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.

Tüm hayvan deneyleri yerel ve kurumsal Hayvan Bakımı Konseyi (Bonn Üniversitesi, BfArM, LANUV, Almanya) kurallarına göre gerçekleştirildi. Buna ek olarak, tüm hayvan deneyleri üstün mevzuat, örneğin, 24 Kasım 1986 (86/609 / EEC) Avrupa Toplulukları Konseyi Direktifi, ya da bireysel, bölgesel veya ulusal mevzuata uygun olarak yürütülmüştür. Özel bir çaba kullanılan hayvanların sayısı ve aynı zamanda bunların acı en aza indirmek için yapıldı. 1. Hayvan Konut ve EEG Kayıt Koşulları <ol><li> Filtre üstü kafeslerinde Ev fareleri veya ayrı ayrı havalandırılan kafesleri kullanın. </li><li> implante hayvanlar ve telemetrik kayıtlar için uygun özel laboratuvar odalarında havalandırılan dolapları hayvan tesisinden fareler aktarın. </li><li> standart koşullar (22 ° C TEM ile EEG elektrot implantasyonu ve daha sonra bantlar dahil olmak üzere tüm hayvan deney gerçekleştirmesıcaklık, 12 saat / 12 saat ışık-karanlık döngüsü,% 50-60 bağıl nem, gürültü azaltımı, vb) 18. </li><li> Gıda ve su ad libitum net tip II polikarbonat kafeslerde, 4 - 3 gruplar halinde radyofrekans verici implantasyonu, ev hayvanları önce. Bu strese neden ve sonraki deneyler ve sonuçları ile müdahale gibi, bireysel fareler izole etmeyin. </li><li> açık barınma koşullarının kullanmak, ancak bunun yerine deney ve kayıt sırasında havalandırılmış dolapları kullanmayın. </li></ol> 2. radiotelemetrik EEG Elektrot Yerleştirilmesi ve EEG Kayıtlar <ol><li> Örneğin enjeksiyon narkotik, ör ketaminehydrochloride / xylazinehydrochloride (100/10 mg / kg, periton boşluğu içine, ip) ya da inhalasyon uyuşturucu, izofluran 17, 18 kullanılarak fareler anestezi. <ol><li> izofluran narkoz, bir indüksiyon c içine fare konumlandırmak% 4-5 izofluran ve 0,8-1% oksijen veya karbojen (% 5 CO2 ve% 95 O 2) ile hamber. </li><li> anestezi istenen derinliği kontrol etmek ve bir atma sistemi kullanarak izofluran deneyi maruz kalmasını önlemek için hayvanın burun / ağız bir silikon yüz maskesi yerleştirin. </li><li> Enjekte edilebilir anestetikler, örneğin kullanımı, esketaminhydrochloride (100 mg / kg, ip) ile xylazinehydrochloride (10 mg / kg, ip), inhalasyon anestezisi mevcut değilse. </li><li> Kuyruk tutam refleks, ayak tutam refleks ve solunum hızını kontrol ederek anestezi derinliği izleyin. Entübasyon yoluyla suni solunum farelerde gerekli olmadığını unutmayın. </li></ol></li><li> Hayvanın sırtında bir deri altı kese içine radyofrekans verici implant. <ol><li> Derisi vücut saç kaldırmak ve iki dezenfektanlar, yani% 70 etanol ve iyot bazlı fırçalama ile traş kafa derisi ön işleme tabi. </li><li> Bir neşter kullanılarak, yapmaknucheal bölgeye alından kafa derisi üzerinde orta hat kesi. </li><li> ense insizyon başlayarak, cerrahi makas veya cerrahi sonda kullanılarak künt diseksiyon gerçekleştirerek hayvanın arka bir tarafında bir deri altı torba hazırlar. </li><li> deri altı kese içine vericiyi yerleştirin ve esnek verici yanı sıra kese içine açar aşırı uzunluğunu mevduat. cerrahi bölgeye ve verici implantın kirlenmesini önleyen özel dikkat. Düzgün örtüler kullanılarak steril olmayan alanlardan steril izole eder. </li></ol></li><li> Stereotaksik çerçeve, örneğin, bilgisayarlı 3D stereotaksik cihaz üzerinde deneysel hayvan yerleştirin. Bir burun kıskacı ve kulak çubukları kullanarak kafatası sabitleyin. </li><li> Kafatasından daha fazla doku kaldırmak için ve kranial sütürler ve craniometrics işaretlerini, bregma ve lambda aydınlatmak için% 0.3 H 2 O 2 ile kafatası ön işleme tabi. </li><li> seçim koordinatlarında delik açınMaksimum hızda bir basınç serbest modunda yüksek hızlı nöroşirürji matkap kullanarak (adım 2.6 bakınız). NOT: Basınç serbest delme korteks delici kafasının ve hasar ani bir atılım önler. Bir kraniotomi için bir beyin cerrahisi yüksek hızlı matkap tavsiye edilir. 0,5 mm, elektrot çapına bağlı olarak - 0.3 standart matkap kafalı çaplarını seçin. </li><li> Dikkatle empedans, çap, kaplama, vb göz önüne alındığında, elektrot türünü seçin Not: Parylene kaplanmış tungsten veya paslanmaz çelik elektrotlar en yaygın olanlarıdır. Elektrot tipi deney ihtiyaçlarına göre seçilmelidir. Bir önleyici bir manevra olarak,% 70 etanol kullanılarak implantasyon öncesinde elektrot uçları sterilize. elektrot kaplama ısı sterilizasyonu için izin vermediğini unutmayın. </li><li> intrahipokampal CA1 EEG kayıtları için aşağıdaki koordinatları stereotaxically bir delik: bregma, -2 mm; mediolateral, 1,5 mm (sağ hemisfer); dorsoventral 1.3 mm (Küçük kalkant bölge: cornu ammonis (CA1) piramidal tabakası). referans elektrot için aşağıdaki stereotaksik koordinatlarda serebellar korteks üzerinde bir delik: bregma, -6.2 mm, mediolateral, 0 mm; dorsoventral, 0 mm. NOT: beyincik oldukça sessiz beyin bölgesi olarak serebellar elektrot, bir pseudoreference elektrot olarak hizmet vermektedir. stereotaksik koordinatlar standart fare beyin atlas elde edilmiştir. </li><li> Elektrotların sokulmasından önce, gerekli uzunlukta bunları kısaltır. Mekanik vericinin paslanmaz çelik sarmalın elektrodun ekstrakranial kısmını klibi. NOT: Bu sistemde önemli bir parazite gibi Lehimleme kaçınılmalıdır. </li><li> stereotaksik cihazın dikey koluna elektrodu takın ve yukarıda belirtilen stereotaksik koordinatlarına göre elektrot yerleştirin. </li><li> Cam iyonomer çimento kullanarak elektrotları düzeltmek ve çimento tamamen sertleşene kadar bekleyin. </li><li> derisini kapatınemilmeyen 5-0 veya 6-0 sütür materyali ile aşırı ve üzerinde sütür kullanarak. </li><li> Ameliyat sonrası ağrı tedavisinde, 4 gün üst üste post-implantasyon için günde bir kez Birleşik Devletlerde köpekler (5 mg / kg, deri altından, sc) yönetmek. Bu karprofen ilk kesi (adım 2.2.2) önce enjekte edilmelidir unutmayın. </li><li> kayıtları ve / veya enjeksiyon deneyleri çalıştırılmadan önce 14 gün sonra implantasyon - hayvanlar 10 kurtarmak için izin verin. </li></ol> Teta Oscillations ve Farmakolojik İndüksiyonunun 3. Spontan Kayıtlar <ol><li> Manyetik anahtarını kullanarak radyofrekans verici etkinleştirin. Alıcı plaka üzerinde evde kafes ile hayvan yerleştirin. En az 24-48 saat süreyle uzun vadeli hipokampal EEG kayıtları yapın. NOT: EEG genlik ve uzun vadeli kayıtların EEG frekans özelliklerinin analizi sirkadiyen teta salınımlarının bağımlılık ve spesifik davranışsal ve onların dernek haline ayrıntılı fikir verirbilişsel koşullar / görevler. Her zaman deney hayvanlarının video izleme EEG kayıtları birleştirir. </li><li> teta salınımların farmakolojik indüksiyonu için, üretan (800 mg / kg ip) veya bir muskarinik reseptör agonistlerinin, tek bir doz, örneğin pilokarpin (10 mg / kg ip), arekolin gibi (0.3 mg / kg ip) veya oksotremorin tek bir dozunun uygulanması (0.03 mg / kg ip). periferal muskarinik reaksiyonları önlemek için, N-metilskopolaminin (0.5 mg / kg ip) ile fareler ön muamele. Taze% 0.9 NaCl veya Ringer çözeltisi içinde tüm ilaçları çözülür. Not: muskarinik reseptör agonistlerinin daha yüksek dozajlar deney hayvanlarında nöbet indüksiyon neden olabilir. Ayrıca burada verilen dozlar soruşturması kapsamında fare hattında önceki doz-etki çalışmaları gerektiren işaretlerini temsil ettiğini düşünün. Not üretan ve depolanması sırasında uygun önlemleri gerektiren bir mutajen ve kanserojen olduğunu. </li><li> Atropin enjekte (50 mg / kg, ip) atropin duyarlı tip II ayırt etmek içinatropin-duyarsız tip I salınımlar, teta. NOT: atropin dozu tekrar türlerin ve zorlanma bağlıdır ve önceki doz-etki değerlendirme gerektirir. atropin enjeksiyonu optimal zaman noktası muskarinik reseptör agonistlerinin farmakodinamik bağlıdır. tip II teta tanımlanması için, atropin enjeksiyonu 1 saat üretan uygulamadan sonra tavsiye edilir. </li><li> sistemik ilaç idaresi sonraki EEG kayıtları etkileyen küresel transkripsiyonel ve translasyonel desenleri, değiştirir gibi birçok ilaç müteakip uygulama önlemek için deneyin. kısa süreli teta salınımları aynı zamanda bagaj veya pençe sıkıştığı olarak, duyusal uyaranlar tarafından uyarılan olabilir unutmayın. </li><li> Özü / uygulamalı ilaçların farmakokinetiğini ve bireysel çalışma protokolü taleplerini göz önünde bulundurarak ön faz (başlangıç) ve ASCI veya TXT dosyaları gibi toplam EEG kaydı post-enjeksiyon aşamasının ihracat temsilcisi EEG veri setleri. </li></ol> 4.EEG Elektrot Yerleştirme Doğrulama <ol><li> bir kuluçka odasına yerleştirerek hayvanları Euthanize ve% 100 karbondioksit tanıtmak. kuluçka odasında mevcut havaya eklenen karbondioksit ile dakika başına odası hacminin% 10-30 bir dolgu hızını kullanın; Bu hayvanlara en az stres ile hızlı bilinç neden olur. </li><li> solunum yolları tıkanırsa ve soluk bir göz rengi 2-3 dakika boyunca devam kez odasından fareyi çıkarın. </li><li> paslanmaz çelik elektrotlar kesin ve radyofrekans verici eksplantasyona. makas veya bir giyotin kullanarak fare başını kesmek ve cerrahi makas ve forseps ile yumuşak manipülasyon neurocranium gelen beyin kaldırmak. </li><li> gece boyunca, fosfat tamponlu salin (PBS) (pH 7.4) içinde% 4 paraformaldehid içinde beyinleri düzeltildi. donmaya karşı koruma sağlamak için, daha sonra işlenene kadar 4 ° C &#39;de onları% 30 glükoz beyinleri transferi ve depolar. NOT: Paraformaldehyde 2012 OSHA Haz tehlikeli olarak kabul edilirard Haberleşme Standart (29 CFR 1910.1200). gerekli tedbirleri almak: Kişisel koruyucu ekipman kullanımı, uygun havalandırma sağlamak ve toz oluşumunu önlemek. Buna ek olarak, Ateşleme kaynaklarını ortadan kaldırmak ve statik boşalmaya karşı gerekli tedbirleri almak. Paraformaldehyde çevreye bırakılmamalıdır olmamalıdır. </li><li> bir yapıştırıcı kullanılarak bir kriyostat doku tutucu çıkarılan beyin takın ve 40 içine beyinleri kesilmiş - 75 mikron koronal kesitler. cam slaytlar üzerine dilimleri monte ve standart histolojik prosedür kullanılarak Nissl mavi ile leke; Bu prosedür, önceki elektrot pozisyonunu yansıtır şube kanalı görselleştirmek olacaktır. Bir vibroslicer kullanarak yerel beyin koronal kesitler kesilmiş da mümkün olduğunu not </li><li> Doğru EEG elektrot yerleştirme kriterlerini karşılayan yalnızca hayvanların dahil; CA1 bölgesi için, derin elektrot ucu CA1 piramidal katmanının içinde lokalize edilmelidir. </li></ol><ol><li> Kayıt CA1 a priori filtre cut-off uygun bir örnekleme oranı ile intrahipokampal EEG. NOT: Verici özgü olan örnekleme oranı, EEG analizi üst frekans limitini belirler. </li><li> bir analiz yazılımı ile kaydedilen verileri işlemek. Program zaman-frekans analizleri ve analiz yöntemleri yeterli kontrolü (Şekil 5) 20 ısmarlama prosedürleri ile hesaplamalar. </li><li> 1 saat, her bir uzunluğa sahip bölümler halinde EEG kesin. hesaplama zamanı yüksek olduğu için, hızlı bilgisayar işlemcileri kullanın. Ayrıca, birden çok çekirdekler 20 bilgisayar parallelize bir yazılım faydalanmak. </li></ol> 6. EEG Veri Analizi <ol><li> sıklığını ve salınımların genliği hem de hesaplamak için karmaşık bir Morlet dalgacık veri kesimleri analiz edin. NOT: Bu dalgacık (ör Ψ (x) = (π b)(- 1/2) exp (2 i π c x) b bant genişliği parametre merkez frekansı c exp (-x 2 / b), ve i sanal birim) sık sık EEG incelemek için literatürde tatbik edilmiştir veri, bu frekans ve zaman 23, 24, hem de optimum çözünürlüğü garanti olarak. </li><li> hala yeterli bir zaman çözünürlüğü ihmal değil iken, özellikle ağırlıkları frekans çözünürlüğü 0.1 Hz düzeyinde frekans farklılıkları ayırt etmek için bir bant genişliği parametresi ve orta frekans ayarını kullanın. NOT: gama bandında nöronal süreçler 25 kısa sürelidir ve bu da teta ritimleri için de geçerlidir tutabilir. Böylece, analitik yaklaşım yeterli zamansal çözünürlüğe düşünmek gerekir. </li><li> Böylece tipik bir Delta, 0.1 Hz adım boyutu ile, 12 Hz - 0.2 arasındaki bir frekans aralığında EEG verileri analizta ve alfa frekans aralıkları. </li><li> Teta salınımlar standart görsel denetim yerine teta frekans mimarisinin hazırlanması için otomatik, karmaşık analitik aracı kurmak; Bu prosedür, teta algılama yöntemi (TDM) olarak adlandırılır. </li><li> teta frekans aralığı (3,5-8,5 Hz) maksimum genlik bölüm ve 2.5 s her zaman pencereleri için üst delta frekans aralığında maksimum genlik (2-3,4 Hz) hesaplayın. NOT: Bir teta salınım oluştu eğer bir önlem karar olarak, bu sayının değeri vermektedir. teta frekans aralığının tanımı analiz edilecek fonksiyonel devlet ve nöroanatomik devresi / sistemine bağlı olarak değişebilir. </li><li> Bu kesimi sırasında hesaplanan oran 1.5 üzerinde ise &quot;osilasyonel çağı&quot; olarak bir segment sınıflandırır. NOT: Bu en fazla teta genliği, ilgili 2,5-S EEG boyunca üst ö bandında genlik en az% 50 daha yüksek olduğunu garantisegmenti. oran kullanılan hat ve / veya türüne göre adaptasyon gerekebilir unutmayın. 2.5 sn aralık belli gürültülü dönemini yalancı pozitif algılamaları engeller, bir teta salınımı için asgari süreyi temsil eder ve diğer yayınlar 19, 26 aralık tanımları içinde yer almaktadır. fizyolojik ilgili delta aktivitesi yüksek teta aktivitesi sırasında nemlendirilmiş olan yavaş dalga uykusu sırasında, örneğin, olmayan teta dönemini sırasında görünür, çünkü üst delta frekans aralığı kontrol frekans bandı olarak hizmet vermektedir. </li><li> Her 1 saat bölüm için bu işlemi tekrarlayın; Bu nedenle, her bölüm, 2.5 s, her uzunluklarında 1.440 EEG parçadan oluşur. </li><li> İstatistiksel tespit teta salınım dönemlerini verileri değerlendirmek. </li><li> tespit teta dönemini toplam süresi kez istatistiklerini hesaplayınız; farklı veya önceden tanımlanmış grupları; Böyle aydınlık / karanlık olarak çevrimleri; ve diğerleri parametreleri. NOT: Amerikaampüller vb t-testi, ANOVA, MANOVA veya değişken bağlı grupların sayısını, koşullar içerebilir </li><li> tespit teta dönemlere genliği istatistikleri hesaplamak, ancak teta frekans aralığında (3,5-8,5 Hz). </li><li> tespit teta dönemlere sıklığı istatistikleri değerlendirmek, ancak teta frekans aralığında (3,5-8,5 Hz). NOT: Bir teta çağın teta frekans teta çağın en teta genlik ait frekansı olarak tanımlanır. </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.

Teta aktivitesi sistemik Nörofizyolojideki merkezi öneme sahiptir. Özellikle belirli davranış ve bilişsel ilişkin hippokampustaki, çeşitli beyin bölgelerinde görülmektedir. Buna ek olarak, hipokampal teta farmakolojik atropin duyarlı tip II ve atropin duyarsız tip I teta içine ayırt edilebilir. Tip I yürümek gibi veya çalışan, hareket ile ilişkili olduğu düşünülen 27, 28, 29, <sup class="xr...

Beyindeki teta aktivitesi, 2 uyarılma, dikkat, istemli hareket, keşif davranışı, dikkat davranışı, öğrenme ve bellek, somatosensoryel entegrasyonu ve hızlı göz hareketi (REM) da dahil olmak üzere farklı bilişsel ve işlevsel devletler, 1 ila uyku ilgilidir. Prensip olarak, ritmik bir varlık olarak teta aktivitesi çeşitli beyin bölgelerinde oluşturulabilir ve yüksek teta salınımlar olarak düzenlenmiş ve senkronize edilir. Aşağıda, teta aktivitesi / septohippocampal sistemi 3, 4 içinde oluşturulan salınımlar analizi ve ölçümü üzerinde durulacak. septum içinde, GABAerjik, glutamaterjik ve kolinerjik nöronlar proje hipokampus ve osilasyonel davranış başlatılması ve bakım katkıda bulunmaktadır. Hipokampal teta salınımları, yani septum başlatılan konusunda bir sürmekte olan tartışmalar vardır, </em&gt; Hipokampus içinde septal kalp pili-hipokampal takipçisi modeli, (extrahippocampal teori) ya da kendiliğinden (intrahipokampal teorisi) 5, 6, 7. Kökenine bakılmaksızın, hipokampus teta salınımları özellikle transgenik fare modellerinde, yıllardır ilgi odağı olmuştur. Bu modeller, derin EEG elektrotları implantasyon ve spesifik bilişsel ve davranışsal görevleri 8 altında hipokampal teta salınımlarının kayıt için izin verir. Hipokampal teta salınımlar doğada heterojendir. Teta salınımların sözde ikici teorisine dayanarak, bir atropin duyarlı tip II teta ve atropin duyarsız tip I teta 9, 10, 11 birbirinden ayırabilirsiniz. Bu sonuncusu, muskarinik M tarafından indüklenebilir 1 / M <sUB&gt; 3 reseptörü agonistleri, örneğin, arekolin gibi, pilokarpin ve üretan. Bununla birlikte, üretan muskarinik aktivasyonunun yanı sıra, aynı zamanda diğer iyon kanalı kişiler karmaşık etki gösterir, bir çoklu hedef ilaçtır. Tip II teta için, muskarinik yolu M 1 aktivasyonunu / M 3 ve sonraki G q / 11 (Gα) 1/4 β fosfolipaz C aracılı aktivasyonu (PLCβ 1/4), inositol trifosfat (Insp 3) içerir , diacylglycerole (DAG), Ca + 2 ve protein kinaz C (PKC). Thetagenesis bölgesindeki PLCβ 1 ve PLCβ 4 rolü kullanılarak nakavt çalışmaları onaylanmıştır PLCβ1 - / - ve PLCβ4 - / - teta salınım 12, 13, 14 tam bir kayıp veya önemli bir zayıflama sergileyen fareler. Ek 1 M, E 3 arasındadır ve M 5 alt hedef (CHA, muskarinik sinyalleme olay zincirinin nnels / akımları) bu tür voltaja bağımlı K + kanalı (K h 7) ile M-tipi bir K + kanalı (K M) gibi çeşitli iletkenlikleri arasında, hiperpolarizasyon K + kanalı (Ks AHP) sonra yavaş; asit-duyarlı K + kanal (TASK1 / 3) TWIK ilgili muhtemelen aracılığıyla, K + kanalı (K kaçak) kaçak; Muhtemelen, Na + kaçak kanalı üzerinden katyon akımı (I CAT), (NALCN); ve ben h hiperpolarizasyon ve siklik nükleotid kapılı kanallar (HCN) üzerinden. Buna ek olarak, M 2 / M 4 asetilkolin reseptörleri (AChRs) K + 3.1 (3.1 ir K) kanal içe redresör müdahale ve doğrultucu içe K + 15 3.2 (3.2 ir K) kanal bildirildi. Şu anda piyasada mevcut analitik yazılım (P mV 2) hızlı FFT tabanlı frekans analizleri, örneğin, güç analizi için izin verirveya güç spektrum yoğunluğu (PSD, mV 2 / Hz). Güç veya teta frekans aralığının güç spektrum yoğunluğu (PSD) analizi sadece faaliyet küresel bir bakış verir. Ancak, bilişsel ve davranış ile ilgili teta aktivitesi içine ayrıntılı bir fikir elde etmek için, son derece organize teta salınımlarının analizi zorunludur. Çok organize teta salınımlarının değerlendirilmesi nörodejeneratif ve nöropsikiyatrik hastalıklar alanında merkezi bir öneme sahiptir. Çoğu deneysel hastalık çalışmaları epidural yüzey ve derin intraserebral EEG&#39;ler kaydetmek için son derece sofistike nöroşirürji yaklaşımlar kullanılarak transgenik fare modellerinde yürütülmektedir. Bu teknikler hem halata sistemleri 16 ve radiotelemetrik kurulumları 17, 18 içerir. Teta salınımlar uzun süreli kayıt koşulları altında kendiliğinden ve davranış ile ilgili teta salınımları olarak kaydedilebilir. Buna ek olarak, teta salınımlar reco olabilirfarmakolojik indüksiyon takip değil, aynı zamanda davranış veya bilişsel görevleri ya da kuyruk kıstırma olarak duyusal uyaranlara, hayvanların maruz kalma takip rded. Erken teta salınımlar Csicsvari ve diğerleri tarafından tarif edilmiştir karakterize yaklaşımlar. 19. Uzun süre EEG kayıtları için uygun değildir - (50 dk 15) Yazarlar kısa süreli teta analizi için yarı otomatik bir araç tasarladık. Burada açıklanan Önerilen yöntem,&gt; 48 saat 20 Uzun vadeli EEG kaydının analizi sağlar. Csicsvari ve diğ. 10 da teta-delta oranı sevk, ama son derece organize teta salınımlarının belirlenmesi için herhangi bir eşik sağlanır. delta ve teta aralığı tanımları bizim frekans aralığı tanımları maç. Açıkça belirtilmeyen gibi, bir FFT tabanlı yöntem Csicsvari ve arkadaşları tarafından kullanılan tahmin. teta-delta frekans bantlarında gücünü hesaplamak için. Bubiz çok yüksek hassasiyet ile sonuçlanan, frekans ölçekler çok sayıda (frekans Δ (f) = 0.05 Hz adımlar) üzerine dalgacık tabanlı genlikleri hesaplamak beri yine açıkça bizim yöntemden farklıdır. Tek tek analiz EEG çağın süresi bizim tanımına benzer. KlausBerger ve diğ. 21 uzun vadeli EEG kayıtlarının analizi için teta-delta oranları faydalanmak. Ancak, bizim yaklaşımla karşılaştırıldığında üç büyük farklılıklar vardır: i) EEG dönem süresi, daha uzun, yani en az 6 s; ii) teta-delta oran bizim eşik çok daha yüksektir ve farklı frekans aralığı tanımları ile ilgili olan, 4&#39;e ayarlanır; ve iii) güç tanımı (özellikle çok kısa bir süre pencereler için, yüksek hassasiyetli yoksun bir FFT yaklaşımına dayalı olması muhtemeldir 2 s, yani 2.5 Hz&#39;lik bir frekansta) ile salınımlar için 5 çevrimleri. Bu gibi durumlarda, bir dalgacık tabanlı prosedür daha tavsiye edilir.Caplan ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışma. Teta-delta gücü oranı ihmal ederek 22 sadece teta gücü hesaplanır. Böylece, Caplan 22 yüksek veya düşük delta eşliğinde bilişsel teta zengin süreçler ayırt edemez yaklaşım. Aşağıdaki protokol, güvenilir farelerin hipokampal EEG kayıtları son derece organize teta salınımlar analiz analitik dalgacık tabanlı bir yaklaşım sunacak. Bu prosedür otomatik olarak çalışır bu yana, büyük veri kümeleri ve uzun vadeli EEG ölçümleri uygulanabilir.

<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

Teta aktivitesi septohippocampal sistemde üretilir ve derin intrahipokampal elektrotları ve implante elektroensefalografi (EEG) radiotelemetry veya bağlama sistemi yaklaşımları kullanılarak kaydedilebilir. Farmakolojik, hipokampal teta (dualist teorisi bakınız) heterojen ve tip I ve tip II teta içine ayırt edilebilir. Bu bireysel EEG alt tipleri bozulmuş teta aktivitesi neden olabilir örneğin Alzheimer, yapısal ve septohippocampal sisteminin fonksiyonel değişiklikler gibi nörodejeneratif hastalıklar vb uyarılma, keşif, öğrenme ve bellek, yüksek bütünleştirici fonksiyonları gibi spesifik bilişsel ve davranışsal devletler, ilgili / salınımlar. hipokampal EEG standart kantitatif analiz Fast-Fourier-Dönüşüm (FFT) tabanlı frekans analizini içermektedir. Ancak, bu yordam özelde ve son derece organize teta salınımlarının teta etkinliğiyle ilgili ayrıntıları sağlamaz. DETA elde etmek içinhipokampus son derece organize teta salınımlarına bu kama bilgiler, yeni bir analitik yaklaşım geliştirdik. Bu yaklaşım, yüksek organize teta salınımları ve frekans özellikleri süresi zaman ve maliyet-etkin bir miktarının sağlar.

Teta aktivitesi merkezi sinir sistemi (CNS) bölgelerin geniş bir yelpazede kaydedilebilir. Burada, fare hipokampus gelen teta salınımlar ilişkin bir analizi sunması. Bu tür salınımlar farklı davranışsal ve bilişsel devletler sırasında oluşabilir. Oldukça hem spontane uzun vadeli, görevle ilgili kısa vadeli ve farmakolojik kaynaklı koşullar altında teta salınımların analiz etmek için tavsiye edilir. Şekil 1 kontrol koşulları altında bi...

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.

Fare EEG yüksek Organize Teta Titreşim Otomatik Algılama

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 Görüntüleme.  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.

Video: 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.

Tipik ve Atipik Geliştirme EEG Mu Ritim

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

Tıp

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.

Epoch Kablosuz Verici Sisteminin Kullanılması İnsan Hastalığı Küçük Kemirgen Modelleri Uzun süreli Sürekli EEG İzleme

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

Nörobilim

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.

Sigara frenleyici EEG Radiotelemetry: Epidural ve Derin İntraserebral Stereotaksik EEG Elektrot Yerleştirme

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.

Hipokampal Theta Bandında Tuning<em&gt; In vitro</em&gt;: İzole edilmiş Kemirgen Protokokal Circüse Kayıt için Metodolojiler

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.

Pediatrik Epilepsi biyolojik belirteç olarak Eşzamanlı Manyetoensefalografi ve elektroensefalografi ile Tespit Edilen interiktal Yüksek Frekans Salınımlılığı

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.

Co yerelleştirilmiş elektroansefalografi ve yerel alan potansiyel kemirgen eşzamanlı kayıt

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.

Hipokampal teta salınımlarını fareler davranışlar içinde Optogenetic sürüklenme

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.

Dağınık şekilde kayıt sınırlı salınım oluşur içinde fareler davranmak

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.

Bilinçli Kısıtlanmış Tavşanlarda Nöbet, Aritmi ve Apnelerin Tanımlanması için Çok Sistemli İzleme

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.

Bir fare modelinde teta salınımlarının seçici manipülasyonu

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