الكشف التلقائي من التذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم في الفئران 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.

يتم إنشاء ثيتا النشاط في نظام septohippocampal ويمكن تسجيلها باستخدام أقطاب intrahippocampal عميقة وكهربية زرع (EEG) القياسات اللاسلكية أو نظام حبل النهج. دواء، الحصين ثيتا هي غير متجانسة (انظر نظرية إزدواجية) ويمكن التمييز في النوع الأول والنوع الثاني ثيتا. ترتبط هذه الأنواع الفرعية EEG الفردية للدول المعرفية والسلوكية المحددة، مثل الإثارة والاستكشاف والتعلم والذاكرة، ومتكاملة الوظائف العليا، وما إلى ذلك من الأمراض العصبية مثل مرض الزهايمر، الهيكلية والتعديلات الوظيفية للنظام septohippocampal يمكن أن يؤدي إلى النشاط ثيتا ضعف / التذبذبات. ويشمل التحليل الكمي المعياري للEEG الحصين والوجبات فورييه تحول (الاتحاد الفرنسي للتنس) تحليل التردد المستندة. ومع ذلك، فإن هذا الإجراء لا توفر تفاصيل حول ثيتا النشاط في التذبذبات ثيتا العامة ودرجة عالية من التنظيم على وجه الخصوص. من أجل الحصول على ديتامعلومات ILED على التذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم في الحصين، قمنا بتطوير نهج تحليلي جديد. يسمح هذا النهج لتقدير زمني وفعالة من حيث التكلفة لمدة التذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم والخصائص وتيرتها.

يرتبط ثيتا النشاط في الدماغ لمختلف الدول المعرفية والوظيفية، بما في ذلك الإثارة والانتباه والحركة الطوعية، والسلوك الاستكشافي، والسلوك الانتباه والتعلم والذاكرة، والتكامل الحسية الجسدية، وحركة العين السريعة (REM) النوم ^{1 و 2.} في المقام الأول، ثيتا النشاط ككيان الإيقاعي يمكن أن تتولد في مختلف المناطق الدماغية ودرجة عالية من التنظيم ومزامنة كما ثيتا التذبذبات. أدناه، سوف نركز على التحليل النوعي والكمي لثيتا النشاط / التذبذبات التي يتم إنشاؤها داخل منظومة septohippocampal ^{3 و 4.} داخل الحاجز، GABAergic، مشروع glutamatergic، والخلايا العصبية كوليني إلى الحصين والمساهمة في بدء وصيانة ثيتا السلوك المتذبذب. هناك مناقشات تدور الآن حول ما إذا كانت بدأت التذبذبات الحصين ثيتا في الحاجز، أي على الحاجز-منظم ضربات القلب الحصين نموذج تابع، (نظرية extrahippocampal) أو جوهريا في قرن آمون (نظرية intrahippocampal) ^{5، 6، 7.}

بغض النظر عن أصلهم، كانت التذبذبات ثيتا قرن آمون في بؤرة الاهتمام لسنوات، لا سيما في نماذج الفئران المعدلة وراثيا. هذه النماذج تسمح للزرع أقطاب كهربائية EEG عميقة ولتسجيل الاهتزازات ثيتا الحصين تحت المهام المعرفية والسلوكية المحددة ^8. التذبذبات الحصين ثيتا هي غير متجانسة في طبيعتها. واستنادا إلى ما يسمى نظرية الثنائي للثيتا التذبذبات، يمكن للمرء أن يفرق بين تراعي الأتروبين النوع الثاني ثيتا والأتروبين حساسة النوع الأول ثيتا ^{9 و 10 و 11.} يمكن لهذا الأخير عادة ما يكون ذلك حافزا التي كتبها M المسكارينية ₁ / M 3 مستقبلات، على سبيل المثال، أريكولين، بيلوكاربين، ويوريتان. ومع ذلك، يوريتان دواء متعدد الاهداف أنه، إلى جانب تفعيل المسكارينية، كما تمارس تأثيرات معقدة على الكيانات القناة الايونية أخرى. للنوع الثاني ثيتا، ويشمل المسار المسكارينية تفعيل M ₁ / م ₃ ولاحق G _{ف / 11} (Gα) تفعيل بوساطة من فسفوليباز C β _{1/4 (1/4} PLCβ)، trisphosphate اينوزيتول (المفتش ₃₎ ، diacylglycerole (داج)، الكالسيوم ^2+، وبروتين كيناز C (بي كي سي). وقد تم التحقق من صحة دور PLCβ ₁ و PLCβ ₄ في thetagenesis في الدراسات خروج المغلوب باستخدام PLCβ1 ^{- / -} وPLCβ4 ^{- / -} الفئران واظهار خسارة كاملة أو توهين كبير من ثيتا التذبذب ^{12 و 13 و 14.} M إضافي _1، M _3، وM ₅ أهداف المصب (تشاnnels / التيارات) من سلسلة إشارات المسكارينية تشمل المواصلة مختلفة، مثل M من نوع K ⁺ قناة (ك _م) عبر تعتمد على الجهد K ⁺ قناة (ك _ت 7)؛ بطيئة بعد فرط الاستقطاب K ⁺ قناة (كانساس _{برنامج مكافحة الجوع)؛} تسرب K ⁺ قناة (K _تسرب)، وربما عبر TWIK ذات الصلة حمض حساسة K ⁺ قناة (TASK1 / 3)؛ الموجبة الحالية (أنا _CAT)، وربما عبر قناة تسرب نا ⁺ (NALCN)؛ وأنا _ح عبر فرط الاستقطاب والنوكليوتيدات بوابات قنوات دوري (HCN). وبالإضافة إلى ذلك، تم الإبلاغ عن مستقبلات م ₂ / M ₄ أستيل كولين (ACHRS) للتدخل في المعدل الداخلي K ⁺ قناة 3.1 (K _{الأشعة تحت الحمراء} 3.1) والداخل المعدل K ⁺ قناة 3.2 (K _{الأشعة تحت الحمراء} 3.2) ^15.

حاليا، البرامج التحليلية المتاحة تجاريا يسمح للتحليل سريع على أساس الاتحاد الفرنسي للتنس تردد، على سبيل المثال، تحليل الطاقة (P، بالسيارات ²⁾أو كثافة طيف الطاقة (PSD، بالسيارات ² / هرتز). السلطة أو كثافة طيف الطاقة (PSD) تحليل لمدى التردد ثيتا فقط يعطي نظرة شاملة من نشاطها. ومع ذلك، من أجل الحصول على نظرة مفصلة في النشاط ثيتا المعرفي والمتعلقة السلوك، وتحليل الاهتزازات ثيتا درجة عالية من التنظيم هو إلزامي. تقييم التذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم هو من أهمية مركزية في مجال الأمراض العصبية والنفسية العصبية. وتتم معظم الدراسات التجريبية المرض في نماذج الفئران المعدلة وراثيا باستخدام أساليب الجراحة العصبية عالية متطورة لتسجيل سطح فوق الجافية ورسم المخ داخل المخ العميقة. وتشمل هذه التقنيات كلا النظامين حبل ¹⁶ و الاجهزة radiotelemetric ^{17 و 18.} التذبذبات ثيتا يمكن تسجيلها كما التذبذبات ثيتا عفوية والمتعلقة السلوك تحت ظروف التسجيل على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن ثيتا التذبذبات يكون ريكوrded التالية تحريض الدوائي ولكن أيضا بعد التعرض للحيوانات مع المهام السلوكية أو المعرفية أو للمؤثرات الحسية، مثل ذيل معسر.

النهج في وقت مبكر لتوصيف وصفت ثيتا التذبذبات التي كتبها Csicsvari وآخرون. ^19. مصممة الكتاب أداة شبه الآلي لتحليل ثيتا على المدى القصير (15-50 دقيقة) ليست مناسبة للتسجيلات EEG منذ فترة طويلة. لدينا وسيلة، وصفها هنا، يسمح لتحليل تسجيل EEG على المدى الطويل> 48 ح ^20. Csicsvari وآخرون. ¹⁰ أشار أيضا إلى نسبة ثيتا الدلتا، ولكن لم يتم توفير الحد الأدنى لتحديد ذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم. دلتا وثيتا تعريفات مجموعة مباراتنا تعريفات النطاق الترددي. كما لم يذكر ذلك صراحة، نحن نفترض أن يستخدم أسلوب قائم على الاتحاد الفرنسي للتنس التي كتبها Csicsvari وآخرون. لحساب قوة نطاقات التردد-ثيتا الدلتا. هذهمرة أخرى يختلف بشكل واضح من طريقة لدينا، لأننا حساب سعة القائم على المويجات على عدد كبير من المقاييس التردد (تردد الخطوات Δ (و) = 0.05 هرتز)، مما أدى إلى ارتفاع من الدقة. مدة الحقبة EEG تحليلها بشكل فردي مشابهة لتعريفنا.

Klausberger وآخرون. ²¹ أيضا الاستفادة من نسب ثيتا الدلتا لتحليل تسجيلات EEG على المدى الطويل. ومع ذلك، هناك اختلافات كبيرة مقارنة نهجنا: أ) مدة الحقبة EEG أطول من ذلك بكثير، أي لا يقل عن 6 ق. ب) يتم تعيين نسبة ثيتا دلتا 4، وهو أعلى بكثير من الحد المسموح به، ويرتبط لمختلف التعاريف نطاق التردد؛ وثالثا) من المرجح أن يكون على أساس نهج الاتحاد الفرنسي للتنس، التي تفتقر إلى الدقة العالية، وخاصة للنوافذ زمنية قصيرة جدا تعريف الطاقة (2 ثانية، أي 5 دورات لالتذبذبات مع تردد 2.5 هرتز). في مثل هذه الحالات، وهو إجراء قائم على المويجات هو أكثر يوصى.دراسة من قبل كابلان وآخرون. ²² تحسب فقط قوة ثيتا بينما يتجاهل نسبة القوة ثيتا الدلتا. وهكذا، فإن كابلان الاقتراب ²² لا يمكن أن تفرق بين عمليات ثيتا الغنية المعرفية يرافقه دلتا مرتفعة أو منخفضة.

في بروتوكول التالية، وسوف نقدم نهجنا التحليلي القائم على المويجات لتحليل موثوق التذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم في تسجيلات EEG قرن آمون من الفئران. وبما أن هذا الإجراء يعمل تلقائيا، ويمكن تطبيقه على مجموعات كبيرة من البيانات والقياسات EEG على المدى الطويل.

تم إجراء جميع التجارب على الحيوانات وفقا للمبادئ التوجيهية للمجلس المحلي والمؤسسي على رعاية الحيوان (جامعة بون، BfArM، LANUV، ألمانيا). وبالإضافة إلى ذلك، تم إجراء جميع التجارب على الحيوانات وفقا للتشريعات متفوقة، على سبيل المثال، توجيه مجلس الجماعات الأوروبية من 24 نوفمبر 1986 (86/609 / EEC)، أو التشريعات الإقليمي أو الوطني الفردي. وقد بذل جهد خاص لتقليل عدد الحيوانات المستخدمة، فضلا عن معاناتهم.

1. الحيوان الإسكان والتخطيط الدماغي شروط تسجيل

1. الفئران منزل في تصفية أعلى الأقفاص أو استخدام أقفاص بشكل فردي التهوية.
2. نقل الفئران من منشأة الحيوان إلى خزانات التهوية في غرفة مختبر الخاصة التي تكون مناسبة للحيوانات مزروع والتسجيلات القياس عن بعد.
3. أداء جميع التجارب على الحيوانات، بما في ذلك زرع EEG القطب والتسجيلات اللاحقة، في ظل ظروف موحدة (22 ° C تيمperature، 12 ساعة / 12 ساعة ضوء الظلام دورة، 50-60٪ الرطوبة النسبية، وتخفيف الضوضاء، وما إلى ذلك) ^(18).
4. قبل زرع جهاز إرسال موجات اللاسلكية، حيوانات المنزل في مجموعات من 3-4 في واضحة النوع الثاني أقفاص البولي، مع بالمال وبالشهرة أيضا الغذاء والماء الإعلانية. لا عزل الفئران الفردية، لأن ذلك يمكن أن يسبب الإجهاد وتتداخل مع التجارب والنتائج لاحقا.
5. لا تستخدم ظروف السكن مفتوحة، ولكن استخدام خزانات التهوية بدلا خلال التجريب والتسجيل.

2. Radiotelemetric EEG الكهربائي زرع وEEG تسجيلات

1. تخدير الفئران باستخدام المخدرات بالحقن، على سبيل المثال، ketaminehydrochloride / xylazinehydrochloride (100/10 ملغم / كغم، البريتونى، والملكية الفكرية) أو المخدرات استنشاق، على سبيل المثال، الأيزوفلورين ^{17 و 18.}
   1. للتخدير الأيزوفلورين، ضع الماوس في لمحة تعريفية جهامبر مع 4-5٪ الأيزوفلورين و0،8-1٪ أكسجين أو كربوجين (5٪ CO ₂ و 95٪ O _2).
   2. وضع قناع السيليكون على الأنف / فم الحيوان للسيطرة على العمق المطلوب من التخدير، وتجنب التعرض مجرب لالأيزوفلورين باستخدام نظام الكسح.
   3. استخدام التخدير عن طريق الحقن، على سبيل المثال، esketaminhydrochloride (100 ملغ / كلغ، والملكية الفكرية) وxylazinehydrochloride (10 ملغ / كلغ، والملكية الفكرية)، إذا استنشاق التخدير غير متوفر.
   4. رصد عمق التخدير عن طريق التحقق من قرصة المنعكس الذيل، منعكسة قرصة القدم، ومعدل التنفس. لاحظ أن التنفس الاصطناعي عن طريق تنبيب القصبة الهوائية وليس من الضروري في الفئران.
2. زرع جهاز إرسال موجات اللاسلكية في الحقيبة تحت الجلد في الجزء الخلفي من الحيوان.
   1. إزالة شعر الجسم من فروة الرأس ويمهد للمعالجة فروة الرأس حلق مع اثنين من المطهرات، أي 70٪ من الإيثانول وفرك القائم على اليود.
   2. باستخدام مشرط، وجعلشق خط الوسط على فروة الرأس من الجبهة إلى المنطقة nucheal.
   3. بدءا من شق القفوي، وإعداد الحقيبة تحت الجلد على جانب واحد من الجزء الخلفي من الحيوان عن طريق إجراء تشريح حادة باستخدام مقص جراحي أو التحقيق الجراحي.
   4. إدراج الارسال في الحقيبة تحت الجلد وإيداع طول الزائد من الارسال مرن يؤدي في الحقيبة أيضا. إيلاء اهتمام خاص لمنع التلوث من موقع الجراحية وزرع جهاز الإرسال. عزل صحيح عقيمة من مناطق غير معقمة باستخدام الستائر.
3. ضع حيوانات التجارب على الإطار التجسيمي، على سبيل المثال، جهاز التجسيمي المحوسب 3D. إصلاح الجمجمة باستخدام المشبك الأنف والأذن القضبان.
4. يمهد للمعالجة الجمجمة مع 0.3٪ H ₂ O ₂ لإزالة مزيد من الأنسجة من الجمجمة ولإلقاء الضوء على الغرز في الجمجمة والمعالم craniometrics، bregma وامدا.
5. الحفر في إحداثيات الاختيار(راجع الخطوة 2.6) باستخدام الحفر في جراحة الأعصاب عالية السرعة في وضع خالية من الضغط في أقصى سرعة.
   ملاحظة: الحفر خالية من الضغط يتجنب اختراق مفاجئ لرأس الحفر والأضرار التي لحقت القشرة. لحج القحف، ينصح جراحة الأعصاب الحفر عالية السرعة. اختيار أقطار القياسية الحفر رئيس 0،3-0،5 مم، وهذا يتوقف على قطر الكهربائي.
6. بعناية اختيار نوع القطب، معتبرا مقاومة، وقطر، والطلاء، الخ
   ملاحظة: التنغستن المغلفة Parylene أو الفولاذ المقاوم للصدأ أقطاب هي الأكثر شيوعا. وينبغي اختيار أنواع القطب وفقا لمتطلبات التجريبية. كما مناورة استباقية، وتعقيم نصائح الكهربائي قبل زرع باستخدام الايثانول 70٪. لاحظ أن الطلاء الكهربائي لا يسمح للتعقيم الحراري.
7. لintrahippocampal تسجيلات CA1 EEG، حفر حفرة stereotaxically على الإحداثيات التالية: bregma، -2 مم؛ الناصف الوحشي، 1.5 ملم (النصف الأيمن)؛ ظهري بطني، و 1.3 ملم (المستهدفينر المنطقة: قرن آمون (CA1) طبقة الهرمية). لالقطب إشارة، حفر حفرة فوق قشرة المخيخ في الإحداثيات التجسيمي التالية: bregma، -6.2 ملم، الناصف الوحشي، 0 مم؛ ظهري بطني، 0 مم.
   ملاحظة: يقدم الكهربائي للدماغ كما القطب pseudoreference، والمخيخ هو منطقة في الدماغ صامتة إلى حد ما. وقد استمدت هذه الإحداثيات التجسيمي من أطلس مخ الفأر العادي.
8. قبل الإدراج من الأقطاب الكهربائية، وتقصير منهم إلى الطول المطلوب. مقطع ميكانيكيا جزء خارج القحف من القطب إلى الحلزون الفولاذ المقاوم للصدأ من الارسال.
   ملاحظة: يجب تجنبها لحام، وهذا يمكن أن يعرض ضجيج كبير في النظام.
9. نعلق القطب إلى الذراع الرأسي للجهاز التجسيمي وإدراج القطب وفقا لإحداثيات التجسيمي المذكورة آنفا.
10. إصلاح الأقطاب استخدام الزجاج الاسمنت المتماثرات الشاردة والانتظار حتى تصلب الاسمنت بالكامل.
11. إغلاق فروة الرأسباستخدام أكثر من والإفراط في الغرز مع غير قابل للامتصاص 5-0 أو 6-0 مواد خياطة الجروح.
12. لإدارة الألم بعد الجراحة، إدارة كاربروفين (5 ملغ / كغ، تحت الجلد، الشوري) مرة واحدة يوميا لمدة 4 أيام متتالية في مرحلة ما بعد الزرع. لاحظ أن كاربروفين ينبغي حقن قبل شق الأولي (الخطوة 2.2.2).
13. السماح للحيوانات لاستعادة ل10-14 يوما بعد زرع قبل بدء التسجيلات و / أو تجارب الحقن.

3. تسجيلات عفوية من ثيتا التذبذبات والدوائية التعريفي

1. تفعيل الارسال الترددات اللاسلكية باستخدام مفتاح المغناطيسي. وضع الحيوان مع قفص وطنه على لوحة المستقبل. أداء تسجيلات EEG الحصين طويلة الأجل لمدة 24-48 ساعة على الأقل.
   ملاحظة: تحليل EEG السعة وخصائص تردد EEG التسجيلات طويل الأجل يوفر رؤية مفصلة في الاعتماد على الساعة البيولوجية من التذبذبات ثيتا وارتباطهم سلوكية محددة والشروط المعرفية / المهام. الجمع دائما تسجيلات EEG مع رصد الفيديو من حيوانات التجارب.
2. لتحريض الدوائية للثيتا التذبذبات وإدارة جرعة واحدة من يوريثان (800 ملغم / كغم للملكية الفكرية) أو جرعة واحدة من محفزات مستقبلات المسكارينية، على سبيل المثال بيلوكاربين (10 ملغم / كغم للملكية الفكرية)، أريكولين (0.3 ملغم / كغم للملكية الفكرية) أو oxotremorine (0.03 ملغ / كغ والملكية الفكرية). يمهد للمعالجة الفئران مع N-methylscopolamine (0.5 ملغم / كغم من الملكية الفكرية) لتجنب ردود فعل المسكارينية الطرفية. الطازج حل جميع الأدوية في 0.9٪ كلوريد الصوديوم أو قارع الأجراس الحل.
   ملاحظة: ارتفاع جرعات من منبهات مستقبلات المسكارينية قد يؤدي إلى تحريض الاستيلاء في حيوانات التجارب. ضع في اعتبارك أيضا أن الجرعات المعطاة هنا تمثل المعالم التي تتطلب دراسات الجرعة والتأثير سابقة في خط الماوس قيد التحقيق. لاحظ أن يوريتان هو المغير ومسرطنة يتطلب الاحتياطات المناسبة في التخزين والمناولة.
3. حقن الأتروبين (50 ملغ / كلغ، والملكية الفكرية) في التفريق الحساسة الأتروبين من النوع الثانيمن نوع الأتروبين حساس أنا ثيتا التذبذبات.
   ملاحظة: الجرعة الأتروبين هي مرة أخرى species- والتي تعتمد على سلالة وتتطلب مسبق تقييم الجرعة والتأثير. النقطة الوقت الأمثل لحقن الأتروبين يعتمد على الدوائية للمنبهات مستقبلات المسكارينية. لتحديد نوع الثاني ثيتا، ينصح حقن الأتروبين 1 ساعة بعد تناوله يوريتان.
4. في محاولة لتجنب طلب لاحق من العديد من الأدوية، والدواء النظامية يغير أنماط النسخي ومتعدية العالمية، التي تؤثر تسجيلات EEG لاحقة. لاحظ أنه باختصار الأمد ثيتا التذبذبات كما يمكن الناجمة عن المنبهات الحسية، مثل tail- أو مخلب-معسر.
5. استخراج / مجموعات البيانات ممثل تصدير EEG لما قبل المرحلة (المرجعية) ومرحلة ما بعد حقن من إجمالي تسجيل EEG كما ASCI أو ملفات TXT، معتبرا الدوائية من الأدوية المطبقة ومتطلبات بروتوكول الدراسة الفردية.

4.التحقق من EEG الكهربائي التنسيب

1. الموت ببطء الحيوانات عن طريق وضعها في غرفة الحضانة وإدخال غاز ثاني أكسيد الكربون بنسبة 100٪. استخدام معدل التعبئة من 10-30٪ من حجم الغرفة في دقيقة مع ثاني أكسيد الكربون إضافة إلى الهواء الموجودة في غرفة الحضانة. هذا سوف يؤدي إلى فقدان سريع للوعى مع الإجهاد الحد الأدنى للحيوانات.
2. إزالة الماوس من الغرفة مرة يحدث توقف التنفس ولون العين تلاشى استمرت لمدة 2-3 دقيقة.
3. قطع أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ ويزدرع الارسال الترددات الراديوية. قطع رأس فأر باستخدام مقص أو المقصلة وإزالة الدماغ من قحف عصبي عن طريق التلاعب لطيف مع مقص جراحي وملقط.
4. إصلاح العقول في 4٪ امتصاص العرق في الفوسفات المالحة العازلة (PBS) (7.4 درجة الحموضة) بين عشية وضحاها. لcryoprotection، نقل أدمغة إلى 30٪ الجلوكوز وتخزينها في 4 درجات مئوية حتى مزيد من المعالجة.
   ويعتبر امتصاص العرق الخطرة من قبل OSHA هاز 2012 ملاحظة: ارض الاتصالات الموحدة (29 CFR 1910.1200). اتخاذ الاحتياطات اللازمة: استخدام معدات الوقاية الشخصية، وضمان التهوية المناسبة، وتجنب تكوين الغبار. وبالإضافة إلى ذلك، إزالة مصادر الاشتعال واتخاذ تدابير وقائية ضد التصريف الثابت. لا ينبغي اطلاق سراحهم لامتصاص العرق في البيئة.
5. جبل الدماغ المستخرج على حامل أنسجة ناظم البرد باستخدام لاصق وقطع العقول إلى 40-75 ميكرون شرائح الاكليلية. تركيب شرائح على الشرائح الزجاجية وصمة عار لهم نيسل الأزرق باستخدام الإجراء النسيجي القياسية. وهذا الإجراء تصور قناة الفرع الذي يعكس موقف القطب السابق. لاحظ أنه من الممكن أيضا أن قطع شرائح الاكليلية من الدماغ الأصلي باستخدام vibroslicer
6. تتضمن فقط تلك الحيوانات التي تلبي الصحيحة EEG معايير القطب التنسيب؛ في المنطقة CA1، يجب أن تكون مترجمة غيض من القطب في عمق طبقة CA1 الهرمي.

> 5. الحصول على البيانات

1. سجل CA1 رسم المخ intrahippocampal مع معدل أخذ العينات المناسب مع أي بداهة مرشح قطع.
   ملاحظة: معدل أخذ العينات، وهو مرسل محددة، ويحدد الحد الأقصى تردد العلوي من تحليل EEG.
2. معالجة البيانات المسجلة مع برامج التحليل. برنامج الوقت التردد التحليلات والحسابات مع الإجراءات حسب الطلب للسيطرة على وسائل التحليل (الشكل 5) ^20.
3. قطع EEG المسجلة في أقسام بطول 1 ساعة لكل منهما. استخدام معالجات الكمبيوتر سريع، منذ وقت الحساب مرتفع. بالإضافة إلى ذلك، والاستفادة من البرامج التي يمكن أن تتم بشكل مواز الحوسبة على حبات متعددة ^20.

6. تحليل البيانات EEG

1. تحليل شرائح البيانات باستخدام مجمع Morlet المويجات لحساب كل من التردد والسعة من التذبذبات.
   ملاحظة: هذه المويجات (على سبيل المثال، Ψ (س) = (π ب)وكثيرا ما طبقت ^{- (1/2)} إكسب (2 ط π ج خ) إكسب (-x ² / ب)، حيث b هي المعلمة عرض النطاق الترددي، ج التردد المركزي، وأنا وحدة وهمية) في الأدب لدراسة التخطيط الدماغي البيانات، كما تضمن القرار الأمثل في كل من التردد والوقت ^{23 و 24.}
2. استخدام معلمة عرض النطاق الترددي ومركز إعداد تردد أن بخاصة الأوزان قرار تردد للتمييز الاختلافات تردد على مستوى 0.1 هرتز في حين لا يزال عدم إهمال قرار بوقت كاف.
   ملاحظة: العمليات العصبية في الفرقة أشعة جاما هي ²⁵ قصيرة الأمد، وهذا يمكن أن ينطبق على إيقاعات ثيتا. وبالتالي، يجب على النهج التحليلي النظر في القرار الزماني كاف.
3. تحليل البيانات EEG في مدى التردد من 0،2 حتي 12 هرتز، مع حجم الخطوة من 0.1 هرتز، وبالتالي بما في دلتا نموذجي، وتا، وتردد ألفا نطاقات.
4. انشاء، أداة تحليلية معقدة الآلي لوضع بنيان تردد ثيتا، التي يمكن أن تحل محل الفحص البصري القياسي لثيتا التذبذبات. ويسمى هذا الإجراء طريقة الكشف ثيتا (TDM).
5. حساب حاصل على أقصى اتساع في نطاق تردد ثيتا (3،5-8،5 هرتز) والحد الأقصى للسعة في مدى التردد دلتا العلوي (2-3،4 هرتز) للنوافذ وقت 2.5 بعضنا.
   ملاحظة: تخدم قيمة هذا حاصل كإجراء لتقرر ما إذا كان وقع التذبذب ثيتا. تعريف نطاق تردد ثيتا يمكن أن تختلف تبعا لوظيفي الدولة وتشريحي عصبي الدوائر / النظام ليتم تحليلها.
6. تصنيف شريحة بأنه "عصر متذبذبة ثيتا،" إذا كانت نسبة المحسوبة خلال هذا القطاع هو فوق 1.5.
   ملاحظة: هذا يضمن أن السعة القصوى ثيتا أعلى لا يقل عن 50٪ من السعة في فرقة دلتا العليا خلال ذات الصلة 2.5 الصورة EEGقطعة. لاحظ أن نسبة قد تحتاج التكيف اعتمادا على الخط و / أو الأنواع المستخدمة. يمثل فاصل من 2.5 ق مدة الحد الأدنى لالتذبذب ثيتا، يمنع المكتشفة إيجابية كاذبة من بعض الحقب صاخبة، وتقع ضمن تعريفات مجموعة من المنشورات الأخرى ^{19، 26.} يقدم النطاق الترددي دلتا العلوي والفرقة التردد السيطرة بسبب النشاط دلتا الناحية الفسيولوجية ذي صلة يبدو خلال العهود غير ثيتا، على سبيل المثال، أثناء نوم الموجة البطيئة، والذي قلل إلى حد كبير خلال النشاط ثيتا.
7. كرر هذا الإجراء لكل قسم 1 ساعة. وبالتالي، يتكون كل قسم من 1،440 قطاعات EEG مع أطوال 2.5 بعضنا.
8. إحصائية تقييم البيانات من الحقب التذبذب ثيتا التي تم تحديدها.
9. حساب الإحصاءات من إجمالي مرات مدة الكشف عن ثيتا العهود. مجموعات متميزة أو محددة مسبقا. دورات، مثل الضوء / الظلام. والمعلمات الآخرين.
   ملاحظة: الستاتيويمكن أن تشمل عصي اختبار t، أنوفا، أو MANOVA، اعتمادا على المتغير، وعدد من الجماعات، والظروف، الخ
10. حساب إحصائيات واتساع الحقب ثيتا الكشف، ولكن فقط في نطاق تردد ثيتا (3،5-8،5 هرتز).
11. تقييم إحصاءات وتيرة الحقب ثيتا الكشف، ولكن فقط في نطاق تردد ثيتا (3،5-8،5 هرتز).
    ملاحظة: تردد ثيتا من حقبة ثيتا يعرف بأنه تردد ينتمون إلى السعة القصوى ثيتا من حقبة ثيتا.

ثيتا النشاط يمكن تسجيلها في مجموعة واسعة من مناطق الجهاز العصبي المركزي (CNS). هنا، نقدم تحليلا لثيتا التذبذبات من قرن آمون الفئران. يمكن أن تحدث هذه التذبذبات خلال الدول السلوكية والمعرفية المختلفة. يوصى بدرجة كبيرة لتحليل ثيتا التذبذبات في إطار كل من المدى الطويل، المتعلقة مهمة على المدى القصير، والظروف العفوية التي يسببها دواء.
ويوضح الشكل 1 تسجيل intrahippocampal CA1 التمثيلي في ظل ظروف السيطرة. إذا كان هذا الحيوان ليس في عفوية "حالة ثيتا"، وغالبا ما اتسمت به EEG intrahippocampal التي كتبها نطاق واسع، غير النظامية السعة (LIA) النشاط. إدارة منبهات مستقبلات المسكارينية (على سبيل المثال، أريكولين، بيلوكاربين، أو يوريثان) النتائج في التذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم الذي يمكن أن يكون قد تم حظره من قبل الأتروبين (50 ملغ / كلغ، والملكية الفكرية، الشكل 1).

ضمن الصفحات = "1"> من أجل تحديد ذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم مع القرار وقت مناسب، تم استخدام أداة كشف ثيتا لتصنيف 2.5 الصورة العهود EEG كما إما ثيتا سلبية أو إيجابية ثيتا (الشكل 2). وبناء على هذا التصنيف، فمن الممكن لتحديد المدة الإجمالية من التذبذبات ثيتا في ظل ظروف عفوية أو المهام السلوكية والمعرفية المحددة.

من أجل تحليل شريحة EEG 30 دقيقة (كما ليوريتان الدوائية / الأتروبين ثيتا تشريح)، علينا أولا إجراء تحليل وقت التردد لنطاق الترددات من 0،2 حتي 12 هرتز، مما يعرض السعة (السيارات) في color- مشفرة الأزياء (الشكل 3). كما يصبح واضحا في الشكل (3) A، النشاط ثيتا عالية السعة، وهو ما يؤكده الفحص البصري من EEG (السهام البيضاء)، يرافقه السعة المنخفضة في مدى التردد الدلتا. ثم، وسعة القصوى للثيتا (3،5-8،5 هرتز) والدلتا (2-3،4 هرتز) يتم رسم نطاقات التردد (الشكل 3 B). وكشفت دراسات الترابط المنهجي أن نسبة السعة القصوى ثيتا إلى السعة القصوى دلتا تتجاوز 1.5، تشير إلى التذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم (الشكل 3 C).
يوضح الشكل (4) كيف يوريتان يمكن أن تحدث اهتزازات الحصين ثيتا (دوائر بيضاء في الشكل (4) II). يوريتان دواء متعدد الاهداف التي يمكن أن تؤدي إلى نوع الثاني ثيتا بسبب العمل ناهض على مستقبلات المسكارينية. بعد حقن الأتروبين (الشكل 4 III)، وألغى هذا النوع الثاني التذبذبات ثيتا (الحساسة للالأتروبين التذبذبات ثيتا). من المهم أن نعتبر أن محفزات مستقبلات المسكارينية، بالإضافة إلى الأتروبين، لها خصائص الدوائية الفردية التي تؤثر على خصائص وقت حدوث ثيتا والحصار ثيتا. وتجدر الإشارة إلى أن-الأتروبين حساسة النوع الأول ثيتا تبقى unaffECTED بواسطة مضاد مسكاريني.

ويصور موجز للكشف ثيتا وتقدير أداة كاملة في الشكل (5). أنه يؤدي إلى حساب السعة، والتردد، ومبلغ / يعني ثيتا المدة. وعلى النقيض من الأساليب المذكورة سابقا، فإنه يجعل من استخدام النهج القائم على المويجات مع دقة عالية. الأداة التحليلية الموصوفة هنا لديها العديد من مجالات التطبيق. يتم إنشاء التذبذبات ثيتا في النظام septohippocampal وغالبا ما تنال من العمليات العصبية، على سبيل المثال، في مرض الزهايمر. وقد وصفت نماذج الماوس العديد من مرض الزهايمر التي تختلف في التماثل، التماثل، والقدرة على التنبؤ. تم الإبلاغ عن بعض من هذه النماذج لعرض خفض في ثيتا النشاط، في حين كانت دراسات أخرى لعرضه زيادة في ثيتا النشاط، يبقى السبب الذي من اجله يتم تحديدها. طبقنا بنجاح الكشف ر ثيتا مونغوشيفيتش الموصوفة هنا لتوصيف غيرت بنية ثيتا متذبذبة في نموذج 5XFAD من مرض الزهايمر ^8. ومع ذلك، فإنه يمكن أيضا تطبيقها في مجال البحوث الصرع والأمراض العصبية والنفسية.

الشكل 1: ثيتا التذبذبات في C57BL / 6 الفئران. Radiotelemetric intrahippocampal تسجيل CA1 في ظل ظروف العفوية (I) وبعد حقن يوريثان (800 ملغ / كلغ، والملكية الفكرية، والثاني). بعد الحقن يوريتان، التذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم، تصبح مرئية، والتي يمكن أن يكون قد تم حظره من قبل الأتروبين (50 ملغ / كلغ، والملكية الفكرية). تم تعديل هذا الرقم من إشارة ^20، مع إذن. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

العمر = "1">
الشكل 2: تحليل يستند المويجات-من EEG تسجيل ديب CA1 من C57BL / 6 الماوس. (A و B) وصفت اثنين من العهود 2.5 الصورة EEG، المصنفة بصريا غير ثيتا وثيتا قطاعات، على التوالي. (C و D) تحليل الوقت التردد من شرائح CA1 EEG المعروضة في A و B في حدود 0،2 حتي 12 هرتز، مع اتساع يجري مرمزة. تحليل وقت التردد في C يسلك غير النظامية، والهندسة المعمارية ثيتا المتقلبة بشأن الترددات والوقت، في حين تتميز شريحة مع التذبذبات ثيتا متزامنة إلى حد كبير من قبل العادية وغير متقلبة، ثيتا عالية السعة من وتيرة ثابتة تقريبا من 6 هرتز. نسبة القصوى ثيتا إلى السعة القصوى دلتا هي 1.25 في C و 4.67 في D وتصنيف واضح B كقطاع EEG ثيتا التذبذب. وقد طبع هذا الرقم من المرجع 20، بعد الحصول على إذن. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 3: ثيتا أداة الكشف عن أساس المويجات. (أ) تحليل الوقت التردد من شريحة EEG 30 دقيقة (لا يظهر) التي تم تسجيلها بعد إدارة يوريتان. تم إجراء تحليل المعقدة القائمة المويجات-Morlet في حدود 0،2 حتي 12 هرتز، مع السعة (السيارات) أن تكون مرمزة. (ب) تعرض هذه الصورة أقصى اتساع نطاق التردد ثيتا (3،5-8،5 هرتز، والأخضر) وفرقة دلتا العليا (2-3،4 هرتز، أحمر) لقطاع التخطيط الدماغي 30 دقيقة. (C) ويوضح هذا الرقم نسبة السعة القصوى ثيتا(الأخضر في B) وأقصى اتساع الدلتا (الأحمر في B). لاحظ أن التذبذبات ثيتا متزامنة عالية ترتبط مع نسب suprathreshold في C. وقد طبع هذا الرقم من المرجع 20، بعد الحصول على إذن. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: تحليل يستند المويجات من التذبذبات ثيتا الفارماكولوجية التي يسببها، درجة عالية من التنظيم. ويتم تحليل قطاعات التمثيلي 30 دقيقة EEG (لا يظهر) في مدى التردد من 0-12 هرتز مع السعة (السيارات) أن تكون مرمزة. وحقن يوريتان في 800 ملغ / كغ، والملكية الفكرية، أسفرت عن وقوع المجزأ من التذبذبات ثيتا درجة عالية من التنظيم، مع تردد السائد من حوالي 6 هرتز (دوائر بيضاء). بعد فيحقن ropine في 50 مغ / كغ، والملكية الفكرية، وإلغاء هذه التذبذبات ثيتا. وقد طبع هذا الرقم من المرجع 20، بعد الحصول على إذن. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5: مخطط تدفق يوضح والكمي لدرجة عالية من التنظيم، ثيتا التذبذبات المسجلة من الفئران CA1. ويمكن تحليل النوع الثاني التذبذبات ثيتا باستخدام عنصر تحكم تسجيل (المرحلة)، وبعد الحقن (على سبيل المثال، يوريتان، أريكولين، أو بيلوكاربين) المرحلة، ومرحلة ما بعد الأتروبين (A1). 30 شرائح دقيقة EEG (A2) من كل مرحلة هي المرة التردد تحليلها في حدود 0،2 حتي 12 هرتز باستخدام النهج القائم على المويجات (B1 و B2). المقبلة، segmen ثيتايبدأ الكشف ر (C1)، وإعطاء نظرة عن كثب على الخصائص وقت التردد من مجموعة ثيتا (3،5-8،5 هرتز، C2) ومجموعة دلتا العلوي (2-3،4 هرتز، C3) لالعهود EEG التي هي 2.5 بعضنا (C4 و C5). وفي وقت لاحق، ويتم تحليل السعة على ثيتا ودلتا نطاق الترددات التي تصور القيم القصوى (C6 و C7). إذا كانت السعة القصوى للثيتا / دلتا تتجاوز 1.5، يصنف 2.5 ق قطاع التخطيط الدماغي كما حقبة من التذبذب ثيتا درجة عالية من التنظيم (C8)، مع اتساع المعرفة وتردد (D1-D3). هذه الأداة الكشف ثيتا تسمح لتقدير حجم ثيتا العمارة التذبذب (E1). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

ثيتا النشاط من أهمية مركزية في الفسيولوجيا العصبية النظامية. ويمكن أن يلاحظ في مناطق الدماغ المختلفة، وخاصة في قرن آمون، حيث يرتبط ذلك إلى الدول السلوكية والمعرفية المحددة. وبالإضافة إلى ذلك، ثيتا الحصين يمكن التفريق دواء إلى حساسة الأتروبين من النوع الثاني والأتروبين حساسة النوع الأول ثيتا. ويعتقد أن النوع الأول يجب أن تكون متصلة الحركة، مثل المشي أو الجري ^{27، 28، 29، 30، 31،} في حين أن النوع الثاني ويمكن ملاحظة أثناء حالة الاستنفار الجمود ^{27، 28، 29، 30.} الدول في حالة تأهب-الجمود يمكن الناجم عن لهجة أو عن طريق اللمس المحفزات نادرة وعشوائية، على سبيل المثال ^32. يرتبط النوع الثاني ثيتا أيضا إلى السلطة الفلسطينيةssive دوران كامل الجسم ^14. أثناء النوم المتناقض، سواء الحساسة الأتروبين ومقاومة للالأتروبين إيقاعات ثيتا موجودة ^33. تتميز الدولة يستريح الجمود حسب النشاط وعدم انتظام كبير (LIA) ^27.

بشكل عام، ثيتا التذبذبات يمكن تسجيلها في ظل ظروف عفوية، ولكن أيضا في أعقاب تحريض الدوائية (على سبيل المثال، عن طريق تطبيق منبهات مستقبلات المسكارينية، مثل يوريتان، بيلوكاربين، أريكولين، oxotremorine، وما إلى ذلك). لاحظ أنه pharmacodynamically، يوريتان دواء متعدد الاهداف التي يمكن أن تعزز من النوع الثاني ثيتا ولكن أيضا تمنع النوع الأول ثيتا. في المقابل، بيلوكاربين، أريكولين، وoxotremorine لحث انتقائي النوع الثاني ثيتا. اعتمادا على الدوائية للمنبهات المسكارينية المستخدمة، فإنه يأخذ مقدار متغير من وقت حتى تحدث ثيتا التذبذبات. النوع الثاني يمكن أن يكون قد تم حظره بشكل فعال من قبل الأتروبين. الأهم من ذلك، افعلحكماء منبهات المسكارينية والخصوم للحث ونوع كتلة الثاني التذبذبات ثيتا وspecies- وتعتمد على إجهاد. وبالتالي، فمن الضروري للغاية لإجراء دراسات الجرعة والأثر لكشف الجرعة المثالية للتحريض التذبذبات ثيتا وانسداد من أجل مسألة علمية محددة. باختصار الأمد ثيتا التذبذبات كما يمكن الناجمة عن المنبهات الحسية، مثل tail- أو مخلب-معسر.

هناك أساليب مختلفة لوصف ثيتا النشاط بشكل عام. النهج القائم على الاتحاد الفرنسي للتنس، مما أدى إلى استمرار أو متقطعة (المتعلقة الفرقة التردد) كثافة طيف الطاقة (PSD) تحليل / مؤامرات أو في تحليل السلطة لنطاقات التردد الفردية، والنهج القياسية التي توفر معلومات قيمة حول خصائص تردد.

ومع ذلك، من أجل تحقيق رؤية المزيد من التعقيد في العمارة ثيتا، يبدو أن النهج إضافية لتكون ضرورية. على وجه الخصوص، واحدة قد تكون مهتمة في الجهاز مختلفةالدول izational من ثيتا وتردداتها، والتي لا يمكن تقييمها مباشرة وبدقة من خلال الإجراءات المذكورة أعلاه. في المقابل، فإن تقنية تحليلية جديدة المعروضة هنا هي القائمة على المويجات وقادرة على تقييم درجة عالية من التنظيم، على المدى القصير التذبذبات ثيتا. أنها لا تتوافق مع السلطة ثيتا القياسية، والتي تعتبر أيضا الانتيابي، النشاط ثيتا متقطع. ويتم التركيز على استخلاص الخصائص المحددة وقت التردد في البيانات EEG التي هي نموذجية لثيتا العهود. وهكذا، فإن الأسلوب الجديد يمنع التصنيفات إيجابية كاذبة من ثيتا العهود. الإجراء الآلي يضمن تقييم مجموعات البيانات EEG طويلة الأمد، وبالتالي يشمل مقارنات إحصائية موثوقة دورات الفسيولوجية (دورة الضوء / الظلام أو النظمية الإيقاعية) خلال دراسات طويلة الأجل.

هذا البروتوكول هو من أهمية خاصة في تحليل البيانات EEG تم الحصول عليها من النماذج الحيوانية من الأمراض العصبية، لا سيما في characteriاإلثيوبية العمارة ثيتا درجة عالية من التنظيم في septohippocampal والنظم العصبية الأخرى. تحليل ثيتا معقدة وعالية الدقة قد تساعد على تحديد بصمات الأصابع EEG التي يمكن أن تكون بمثابة المؤشرات الحيوية EEG في المستقبل.

The authors have nothing to disclose.

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 für Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM), Bonn, Germany.