Method Article
The electroretinogram (ERG) is an electrical potential generated by the retina in response to light. This paper describes how to use the ERG to assess retinal function, in dark-adapted rats, and how it can be can be used to assess a neuroprotective intervention, in the present case remote ischemic preconditioning.
The ERG is the sum of all retinal activity. The ERG is usually recorded from the cornea, which acts as an antenna that collects and sums signals from the retina. The ERG is a sensitive measure of changes in retinal function that are pan-retinal, but is less effective for detecting damage confined to a small area of retina. In the present work we describe how to record the ‘flash’ ERG, which is the potential generated when the retina is exposed to a brief light flash. We describe methods of anaesthesia, mydriasis and corneal management during recording; how to keep the retina dark adapted; electrode materials and placement; the range and calibration of stimulus energy; recording parameters and the extraction of data. We also describe a method of inducing ischemia in one limb, and how to use the ERG to assess the effects of this remote-from-the-retina ischemia on retinal function after light damage. A two-flash protocol is described which allows isolation of the cone-driven component of the dark-adapted ERG, and thereby the separation of the rod and cone components. Because it can be recorded with techniques that are minimally invasive, the ERG has been widely used in studies of the physiology, pharmacology and toxicology of the retina. We describe one example of this usefulness, in which the ERG is used to assess the function of the light-damaged retina, with and without a neuroprotective intervention; preconditioning by remote ischemia.
وأرج هو إمكانية الكهربائية المولدة عن طريق القرنية في الاستجابة للضوء، والمسجلة من سطح القرنية من العين. عندما تدار شروط تسجيل بعناية، وأرج يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من الطرق لتقييم وظيفة الشبكية. نحن هنا وصف كيفية تسجيل "فلاش أرج"، واحتمال ولدت عندما يتعرض الشبكية إلى وجيزة، ومضة مشرقة المعروضة في خلفية فريق Ganzfeld. وفريق Ganzfeld يشتت ضوء متجانس ومضة من الضوء تصل إلى شبكية العين كلها تقريبا بشكل موحد. إذا شبكية العين ويتم تكييف الظلام قبل التسجيل، ويتم الحفاظ على التكيف مع الظلام، كما يتم إعداد الحيوان للتسجيل، حصل على أرج يتم إنشاؤها من قبل كل من قضيب والمخروط خلايا مستقبلة للضوء.
فلاش أرج تتكيف مع الظلام لديه الموجي مميزة، والتي تم تحليلها بطريقتين. أولا، تم تمييزها المبكرة والمتأخرة مكونات الموجي أرج، وترتبط إلى سلسلة من الخلايا العصبيةتفعيل القاعدة في شبكية العين. أقرب العنصر هو الكمون القصير إمكانية الذهاب سلبيا، وعلى بعد موجة (الشكل 1). ويتبع ذلك عن طريق إمكانية الذهاب إيجابية، ودعا ب الموجة. المرحلة طلوع ب الموجة تظهر التذبذبات، التي تعتبر عنصرا منفصلا (إمكانات متذبذبة أو المكتب). يعتبر من الموجة إلى أن تولدها خلايا مستقبلة للضوء، وب الموجة من قبل خلايا الطبقة النووية الداخلية، والبروتوكولات الاختيارية من قبل خلايا عديم الاستطالات 1.
استنادا إلى قوة التحفيز، وصفته الردود على ومضات خافتة جدا الاستجابة عتبة ظلامية ممكنة. ومن المفهوم الاستجابة عتبة ظلامية أن تتولد من خلايا الشبكية العقدة 2-4. ثانيا، فلاش أرج يمكن فصلها عن طريق التكيف مع الضوء، أو عن طريق بروتوكول اثنين فلاش هو موضح أدناه، إلى مكونات rod- ويحركها مخروط. في ظل ظروف فوتوبيك، وعلى بعد موجة ليست قابلة للكشف في الفئران، لأن السكان مخروط منخفض، ولكن مكتب خدمات المشاريع وأ ب الموجة هيواضح 5. في المقدمات، التي لديها السكان مخروط أعلى شبكية العين، سواء rod- ومسارات cone- توليد للكشف على الموجة 6.
اثنين من التدابير المفيدة في كثير من الأحيان المستخرجة من فلاش أرج هي سعة من A و B موجات يقاس في الشكل 1، مع الردود فلاش النموذجية هو مبين في الشكل (2). وعندما يتم خفض السكان مبصرة، على سبيل المثال من خلال التعرض لدمارا مشرق ضوء، يتم تخفيض جميع مكونات أرج. التدخلات اعصاب، مثل البعيد شروط مسبقة الدماغية (RIP)، ويمكن التصديق عليها من قبل المحافظة على سعة من A و B موجات (الشكل 3). وباختصار، فإن تحليل ERG يتيح مقارنات بين الأصحاء، وعلى ضوء تلف شبكية العين وneuroprotected.
هذا البروتوكول يتبع المبادئ التوجيهية رعاية الحيوان من جامعة سيدني.
1. صنع أقطاب
2. اتصال ومعايرة ضوء التحفيز وأرج مجموعة المتابعة
3. يوم قبل أرج التجريب
4. يوم أرج التجريب
5. نقص التروية عن بعد
6. ضوء الأضرار
7. أرج استخراج وتحليل البيانات
بروتوكول يمكن استخدامها لقياس وظيفة البصرية من القوارض شبكية العين في الجسم الحي. وعلى بعد موجة، وهو مقياس لوظيفة مبصرة، وب الموجة، وهو مقياس لوظيفة شبكية العين الداخلية، ومشروحة في الشكل 1.
وأرج زيادات إشارة التي يهيمن عليها قضيب مع التحفيز ضوء زيادة، كما هو مبين في الشكل 2A. يصبح على بعد موجة واضحة في ~ 0.4 سجل الاسكتلندي cd.sm -2 والسعة من الزيادات في الموجة حتى التشبع بنسبة 2.5 سجل الاسكتلندي cd.sm -2 (لا يظهر). وقد استخدم نموذج فلاش التوأم لفصل مختلطة إشارة أرج في مخروط وقضيب عزل ردا على ذلك، كما في الشكل 2B.
هذا الأسلوب تسجيل أرج يمكن استخدامها للتحقق من التدخلات اعصاب. أكملت التسجيلات الأساسية أسبوع وينظر قبل وقوع اضرار طفيفة في الشكل 3A. خفضت كل من الموجة وسعة ب الموجة اضرار طفيفة، أظهرت في الشكللدى عودتهم 3B. كان شروط مسبقة الدماغية عن بعد قادرة على الحد من فقدان ERG السعة، كما رأينا في الشكل 3C. تقنية نقص التروية عن بعد يعتمد على التطبيق الصحيح لوقف النزف فوق "الركبة". التطبيق غير الصحيح لوقف النزف لا يمنع وقوع اضرار طفيفة لشبكية العين، كما رأينا في الشكل 3D.
الشكل 1: قياس من على بعد موجة وب موجات من الظلام تكييفها أرج تتبع يظهر يتم تسجيلها من قرنية العين الظلام تكييفها لومضة من الضوء الساطع معينة في الوقت يظهر T0. يتم قياس السعة من على بعد موجة من خط الأساس إلى القاع الأول (السهم الأحمر). يتم قياس السعة للب موجة من مستوى القاع من على بعد موجة من ذروة الإيجابية التالية (السهم الأزرق). يتم قياس الوقت الضمني (الكمون) من التحفيزالحرفية (T0) إلى نقطة اهتمام على أثر، مثل الحوض الصغير من على بعد موجة (قوس مربع). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: تطوير الظلام تكييفها أرج مع زيادة قوة الفلاش والفصل بين قضيب ومخروط استجابات آثار معروضة تسجل من قرنية العين الظلام تكييفها لزيادة ومضات من الضوء. تظهر على الموجة في شدة أكثر إشراقا. (A) مقارنة 1،4-0،4 سجل الاسكتلندي cd.sm -2، والمشبعة الذروة ب الموجة ولكن على بعد موجة ما زال ينمو. في (B)، ومضافين ومضات التوأم. يتم فصل اثنين من 2.0 سجل الاسكتلندي cd.sm -2 ومضات من 500 مللي ثانية ISI. الفلاش الأول يولد مختلطةاستجابة (أسود)، وفلاش الثاني يولد استجابة مخروط الوحيد (الخط المنقط). طرح استجابة مخروط تعطي ردا قضيب معزولة (الرمادي). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 3: أرج يوفر قدرا من وظيفة شبكية العين ترد الطول الموجي التمثيلية هنا ل(A) شبكية العين العادية، (B) شبكية العين المتضررة من الضوء، (C) شبكية العين مشروطة RIP قبل التعرض للضوء ضارة، و. (D) شبكية العين مكيفة غير فعال من قبل RIP ثم تعرضها للضوء ضارة. تم استخدام نفس الطاقة فلاش لكل سجل (2.0 سجل cd.sm -2). للسجل في D الكفة الضغطعلى الطرف الخلفية وضعت بشكل غير صحيح ولم تنشأ نقص التروية. اضرار طفيفة يقلل من اتساع أرج (B) وRIP يخفف من التخفيض. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 4: عن قرب الأقطاب أرج الأقطاب سيتم بناؤها ترد، من اليسار إلى اليمين؛ القطب الموجب للاتصال القرنية، القطب السالب لتوضع في الفم والقطب المرجعية التي تتكون من مقطع التمساح متصلة إبرة ثم يتم إدخالها تحت الجلد الفدرالية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
فلاش طريقة أرج الظلام تكييفها المذكورة أعلاه هو طريقة يمكن الاعتماد عليها لتقييم وظيفة شبكية العين في الفئران. خفضت كل من على بعد موجة وب الموجة التي كتبها اضرار طفيفة. جهاز التحكم عن بعد شروط مسبقة الدماغية التخفيف التخفيضات الناجمة عن الأضرار الخفيفة في لالموجة والموجة ب. هذا الحفاظ على وظيفة الشبكية تشير إلى أن شروط مسبقة الدماغية البعيد قد يسببها العصبية، تشبه الأشكال الأخرى من شروط مسبقة واقية مثل نقص الأكسجين، ونقص التروية وممارسة 10/08. يتم تحديد إشارة أرج التي سجلتها ثلاث مجموعات من العوامل - الإعداد التسجيل، المعلمات من التحفيز الخفيفة، وحالة الحيوان.
تسجيل الإعداد
يتم تقليل أرج في السعة عندما توضع الأقطاب بشكل غير صحيح أو إعداد يرتكز بشكل غير كامل (11). أسس صحيحة من المعدات الكهربائية القريبة مهم، للحد من الضوضاء في التسجيل. إذا استمر ضجيج كبير على فارادعبد المنعم يوسف قفص ينبغي استخدامها. وينبغي وضع القطب الموجب بشكل آمن في مركز القرنية مع تأكيد موقف فحص قبل البدء في بروتوكول كامل الحقل أرج وعند الانتهاء. ومن المهم أن هذا القطب الاتصالات فقط القرنية. الاتصال مع جفن أو يمكن حتى شعيرات تقليل إشارة السعة. وقد تم استخدام خيط القطن فضفاضة في هذا البروتوكول لمنع الجفون من لمس القطب الموجب. وقد وضعت بعض المحققين العدسات اللاصقة مع القطب الموجب جزءا لا يتجزأ من ضمان اتصال موثوق بها ومنع لمس جفن 12.
تعيين التحفيز تضيء
منشط وقد استخدمنا توفر الضوء الأبيض واسعة الطيف، من مصادر LED. مصادر الضوء الأخرى هي مناسبة كما المنبهات الخفيفة مثل إضاءة الزينون القوية وإضاءة الهالوجين، انظر يماوث وVingrys لإجراء مقارنات بين المنبهات الخفيفة 11. ميزة LED ضوء، إلا أننيق أن مدة كل فلاش وطاقتها للبرمجة بسهولة وبسرعة إعادة تعيين أكثر من مجموعة واسعة من شدة الضوء. قمنا بتطوير مجموعة من ومضات من الطاقة متدرجة، والتي في نطاق القوارض تكييفها داكنة من العتبة (المنتجة للاستجابة فقط للكشف) لتشبع (إنتاج الاستجابة القصوى).
عن طريق التجربة والخطأ، وأنشأنا interstimulus فترات (إيزيس) التي تضمن أن اتساع ردا على فلاش مستقلة عن ومضة السابق من نفس كثافة. وأكثر إشراقا ومضة، ويعد ISI المطلوبة لهذا الاستقلال.
أيضا عن طريق التجربة والخطأ وضعنا الحد الأدنى لعدد الاستجابات المطلوبة في كل الطاقة لتوفير إشارة نظيفة. وبلغ متوسط مزيد من الردود توفر دائما إشارة أنظف. نستخدم الدنيا بحيث سلسلة الطاقة يمكن أن تكتمل بسرعة (في لدينا بروتوكول 11 دقيقة)؛ الانتهاء السريع يقلل الاختلاف نتيجة للتغيرات في حالة التخدير وألوالوقت WS عن المتغيرات الأخرى التي يتعين دراستها، إذا لزم الأمر.
حالة الحيوان
العديد من المعلمات من علم وظائف الأعضاء الحيوان مهمة لتحسين وتوحيد تسجيلات أرج الحصول عليها.
درجة الحرارة
يتم إنشاء إشارة إلى موجة من تفعيل يسببها الخفيف لG البروتين يقترن phototransduction شلال في الجزء الخارجي؛ ديناميات هذا الشلال هي، مثل كل التفاعلات الإنزيمية، 13،14 تعتمد على درجة الحرارة. القوارض تحت التخدير عرضة لانخفاض حرارة الجسم وتتطلب التدفئة الخارجية للحفاظ على درجة الحرارة الأساسية من 37.5 درجة مئوية في جميع أنحاء تسجيل. إذا كانت درجة حرارة الجسم تنخفض أكثر من 1-2 درجة مئوية، وعلى بعد موجة وب الموجة سعة انخفاض والإختفاء من زيادة 15.
خدر
تسجيلات أرج مستقرة وتتطلب الحيوان أن يكون بلا حراك. حاصرات العصبية والعضلية وanaesthetوتستخدم وكلاء جيم في أرج التجريب لتحقيق حالة اللاوعي وبلا حراك. لم يكن هناك سوى خمسة تقارير من التسجيلات ERG مستيقظا في الفئران 16-20. في هذه الدراسات، وأقطاب جراحيا قبل زرعها في الجمجمة واثنان من هذه الدراسات اختبرت تأثير التخدير على أرج 17،20.
كان مخدر الأكثر شيوعا للتسجيلات أرج مزيج من الكيتامين وزيلازين (في تجاربنا 60 ملغم / كغم من الكيتامين و 5 ملغ / كغ يستخدم من زيلازين). هذا يؤثر على أرج أقل من التخدير الغازية مثل هذا الأيزوفلورين والهالوثين، وأثبت نسبيا غير سامة، مع ارتفاع معدلات استرداد الكلفة 17،21،22. هذا النهج يبقي متحرك حيوان ل~ 40 دقيقة. جرعة نصف يمكن استخدامها لتوسيع ظروف التسجيل لمدة مماثلة. الدراسة التي تشانغ مقارنة مباشرة أرج مع وبدون تخدير، وأظهرت أن الكيتامين-زيلازين لا التشويش ملموس السعة والإختفاء من أ وبموجات 17. معظم الباحثين توحيد شروط التخدير ومن ثم اختبار المعلمات التجريبية. بعض تأثير التخدير أمر لا يمكن تجاهله تماما.
البيئة العين
فسيولوجيا العين يتطلب صيانة، لتحسين وتوحيد تسجيل أرج. يجب أن يكون التلاميذ حجم قياسي. ويتحقق هذا مع موسع للحدقة، كما هو مطبق قطرات العين، لتحقيق أقصى تمدد. في القوارض، يتم استخدام الأتروبين أو فينيليفرين 23. يتم الحفاظ على ترطيب القرنية عن طريق تطبيق بوليمر كربومير قبل التسجيلات. هذا استقرار أيضا تصرف الكهربائي بين القطب الموجب والقرنية. إذا أصبحت القرنية المجففة، قد تحدث ندبات وإعتام عدسة العين تشكيل القرنية 24. تشكيل الساد هو أكثر شيوعا في الفئران 25، وقد تم استخدام الأساليب المختلفة للحفاظ على ترطيب القرنية في الماوس أرج التسجيلات، بما في ذلك تدفق مستمر من السائل المائي أوحسب الطلب الاتصال أقطاب النمط الذي فخ الماء على سطح القرنية 12.
الدولة التكيفية للشبكية العين
هذا هو متغير رئيسي. تم تصميم بروتوكول الواردة أعلاه للتأكد من أن شبكية العين هي الظلام تكييفها، إلى حالته الأكثر حساسية. من الناحية المثالية، تتطلب الفئران مصطبغة 3 ساعة السكن الظلام لتكون داكنة تكييفها بشكل كامل بينما الحيوانات غير الصباغية، مثل الفئران سبراغ داولي، تتطلب ما لا يقل عن 5 ساعة 26. ومن الممارسات القياسية للتسجيلات أرج ظلامية للتكيف الحيوانات بين عشية وضحاها لمدة 12 ساعة. التكيف الكامل أو الجزئي للضوء يمكن بسهولة وسرعة حققت من خلال تحويل على ضوء خلفية كثافة القياسي في مشجعا فريق Ganzfeld. بعد التكيف مع الضوء، ولكن التكيف مع الظلام الكامل يستغرق ساعات لتحقيقه؛ ومن هنا جاء اقتراح من الحذر الشديد لضمان أن أعين لا يتعرض للضوء عن طريق الخطأ قبل التسجيل.
هي تقنية تسجيل أرج محدودة من قبلفوق العوامل المحددة (أي أرج والتحفيز مجموعة متابعة) وإتقان الباحث في اختبار أرج. من المحتمل أن يكون التسجيلات ERG متغير الباحثين عديم الخبرة. ويمكن تخفيض التباين من خلال خلق الأحجام الكبيرة عينة كافية لمقارنة النتائج، مثل تخفيض أو المكاسب التي تحققت في وظيفة البصرية. بدلا من ذلك، تسجيلات أرج يمكن تطبيع بين التسجيلات الأساسية والتسجيلات بعد العلاج. ويمكن بعد ذلك البيانات تطبيع تصنيفها وتحليلها. وعند تقديم البيانات أرج، فمن الممارسة القياسية لعرض البيانات المجموعة والطول الموجي التمثيلية.
عندما يتم التحكم كل ما سبق بعناية، واتساع أرج هي مقياس للحالة وظيفية للشبكية. يتم تقليل أرج باستمرار في السعة التي كتبها استنفاد طبقة مبصرة الناجمة عن وقوع اضرار طفيفة أو انحطاط الناجم عن وراثيا 27،28. وفي المقابل، يمكن الكشف عن تأثير وقائي للتدخل مثل RIP في AMPLitude من أرج 29. كما تم استخدام أرج في إثبات التأثيرات الواقية من شروط مسبقة الدماغية، شروط مسبقة ميتة، وممارسة، والزعفران الغذائية على شبكية العين 8-10،30.
تزايد المعرفة لديناميات شلال phototransduction من رودوبسين، والاتصالات المشبكية في شبكية العين، وقد شجع تطوير نماذج من الجيل أرج، ومتطورة التحليل الموجي أرج غير ممكنة على الرغم من النمذجة الحركية استنادا إلى الأحداث الفسيولوجية المعروفة phototransduction في المستقبلات الضوئية وفهمنا من الدوائر الداخلية للشبكية 31. على سبيل المثال، تستند النماذج الحركية على الموجة على الخطوات البيوكيميائية التي تحدث أثناء phototransduction وتركيب نموذج يتيح مقارنات بين المعلمات نموذج مثل ردود الذروة، والتأخير توقيت والحساسية 14.
العيب النمذجة هو أنه يعتمد على افتراضات حول circuitr الشبكيةص، ويمكن أن يكون إلا بالمعلومات كما تسمح الافتراضات. في ضوء هذا العيب، تم النموذج الحركي لموجة انتقادات مؤخرا لتبسيط والموجة ديناميات 32. في الدراسات انحطاط مبصرة، وعادة ما يتم تنفيذ أرج التحليل الموجي لسبب مختلف. انحطاط مستقبلة للضوء في كثير من الأحيان شديدة، مما أدى إلى خسائر كبيرة في وظيفة البصرية، وبالتالي، ليس له ما يبرره مزيد من التحليل لموجة والمعلمات ب الموجة 8،9،27،30. بغض النظر، اعتمد أرج نمذجة والموجة والموجة ب كممارسة قياسية في العديد من الدراسات القوارض ومعلومات مفصلة عن أرج النمذجة، لالموجة، ب الموجة والبروتوكولات الاختيارية يمكن العثور عليها في الدراسات التي هود، ومراجعة مقالات ويماوث وVingrys، Frishman، وWachtmeister 11،32-34.
وباختصار، قدم طريقة أرج تكييفها داكنة يمكن أن تسجل الاختلافات قابلة للقياس بين تنكس الشبكية مع وبدون تدخلات اعصاب الصورةاوك وشروط مسبقة الدماغية بعيد. وقد وصفت العناصر الأساسية لتسجيلات أرج يمكن الاعتماد عليها. القياسات أرج من مستقبلة للضوء وظيفة شبكية العين الداخلية هي مفيدة للباحثين الذين يدرسون الإنحطاط من شبكية العين، وآثار مختلف التدخلات الوراثية، الصيدلانية البيولوجية والدوائية على وظيفة البصرية.
جوناثان ستون هو مدير شركة خاصة محدودة الأبيض المتوسط
المؤلفون ممتنون للمساعدة السيدة شارون سبانا في رصد القوارض والمناولة والتجريب. تم توفير الدعم المالي الدكتوراه من جامعة سيدني ومركز الأبحاث الأسترالية للتميز في الرؤية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
PC computer | |||
Powerlab, 4 channel acquistion hardware | AD Instruments | PL 35044 | Acquistion of ERG |
Animal Bio Amp | AD Instruments | FE 136 | Amplifier for ERG |
Lab chart | AD Instruments | Signal collection software | |
Ganzfield | Photometric solutions | FS-250A | Light stimulus |
Ganzfield operating system | Photometric solutions | ||
Research Radiometer | International light technologies | ILT-1700 | calibrate light series |
Lux meter | LX-1010B | check red light illumanation | |
Excel | Microsoft | ||
Lead wires | AD Instruments | Connect postive, negative ground electrodes to amplifier | |
Lead wires - alligator | AD Instruments | ground ganzfield and acquistion hardware to computer | |
Platinum wire 95% | A&E metals | postive electrode | |
Mouth electrode Ag/AgCl Pellet | SDR | E205 | negative electode |
26 G needle | BD | ground electode | |
Water pump | |||
Water bath | |||
Tubing | |||
Homeothermic blanket system with flexible probe | Harvard Appartus | 507222F | |
Atropine 1% w/v | Bausch & Lomb | topical mydriasis | |
Proxmethycaine 0.5% w/v | Bausch & Lomb | topical anaesthetic | |
Visco tears eye drops | Novartis | carbomer polymer | |
Thread | retract eye lid | ||
Tweezers | |||
Reusable adhesive | Blu tac | Dim red headlamp. Affix electrodes | |
Absorbent bedding | |||
Ketamil - ketamine 100 mg/ml - 50 ml | Troy Laboratories Pty Ltd | dissociative | |
Xylium - Xylazine 100 mg/ml - 50 ml | Troy Laboratories Pty Ltd | muscle relaxant | |
Scale |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved