaneous assessment of retinal and cortical visual evoked electrophysiology from both eyes and both hemispheres. This is a useful way to more comprehensively assess retinal function and the upstream effects that changes in retinal function can have on visual evoked cortical function.
Medição do eletrorretinograma (ERG) e visual potencial evocado (VEP) fornecem avaliações quantitativas úteis da integridade da via visual. O ERG mede as respostas eléctricas do retina para a estimulação pela luz, enquanto o VEP mede a integridade funcional correspondente das vias visuais da retina para o córtex visual primário seguindo o mesmo evento de luz. Este manuscrito descreve um protocolo para a gravação e análise das respostas do ERG e VEP em um modelo de laboratório comumente usado, o rato.
O ERG fornece um índice da integridade funcional de um número de classes principais de células da retina quantificando resposta elétrica bruta da retina para um flash de luz. Uma série coordenada de fluxos iônicos iniciado pelo aparecimento de luz e compensar, produzir mudanças detectáveis na tensão que pode ser medido por meio de eletrodos de superfície colocados fora do olho. A forma de onda resultante representa a combinação de um SEries de componentes bem definidas, diferindo na amplitude, tempo e frequência. Um corpo substancial de investigação tem demonstrado que estes componentes são relativamente bem conservada entre muitos retina de vertebrados e que os componentes podem ser separados uns dos outros. Ao seleccionar criteriosamente as condições de estímulo (stimulus flash, fundo, intervalo interstimulus) e escolher características específicas da forma de onda composta para analisar se pode ter a certeza de voltar uma medida de um grupo específico de células da retina 1,2. Estas características são a base da utilidade e, portanto, as aplicações difundidas do ERG como uma medida não-invasiva da função retina. Este manuscrito incide sobre a metodologia para a medição do ERG e analisar suas características para retornar informações sobre alguns dos principais classes de células na retina, nomeadamente fotorreceptores (o componente PIII), células bipolares (o componente PII) e células ganglionares da retina (o positivo limiar de resposta escotópica ou pstr).
O VEP proporciona um ensaio da resposta cortical à luz; primeiro proveniente da retina e posteriormente comunicadas em série através do nervo óptico, trato óptico, tálamo (núcleo geniculado lateral, LGN) e radiação óptica para a área do córtex V1 3. Em roedores, a maioria (90-95%) de fibras do nervo óptico de cada olho decussate 4 e inervam o cérebro médio contralateral. Ao contrário do ERG, é como ainda não é possível atribuir diferentes componentes da VEP às classes de células específicas, 5 muda, assim, em qualquer lugar ao longo da via visual pode afetar a forma de onda VEP. No entanto, o VEP é uma medida não-invasivo útil do desempenho visual e integridade da via visual. A VEP, quando usado em conjunto com o ERG, pode proporcionar uma avaliação mais completa do sistema visual (ou seja, a retina / via visual).
registos de ERG e VEP pode ser realizada de forma isolada ou em combinação, dependendo da aplicação. A metodologia descrita neste artigo permite a avaliação simultânea de eletrofisiologia visual evocado retina e cortical de ambos os olhos e ambos os hemisférios em ratos anestesiados. Esta é uma maneira útil para avaliar de forma mais abrangente a função da retina e os efeitos a montante que as mudanças na função da retina pode ter em função cortical evocado visual.
Todos os procedimentos experimentais foram realizados de acordo com o Código australiano de Prática para o Cuidado e Utilização de animais para fins científicos, estabelecido pela National Health and Medical Research Council na Austrália. apuramento de Ética foi obtido a partir da Universidade de Melbourne, Faculdade de Ciências, Comitê de Ética Animal (número de aprovação 0.911.322,1).
1. Pré-implantação de VEP crônica Eletrodos
Nota: Se os sinais ERG e VEP simultâneos devem ser recolhidos os animais devem ser implantados cirurgicamente com VEP eléctrodos, pelo menos, uma semana antes para sinalizar coleção.
2. ERG e VEP Recording
Forma de Onda | A energia da luz estímulo (cd.sm log -2) | Número de repetições | intervalo interstimulus (seg) |
STR | -6,24 | 20 | 2 |
STR | -5,93 | 20 | 2 |
STR | -5.6 | 20 | 2 |
STR | -5,33 | 20 | 2 |
Rod b-ondas | -4,99 | 10 | 2 |
Rod b-ondas | -4,55 | 10 | 2 |
Rod b-ondas | -4,06 | 5 | 5 |
Rod b-ondas | -3,51 | 5 | 5 |
Rod b-ondas | -3,03 | 1 | 15 |
Rod b-ondas | -2.6 | 1 | 15 |
Rod b-ondas | -1,98 | 1 | 15 |
a- Mixed / b-ondas | -1.38 | 1 | 30 |
a- Mixed / b-ondas | -0,94 | 1 | 30 |
Flash 1: média de 20 /-ondas b a- misto: VEP | -0,52 | 20 | 5 |
(90 segundos antes do próximo) | |||
Flash 1: média de 20 /-ondas b a- misto: VEP | 0,04 | 20 | 5 |
(120 segundos antes do próximo) | |||
Flash 1: média de 20 /-ondas b a- misto: VEP | 0.58 | 20 | 5 |
(180 seg antes do próximo) | |||
Flash 1: média de 20 /-ondas b a- misto: VEP | 1.2 | 20 | 5 |
(180 seg antes do próximo) | |||
Flash 1: média de 20 /-ondas b a- misto: VEP | 1,52 | 20 | 5 |
(180 seg antes do próximo) | |||
Cone a- / b-ondas | 1,52 | 4 | 0,5 |
Tabela 1. ERG e VEP Protocolo de gravação usando uma variedade de estímulo Energia. Apresentações de estímulo progresso de dim (superior) para (inferior) flashes luminosos, com suficiente intervalo inter-estímulos para garantir a adaptação escuro. No final do protocolo, a repetição de quatro pisca com curto intervalo de tempo é apresentada para induzir a resposta mediada cone.
3. Análise do ERG formas de onda
Nota: a análise do ERG e VEP foi descrito em pormenor anteriormente 3,9,10 A.seções a seguir fornecem uma visão geral.
4. Analise de VEP formas de onda
O ERG uma onda (> -1,38 log cd.sm -2), b-ondas (> - 4,99 log cd.sm -2) STRs (<- 4,99 log cd.sm -2) e os PEVs (> - 0,52 cd.sm log -2) foram gravadas simultaneamente (Figura 1 e 3). No flashes muito fraca, a STR positivo (pstr) é visto em cerca de 110 milissegundos após o flash, e uma STR negativo (NSTR) a cerca de 220 ms (Figuras 1 e 2). Um ERG com um grande da onda b, picos entre 50 a 100 ms...
O ERG e VEP são medidas objetivas da função visual da retina eo córtex, respectivamente. A vantagem de gravação simultânea é que uma visão mais abrangente de toda a via visual é oferecida. Especificamente, as informações complementares na sua avaliação simultânea poderia fornecer uma definição mais clara do local da lesão na via visual (por exemplo, para distúrbios com sobreposição ERG ainda distinta VEP manifestações 18, quando neuropatia óptica pode co-existir com atrofia ce...
The authors have no disclosures relevant to this work.
Funding for this project was provided by the National Health and Medical Research Council (NHMRC) 1046203 (BVB, AJV) and Melbourne Neuroscience Institute Fellowship (CTN).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Alligator clip | generic brand | HM3022 | Stainless steel 26 mm clip for connecting VEP screw electrodes to cables |
Bioamplifier | ADInstruments | ML 135 | For amplifying ERG and VEP signals |
Carboxymethylcellulose sodium 1.0% | Allergan | CAS 0009000-11-7 | Viscous fluid for improving signal quality of the active ERG electrode |
Carprofen 0.5% | Pfizer Animal Health Group | CAS 53716-49-7 | Proprietary name: Rimadyl injectable (50 mg/mL). For post-surgery analgesia, diluted to 0.5% (5 mg/mL) in normal saline |
Chlorhexadine 0.5% | Orion Laboratories | 27411, 80085 | For disinfecting surgical instruments |
Circulating water bath | Lauda-Königshoffen | MGW Lauda | For maintaining body temperature of the anesthetized animal during surgery and electrophysiological recordings |
Dental amalgam | DeguDent GmbH | 64020024 | For encasing the electrode-skull assembly to make it more robust |
Dental burr | Storz Instruments, Bausch and Lomb | #E0824A | A miniature drill head of ~0.7mm diameter for making a small hole in the skull over each hemisphere to implant VEP screws |
Drill | Bosch | Dremel 300 series | An automatic drill for trepanning |
Electrode lead | Grass Telefactor | F-E2-30 | Platinum cables for connecting silver wire electrodes to the amplifier |
Faraday Cage | custom-made | Ensures light proof to maintain dark adaptation. Encloses the Ganzfeld setup to improve signal to noise ratio | |
Gauze swabs | Multigate Medical Products Pty Ltd | 57-100B | For drying the surgical incision and exposed skull surface during surgery |
Ganzfeld integrating sphere | Photometric Solutions International | Custom designed light stimulator: 36 mm diameter, 13 cm aperture size | |
Velcro | VELCRO Australia Pty Ltd | VELCRO Brand Reusable Wrap | Hook-and-loop fastener to secure the electrodes and the animal on the recording platform |
Isoflurane 99.9% | Abbott Australasia Pty Ltd | CAS 26675-46-7 | Proprietary Name: Isoflo(TM) Inhalation anaaesthetic. Pharmaceutical-grade inhalation anesthetic mixed with oxygen gas for VEP electrode implant surgery |
Ketamine | Troy Laboratories | Ilium Ketamil | Proprietary name: Ketamil Injection, Brand: Ilium. Pharmaceutical-grade anesthetic for electrophysiological recording |
Luxeon LEDs | Phillips Lighting Co. | For light stimulation twenty 5 watt and one 1 watt LEDs. | |
Micromanipulator | Harvard Apparatus | BS4 50-2625 | Holds the ERG active electrode during recordings |
Needle electrode | Grass Telefactor | F-E2-30 | Subcutaneously inserted in the tail to serve as the ground electrode for both the ERG and VEP |
Phenylephrine 2.5% minims | Bausch and Lomb | CAS 61-76-7 | Instilled with Tropicamide to achieve maximal dilation for ERG recording |
Povidone iodine 10% | Sanofi-Aventis | CAS 25655-41-8 | Proprietory name: Betadine, Antiseptic to prepare the shaved skin for surgery 10%, 500 mL |
Powerlab data acquisition system | ADInstruments | ML 785 | Controls the LEDs |
Proxymetacaine 0.5% | Alcon Laboratories | CAS 5875-06-9 | For corneal anaesthesia during ERG recordings |
Saline solution | Gelflex | Non-injectable, for electroplating silver wire electrodes | |
Scope Software | ADInstruments | version 3.7.6 | Simultaneously triggers the stimulus via the Powerlab system and collects data |
Silver (fine round wire) | A&E metal | 0.3 mm | Used to make active and inactive ERG electrodes, and the inactive VEP electrode |
Stainless streel screws | MicroFasterners | 0.7 mm shaft diameter, 3 mm in length to be implanted over the primary visual cortex and serve as the active VEP electrodes | |
Stereotaxic frame | David Kopf | Model 900 | A small animal stereotaxic instrument for locating the primary visual cortices according to Paxinos & Watson's 2007 rat brain atlas coordinates |
Surgical blade | Swann-Morton Ltd. | 0206 | For incising the area of skin overlaying the primary visual cortex to implant the VEP electrodes |
Suture | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co.,Ltd | 3-0 silk braided suture non-absorbable, for skin retraction during VEP electrode implantation surgery | |
Tobramycine eye ointment 0.3% | Alcon Laboratories | CAS 32986-56-4 | Proprietary name: Tobrex. Prophylactic antibiotic ointment applied around the skin wound after surgery |
Tropicamide 0.5% | Alcon Laboratories | CAS 1508-75-4 | Proprietary name: 0.5% Mydriacyl eye drop, Instilled to achieve mydriasis for ERG recording |
Xylazine | Troy Laboratories | Ilium Xylazil-100 | Pharmaceutical-grade anesthetic for electrophysiological recording |
Pipette tip | Eppendorf Pty Ltd | 0030 073.169 | Eppendorf epTIPS 100 - 5000 mL, for custom-made electrodes |
Microsoft Office Excel | Microsoft | version 2010 | spreadsheet software for data analysis |
Lethabarb Euthanazia Injection | Virbac (Australia) Pty Ltd | LETHA450 | 325 mg/mL pentobarbital sodium for rapid euthanazia |
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