Wir möchten danken Helmut Scheu für die Gelegenheit, unsere Forschung im Schweinestall am Hofgut Neumühle betreiben.

Alle Verfahren wurden von der lokalen Ethikkommission (#23177-07/G10-1-010/G 15-15-011) genehmigt und gefolgt von den europäischen und deutschen Vorschriften (Europäische Gemeinschaftsrichtlinie 86/609/EWG; Tierschutzgesetz).
Alle tierische Verfahren wurden im Einklang mit dem Klinikum der Johannes Gutenberg-Universität Mainz Tierbetreuung Ausschuss Verordnungen durchgeführt.
1. setup
<ol><li>Vor dem Experiment für jede Leitungsrauschen überprüfen Sie und finden Sie eine geeignete Lage für den Aufbau und die Antenne. Leitungsrauschen ist als ein 60 oder 50 Hz-Sinus-Welle sichtbar. Hinweis: Die Platzierung der Antenne und vor allem die Entfernung zwischen Sender und Empfänger hängt die Sendestärke des Systems. Das hier verwendete System ist einstellbar. Es war ein relativ geringer Leistung, mit einer ca. 3 m Übertragungsreichweite angepasst. Darüber hinaus können die Drahtzäune im Schweinestall dämpfen das Signal und verursachen Störungen. In diesem Fall ist es notwendig, um die Antenne in den Metall-Käfig zu platzieren.</li>
	<li>Verwenden Sie eine Kabeltrommel, um die Set-up mit Netzversorgung zu liefern. Verbinden Sie den Laptop, der Empfangseinheit und der Analog-Digital-Wandler (falls erforderlich) für die spezifische Telemetriesystem, das verwendet wird. Hinweis: Die Telemetrie-System verwendet hier gesendet digitale Daten an den Empfänger. Dies kann für andere Systeme abweichen.</li>
	<li>Platzieren Sie die Elektroden, die Klebstoffe, die Q-Tips, sowie die Tücher und die Rührschüssel Blöcke auf einem separaten Tisch.</li>
	<li>Bereiten Sie die Elektroden mit kurzen Kabeln. Dies zu tun, schneiden Sie die Elektroden mit einer Länge so kurz wie möglich, je nach Größe des Tieres wieder festlöten. Das Kabel muss lang genug, um die gewünschte aufnahmepositionen auf den Kopf mit der telemetrischen EEG-Einheit, die Übermittlung der Daten zu verbinden. Kabel, die zu lang sind müssen wich und mit Klebstoff Silikon-Elastomer Haut bedeckt. Längere Kabel, die wich müssen machen den Silikon-Patch, größer und schwerer.</li>
</ol>2. Ferkel
<ol><li>Fangen Sie ein Ferkel, packte es am Bein oder am Thorax. Halten Sie es und seien Sie sich bewusst von Stuhlgang oder Wasserlassen.</li>
	<li>Falls erforderlich, markieren Sie das Ferkel mit einer Reihe.</li>
	<li>Wickeln Sie das Ferkel in ein Handtuch. Die Ferkel werden sich beruhigen. Seien Sie sich bewusst der Überhitzung der Ferkel.</li>
	<li>Halten Sie die Ferkel mit einer Hand am Körper oder Unterarm. Verwenden Sie andererseits, um die Schnauze halten. Seien Sie sich bewusst der Überhitzung der Ferkel und stellen Sie sicher, es ist kostenlos, richtig zu atmen.</li>
</ol>(3) Elektroden
<ol><li>Haben Sie eine zweite Person die Elektroden anbringen.</li>
	<li>Reinigen Sie die Haut von Schmutz mit Wasser oder Ethanol. Falls erforderlich, rasieren Sie den Kopf.</li>
	<li>Entfernen Sie alle abgestorbenen Hautzellen mit einem abrasiven EEG-Gel und einem q-Tip. Entfernen Sie danach die abrasive Gel. Alternativ können Sie Schleifpapier.</li>
	<li>Befestigen Sie die selbstklebenden Elektroden an der gewünschten Stelle. Legen Sie die Masseelektrode über das Kleinhirn (zwischen den Ohren) und die Bezugselektrode auf der Nase. Ort der Aufnahme-Elektrode an der gewünschten Stelle. Hinweis: In diesem Fall wurde eine unipolare Aufnahme durchgeführt da der Verweis auf eine neutrale Position (Nase) gelegt wurde. Für Ferkel gibt es bis heute kein einheitliches System. Hier wurde ein parietalen Aufnahmeposition (zwischen Auge und Ohr) auf der rechten Hirnhälfte verwendet.</li>
	<li>Schließen Sie die Kabel um die Telemetrie-Einheit. Das Gerät einschalten. Abhängig von der Telemetrie-System verwendet könnte dies ein Magnetschalter oder Radiofrequenz Wake-up Signal sein.</li>
	<li>Bedecken Sie das Telemetrie-Gerät und alle Kabel sowie alle Elektroden mit Zweikomponenten-Haut haftende Silikon-Kautschuk (siehe Tabelle der Materialien). Durch gleiche Mengen beider Komponenten mischen, die Aushärtezeit werden im Bereich von 1 min. Augen und Wimpern sollte nicht mit dem Kautschuk abgedeckt werden.</li>
	<li>Warten Sie, bis das Silikon-Kautschuk vollständig ausgehärtet ist.</li>
	<li>Legen Sie die Ferkel im Schweinestall.</li>
	<li>Beobachten Sie die Ferkel zu sehen, ob es Anzeichen von Unbehagen über einen längeren Zeitraum hinweg (mehrere Minuten) angezeigt wird.</li>
</ol>4. Messung
<ol><li>Warten Sie, bis das Ferkel erholt hat und beginnt, sein Verhalten mit seinen Geschwistern (füttern, spielen, schlafen), Synchronisieren in der Regel nach 30 s (Abbildung 1).</li>
	<li>Schlafphasen, warten Sie, falls gewünscht. Die Aufnahmezeit hängt von der spezifischen Fragestellung. Hier wurden 10 min Aufnahmesessions verwendet.</li>
	<li>Wenn die Telemetrie-Einheit von mehr als 2 andere Ferkel abgedeckt ist, könnte das Signal zu niedrig für den Empfänger sein. Schieben Sie die Ferkel entfernt, wenn sie oben schlafen. Beachten Sie die Sau; Es könnte aggressiv reagieren.</li>
	<li>Starten Sie die Aufnahme mit der Datenerfassungs-Software (siehe Tabelle der Materialien).</li>
</ol>(5) finish
<ol><li>Nach die Aufnahme (in der Regel mehrere Stunden), fangen das Ferkel wieder in Schritt 2 beschrieben wurde. Beachten Sie die Sau; Es könnte aggressiv reagieren.</li>
	<li>Heben Sie vorsichtig das Silikon-Kautschuk, an einer Kante. Entfernen Sie dann den ganzen Patch aus Silikon-Kautschuk, die Elektroden und die Telemetrie-Einheit enthält. Seien Sie vorsichtig mit dem Ferkel Augen.</li>
	<li>Legen Sie die Ferkel im Schweinestall.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Conrad, M. S., Sutton, B. P., Dilger, R. N., Johnson, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+in+vivo+three-dimensional+magnetic+resonance+imaging-based+averaged+brain+collection+of+the+neonatal+piglet+(Sus+scrofa).">An in vivo three-dimensional magnetic resonance imaging-based averaged brain collection of the neonatal piglet (Sus scrofa).</a> PLoS ONE. 9 (9), e107650 (2014).</li><li>de Camp, N. V., Hense, F., Lecher, B., Scheu, H., Bergeler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Models+for+preterm+cortical+development+using+non+invasive+clinical+EEG.">Models for preterm cortical development using non invasive clinical EEG.</a> Translational Neuroscience. 8, 211-224 (2017).</li><li>Lapray, D., Bergeler, J., Dupont, E., Thews, O., Luhmann, H. J., Barculo, D., Daniels, 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+novel+telemetric+system+for+recording+brain+activity+in+small+animals.">A novel telemetric system for recording brain activity in small animals.</a> Telemetry: Research, Technology and Applications. , 195-203 (2009).</li><li>Kim, D., Yeon, C., Kim, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+experimental+validation+of+a+dry+non-+invasive+multi-channel+mouse+scalp+EEG+sensor+through+visual+evoked+potential+recordings.">Development and experimental validation of a dry non- invasive multi-channel mouse scalp EEG sensor through visual evoked potential recordings.</a> Sensors. 17, 326 (2017).</li><li>Moshayedi, P., 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+relationship+between+glial+cell+mechanosensitivity+and+foreign+body+reactions+in+the+central+nervous+system.">The relationship between glial cell mechanosensitivity and foreign body reactions in the central nervous system.</a> Biomaterials. 35, 3919-3925 (2014).</li><li>Barrese, J. C., 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=Failure+mode+analysis+of+silicon-based+intracortical+microelectrode+arrays+in+non-human+primates.">Failure mode analysis of silicon-based intracortical microelectrode arrays in non-human primates.</a> Journal of Neural Engineering. 10, 066014 (2013).</li><li>Hellstr&#246;m-Westas, L., Ros&#233;n, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroencephalography+and+brain+damage+in+preterm+infants.">Electroencephalography and brain damage in preterm infants.</a> Early Human Development. 81, 255-261 (2005).</li><li>Lloyd, R. O., Goulding, R. M., Filan, P. M., Boylan, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overcoming+the+practical+challenges+of+electroencephalography+for+very+preterm+infants+in+the+neonatal+intensive+care+unit.">Overcoming the practical challenges of electroencephalography for very preterm infants in the neonatal intensive care unit.</a> Acta Paediatrica. , 152-157 (2015).</li><li>Clancy, B., Finlay, B. L., Darlington, R. B., Anand, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extrapolating+brain+development+from+experimental+species+to+humans.">Extrapolating brain development from experimental species to humans.</a> Neurotoxicology. 28, 931-937 (2007).</li><li>Iyer, K. K., 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=Cortical+burst+dynamics+predict+clinical+outcome+early+in+extremely+preterm+infants.">Cortical burst dynamics predict clinical outcome early in extremely preterm infants.</a> Brain. 138, 2206-2218 (2015).</li><li>Luhmann, H., de Camp, N., Bergeler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+brain+activity+in+preterms:+mathematics+helps+to+predict+clinical+outcome.">Monitoring brain activity in preterms: mathematics helps to predict clinical outcome.</a> Brain. 138, 2114-2125 (2015).</li><li>Dragomir, A., Akay, Y., Curran, A. K., Akay, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexity+measures+of+the+central+respiratory+networks+during+wakefulness+and+sleep.">Complexity measures of the central respiratory networks during wakefulness and sleep.</a> Journal of Neural Engineering. 5, 254-261 (2008).</li><li>Peever, J., Fuller, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biology+of+REM+sleep.">The biology of REM sleep.</a> Current Biology. 27, R1237-R1248 (2017).</li><li>Robert, S., Dallaire, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polygraphic+Analysis+of+the+sleep-wake+states+and+the+REM+Sleep+periodicity+in+domesticated+pigs+(Sus+scrofa).">Polygraphic Analysis of the sleep-wake states and the REM Sleep periodicity in domesticated pigs (Sus scrofa).</a> Physiology &amp; Behavior. 37 (2), 289-293 (1986).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Ein wichtiger Schritt im Protokoll ist die angemessene Hautkontakt mit den Elektroden, vor allem der Masseelektrode, stabile Aufnahmen mit geringem Bildrauschen zu erreichen. Darüber hinaus da Ferkel sehr beweglich sind, ist es wichtig, das gesamte System mit Silikon-Kautschuk zum Schutz der Elektroden und die Telemetrie-Einheit zu decken. Darüber hinaus, wenn die Experimente in einem Stall mit einem Spaltenboden durchgeführt werden, seien Sie vorsichtig mit kleine Geräte oder Anschlüsse.
Im Falle eine unzureichende Griffigkeit der Elektroden selbstklebend Hydrogel versuchen Sie, die abrasive Creme so weit wie möglich zu entfernen. Eine alternative Möglichkeit zum Entfernen der äußeren Tote Hautschicht wird Schleifpapier verwendet. Eine Vorbehandlung mit Alkohol ist nicht zwingend erforderlich. Schmutzige Haut kann auch mit Wasser gereinigt werden. Verwenden Sie keine Putz Streifen statt doppelte Silikon Körper das Telemetrie-System zu beheben. Putz Streifen verursachen Hautreizungen und massive Anzeichen von Unbehagen. Das System in diesem Fall sehr schnell loszuwerden Ferkel.
Eine Einschränkung der Methode ist die Stabilität der Hydrogel-Elektroden. Sie können nach ein paar Stunden trocknen, was zu einem Verlust der Aufnahmequalität. Darüber hinaus sind wie bei allen EEG Techniken, starke Bewegungen in der Regel verbunden mit Muskel-Artefakte auf der Aufnahme-Spur (wie in Abbildung 4zu sehen). Darüber hinaus ist eine gute Platzierung der Antenne wichtig, Artefakte zu reduzieren, die aus einer schlechten empfängersignal entstehen. Metallzäune können auch hochfrequente Störungen, was zu einem Verlust von Datenfolgen verursachen. Eine Lösung für dieses Problem ist es, die Antenne in die Metall-Zaun in eine optimale Position zu platzieren. Die optimale Position der Antenne kann nur durch Versuch und Irrtum im Feld ausgewertet werden. Die Sau und die anderen Ferkel führen nicht zu Artefakten, weil die Ferkel trägt das System in der Regel nicht andere Ferkel erlauben, ihren Kopf zu manipulieren. Dies könnte für andere Arten unterschiedlich sein.
Die Methode ist besonders bedeutsam für translationale Ansätze in den Neurowissenschaften. Mit dieser Technik ist es möglich, nicht-invasive Aufnahmen ohne Sedierung zu verwenden. Die daraus resultierende EEG-Ableitungen sind sehr ähnlich in der klinischen Einstellung. Die Technik könnte eröffnen neue Möglichkeiten um Frühgeburt EEG Reifung durch Tiermodell Systeme zu charakterisieren. Darüber hinaus könnten viele neurowissenschaftliche Fragen, insbesondere im Hinblick auf kortikalen Bereich Potentiale, auch durch diese nicht-invasive Technik untersucht werden. Daher hat die Methode das Potenzial zur Verringerung der Zahl und schwere von Tierversuchen im Bereich der Neurowissenschaften.
Für die Zukunft sind Aufnahmen mit mehr als einer Elektrode geplant. Voraussetzung ist die Miniaturisierung der Elektroden. Darüber hinaus ist die Langzeitstabilität der Elektroden ein Thema für zukünftige Innovationen.

Ferkel sind eine aufstrebende Modellsystem für Neurowissenschaften1. Um translationale Forschung zu stärken, haben wir eine Methode, um nicht-invasive, klinische EEGs von hemmungslosen Ferkel2 (Abbildung 1 und Abbildung 2) aufnehmen. Zwei Voraussetzungen für eine translationale Nutzung des EEG-Ableitungen zur EEG-Muster mit kortikale Reifung verbunden sind eine nicht-invasive Methode, vergleichbar mit klinischen Setting und die Abstinenz von Beruhigungsmitteln oder Anästhesie. 1-Kanal Telemetrie System3 in Kombination mit selbstklebenden Elektroden können in ca. 5 min. danach fixiert werden, die Ferkel werden schnell wieder aus dem Umgang mit Verfahren und synchronisieren Sie ihre Fütterung und Verhalten, die anderen schlafen Ferkel und Sau.
Auch wenn es bereits Versuche, nicht-invasive EEG-Ableitungen von sediert Tiere4verwenden, werden die meisten Elektroenzephalographie Studien von Tieren mit invasiven Methoden durchgeführt. Diese Methoden haben Nebenwirkungen bei entzündlichen Prozessen rund um die implantierten Elektroden5,6 , und in den meisten Fällen benötigen sie eine soziale Trennung der Tiere durch die externen Komponenten des implantierten EEG-Systems. Daher ist die Übersetzung dieser Daten zu klinischen Kontext schwierig. Die Notwendigkeit für translationale Ansätze wird deutlich durch die Tatsache, dass es noch nicht bekannt ist wie eine "normale" Gehirn-Reifung während der frühen kortikalen Entwicklung von klinischen, nicht-invasive Elektroenzephalographie7dargestellt wird. Diese Wissenslücke entsteht durch technische Herausforderungen im Zusammenhang mit EEG-Ableitungen von Frühgeborenen Babys8. Im Tiermodell Systeme sind Muster der frühen kortikalen Entwicklung besser zugänglich, da die meisten Tiere mit einem "Frühgeburt Gehirn" im Vergleich zu menschlichen kortikalen Entwicklung9geboren sind. Neben der erhaltenen Muster der kortikalen Entwicklung über Arten2hat kürzlich gezeigt, dass EEG-Ableitungen von Frühgeborenen im späteren Leben10,11auch die individuelle klinische Outcome Vorhersagen können. Die hier beschriebene Methode eignet sich besonders für die translationale Aspekte der Entwicklungsbiologie Neurowissenschaften.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="867">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Disposable adhesive 
			surface silver/silver chloride electrodes</td>
			<td style="width:309px;">Spes 
			Medica S.r.l., Genova, Italy</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:223px;">Self adhesive hydrogel electrode</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Abralyt HiCl</td>
			<td style="width:309px;">Easycap GmbH</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Abrasive cream</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Body Double fast</td>
			<td style="width:309px;">Smooth On Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Skin adhesive silicone</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Telemetry system</td>
			<td style="width:309px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Internal development</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Picolog 1216</td>
			<td style="width:309px;">Pico Technology</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>AD converter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Laptop</td>
			<td style="width:309px;">Panasonic</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Rugged laptop</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Receiver</td>
			<td style="width:309px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Internal development</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

noninvasive eeg recordings from freely moving piglets

Die Methode erlaubt die Aufnahme von qualitativ hochwertigen Elektroenzephalogramme (EEG) von frei beweglichen Ferkel direkt im Schweinestall. Wir verwenden eine einkanalige telemetrischen Elektroenzephalographie-System in Kombination mit standard Hydrogel selbstklebende Elektroden. Die Ferkel sind ohne den Einsatz von Beruhigungsmitteln beruhigt. Nach ihrer Freilassung in den Schweinestall, die Ferkel Verhalten sich normalerweise – sie trinken und schlafen im gleichen Zyklus wie ihre Geschwister. Die EEG-Ableitungen dienen ihre Schlafphasen.

Wir waren in der Lage, typische EEG-Muster, die im Zusammenhang mit nicht - REM-Schlaf, wie Spindel platzt oder Delta-Bürsten aus frei beweglichen Ferkel (Abbildung 1 und Abbildung 2). Uns interessierte vor allem repräsentative Muster während der nicht - REM-Schlaf, aber auch Phasen von REM-ähnlichen Schlaf12 mit einer sehr geringen Amplitude wurden aufgezeichnet (Abbildung 3). Die Physiologie und die Höhe des REM-Schlafes unterschiedlich Arten13. Kurze REM-Phasen im Bereich von ein paar Minuten sind typisch für Schweine14. Gute Aufnahmequalität war auch während der Fütterung (Laktation) (Abbildung 4). Wie spielen Verhalten, führt starke Muskelaktivität zu Muskel Artefakte; jedoch wurden Filter entwickelt, EEG-Bänder zu extrahieren. Weitere mögliche Analysetools sind Berechnungen der spektralen Leistungsdichte oder Analyse-Tools mit Schwerpunkt auf Netzwerk-Aktivität, wie z. B. Phase-Amplitude Kupplung. Diese Analyse-Tools können auch mit Einkanal-EEG-Ableitungen verwendet werden.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58226/58226fig1.jpg"> Abbildung 1: ein schlafendes Ferkel mit EEG-Telemetriesystem. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58226/58226fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58226/58226fig2.jpg"> Abbildung 2: typische EEG-Muster während der Schlafphase eines frei beweglichen Ferkels, ruht neben seinen Geschwistern aufgenommen. Vier Veranstaltungen werden durch Kästen hervorgehoben. Von links nach rechts zeigt das erste Feld typische Muster hervorgerufen durch Muskelaktivität; zum Beispiel kurze Zuckungen während des Schlafes, gekennzeichnet durch hohe Mengen an schnelle Gamma-Aktivität (über 80 Hz) und eine Burst-wie aussehen. Das zweite Feld zeigt eine Delta Pinsel-ähnliche Episode, gekennzeichnet durch Delta-Aktivität mit überlagerten Aktivität im Bereich von Theta und Alpha. Die dritte und vierte Felder zeigen kurze Episoden von Gamma Bursts (Schlaf Spindel-ähnliche Ereignisse), gekennzeichnet durch Frequenzanteile in der Alpha, Beta und Gamma-Bands. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58226/58226fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58226/58226fig3.jpg"> Abbildung 3: REM Phasen während des Schlafes. Das erste und das zweite Feld zeigt slow-Wave-Schlaf-Phasen. Das dritte Feld zeigt eine niedrige Amplitude EEG Phase von ca. 20 s Dauer. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58226/58226fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58226/58226fig4.jpg"> Abbildung 4: 10 min EEG-Aufzeichnung Spur ein trinken Ferkel (Laktation). Der Trog nach 100 s ist durch einen kurzen Verlust der Funkverbindung zwischen Sender und Empfänger von der EEG-Recording-System. Danach gibt es einige Muskeln oder Bewegung Artefakte. Muskel-Artefakte zeichnen sich durch sehr hohe Delta Band Amplituden. Im Gegensatz dazu zeichnet sich die EEG-Aktivität durch eine stufenweise Abnahme der Amplitude macht aus langsamen Wellen Fasten (siehe z. B. zwischen 200 und 250 s). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/58226/58226fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

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Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

Hier präsentieren wir ein Protokoll zum Rekord telemetrischen Elektroenzephalogramme (EEG) von frei beweglichen Ferkel direkt im Schweinestall ohne den Einsatz von Sedativum, macht es möglich, typische EEG-Muster während der nicht - REM-Schlaf, wie Spindel aufzuzeichnen platzt.

Nicht-invasive EEG-Ableitungen von frei beweglichen Ferkel

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel ...

noninvasive-eeg-recordings-from-freely-moving-piglets

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

7.2K Aufrufe.  Free University Berlin. Hier präsentieren wir ein Protokoll zum Rekord telemetrischen Elektroenzephalogramme (EEG) von frei beweglichen Ferkel direkt im Schweinestall ohne den Einsatz von Sedativum, macht es möglich, typische EEG-Muster während der nicht - REM-Schlaf, wie Spindel aufzuzeichnen platzt.

Serie: Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

High-density EEG Recordings of the Freely Moving Mice using Polyimide-based Microelectrode

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a noninvasive brain monitoring tool in cognitive neuroscience as well as a diagnostic tool for epilepsy and sleep disorders in neurology. However, the underlying mechanism of EEG rhythm generation is still under the veil. Recently introduced polyimide-based microelectrode (PBM-array) for high resolution mouse EEG1 is one of the trials to answer the neurophysiological questions on EEG signals based on a rich genetic resource that the mouse model contains for the analysis of complex EEG generation process. This application of nanofabricated PBM-array to mouse skull is an efficient tool for collecting large-scale brain activity of transgenic mice and accommodates to identify the neural correlates to certain EEG rhythms in conjunction with behavior. However its ultra-thin thickness and bifurcated structure cause a trouble in handling and implantation of PBM-array. In the presented video, the preparation and surgery steps for the implantation of PBM-array on a mouse skull are described step by step. Handling and surgery tips to help researchers succeed in implantation are also provided.

In this article, we described the surgery procedure and handling tips for implantation of ultra-thin polyimide-based microelectrode array (PBM-array) on the mouse skull for acquisition of high-density encephalography (EEG) in a mouse model.

High-Density-EEG-Aufzeichnungen der sich frei bewegenden Mäusen mit Polyimid-Basis Mikroelektroden

Electroencephalogram (EEG) indicates the averaged electrical activity of the neuronal populations on a large-scale level. It is widely utilized as a ...

Forschung

Neurowissenschaften

Patch Clamp Recordings from Embryonic Zebrafish Mauthner Cells

Mauthner cells (M-cells) are large reticulospinal neurons located in the hindbrain of teleost fish. They are key neurons involved in a characteristic behavior known as the C-start or escape response that occurs when the organism perceives a threat. The M-cell has been extensively studied in adult goldfish where it has been shown to receive a wide range of excitatory, inhibitory and neuromodulatory signals1. We have been examining M-cell activity in embryonic zebrafish in order to study aspects of synaptic development in a vertebrate preparation. In the late 1990s Ali and colleagues developed a preparation for patch clamp recording from M-cells in zebrafish embryos, in which the CNS was largely intact2,3,4. The objective at that time was to record synaptic activity from hindbrain neurons, spinal cord neurons and trunk skeletal muscle while maintaining functional synaptic connections within an intact brain-spinal cord preparation. This preparation is still used in our laboratory today. To examine the mechanisms underlying developmental synaptic plasticity, we record excitatory (AMPA and NMDA-mediated)5,6 and inhibitory (GABA and glycine) synaptic currents from developing M-cells. Importantly, this unique preparation allows us to return to the same cell (M-cell) from preparation to preparation to carefully examine synaptic plasticity and neuro-development in an embryonic organism. The benefits provided by this preparation include 1) intact, functional synaptic connections onto the M-cell, 2) relatively inexpensive preparations, 3) a large supply of readily available embryos 4) the ability to return to the same cell type (i.e. M-cell) in every preparation, so that synaptic development at the level of an individual cell can be examined from fish to fish, and 5) imaging of whole preparations due to the transparent nature of the embryos.

We have developed an intact brain-spinal cord preparation to record and monitor electrical activity via patch clamp recording from the Mauthner neurons and other reticulospinal cells in zebrafish embryos. Thus, we are able to record excitatory and inhibitory synaptic currents, voltage-gated channel activity and action potentials from key neurons in a developing embryo.

Patch-Clamp-Aufnahmen aus embryonalen Zebrafisch-Mauthner-Zellen

Mauthner cells (M-cells) are large  reticulospinal neurons located in the hindbrain of teleost fish. They are key  neurons involved in a characteristic ...

Recording Single Neurons' Action Potentials from Freely Moving Pigeons Across Three Stages of Learning

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed single-neuron activity while animals are acquiring an operantly conditioned response, or when that response is extinguished. But even in these cases, observation periods usually encompass only a single stage of learning, i.e. acquisition or extinction, but not both (exceptions include protocols employing reversal learning; see Bingman&#160;et al.1 for an example). However, acquisition and extinction entail different learning mechanisms and are therefore expected to be accompanied by different types and/or loci of neural plasticity.
Accordingly, we developed a behavioral paradigm which institutes three stages of learning in a single behavioral session and which is well suited for the simultaneous recording of single neurons&#39; action potentials. Animals are trained on a single-interval forced choice task which requires mapping each of two possible choice responses to the presentation of different novel visual stimuli (acquisition). After having reached a predefined performance criterion, one of the two choice responses is no longer reinforced (extinction). Following a certain decrement in performance level, correct responses are reinforced again (reacquisition). By using a new set of stimuli in every session, animals can undergo the acquisition-extinction-reacquisition process repeatedly. Because all three stages of learning occur in a single behavioral session, the paradigm is ideal for the simultaneous observation of the spiking output of multiple single neurons. We use pigeons as model systems, but the task can easily be adapted to any other species capable of conditioned discrimination learning.

Learning new stimulus-response associations engages a wide range of neural processes which are ultimately reflected in changing spike output of individual neurons. Here we describe a behavioral protocol allowing for the continuous registration of single-neuron activity while animals acquire, extinguish, and reacquire a conditioned response within a single experimental session.

Aufnahme von Aktionspotentialen einzelner Neuronen &quot;sich frei zu bewegen Tauben auf drei Stages of Learning

While the subject of learning has attracted immense interest from both behavioral and neural scientists, only relatively few investigators have observed ...

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees (Bombus terrestris)

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from flowering plants. Only a few studies have described the gustatory responses of bees toward toxins in food, and these experiments have mainly used the proboscis extension response on restrained honey bees. Here, a new behavioral assay is presented for measuring the feeding responses of freely-moving, individual worker bumble bees to nutrients and toxins. This assay measures the amount of solution ingested by each bumble bee and identifies how tastants in food influence the microstructure of the feeding behavior.
The solutions are presented in a microcapillary tube to individual bumble bees that have been previously starved for 2-4 hr. The behavior is captured on digital video. The fine structure of the feeding behavior is analyzed by continuously scoring the position of the proboscis (mouthparts) from video recordings using event logging software. The position of the proboscis is defined by three different behavioral categories: (1) proboscis is extended and in contact with the solution, (2) proboscis is extended but not in contact with the solution and (3) proboscis is stowed under the head. Furthermore the speed of the proboscis retracting away from the solution is also estimated.
In the present assay the volume of solution consumed, the number of feeding bouts, the duration of the feeding bouts and the speed of the proboscis retraction after the first contact is used to evaluate the phagostimulatory or the deterrent activity of the compounds tested.
This new taste assay will allow researchers to measure how compounds found in nectar influence the feeding behavior of bees and will also be useful to pollination biologists, toxicologists and neuroethologists studying the bumble bee&#39;s taste system.

A Novel Behavioral Assay to Investigate Gustatory Responses of Individual, Freely-moving Bumble Bees Bombus terrestris

A novel behavioral assay is described for investigating the short term gustatory responses of the mouthparts of freely-moving bumble bees (Bombus terrestris) toward nutrients and toxins in solution.

A Novel Verhaltenstest Gustatory Antworten einzelner, frei beweglichen Bumble Bees zur Untersuchung (<em&gt; Bombus terrestris</em&gt;)

Generalist pollinators like the buff-tailed bumble bee, Bombus terrestris, encounter both nutrients and toxins in the floral nectar they collect from ...

Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such as epilepsy and neurodegenerative disorders. However, it is technically difficult to obtain EEG recordings in neonates as it requires specialized handling and great care. Here, we present a novel method to record EEG in neonatal rat pups (P8-P15). We designed a simple and reliable electrode using computer pin loci; it can be easily implanted into the skull of a rat pup to record high-quality EEG signals in the normal and epileptic brain. Pups were given an intraperitoneal (i.p.) injection of the neurotoxin kainic acid (KA) to induce epileptic seizures. The surgical implantation performed in this procedure is less expensive than other EEG procedures for neonates. This method allows one to record high-quality and stable EEG signals for more than 1 week. Furthermore, this procedure can also be applied to adult rats and mice to study epilepsy or other neurological disorders.

Here, we introduce a novel technique designed to record electroencephalography (EEG) in freely moving neonatal epileptic pups and describe its procedures, features, and applications. This method allows one to record EEG for more than 1 week.

Aufzeichnung von EEG in frei bewegten neonatalen Ratten mit einer neuartigen Methode

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such ...

Visual Evoked Potential Recordings in Mice Using a Dry Non-invasive Multi-channel Scalp EEG Sensor

For scalp EEG research environments with laboratory mice, we designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable because of the plunger-spring-barrel structural facet and mechanical strengths resulting from metal materials. The whole process for acquiring the VEP responses in vivo from a mouse consists of four steps: (1) sensor assembly, (2) animal preparation, (3) VEP measurement, and (4) signal processing. This paper presents representative measurements of VEP responses from multiple mice with a submicro-voltage signal resolution and sub-hundred millisecond temporal resolution. Although the proposed method is safer and more convenient compared to other previously reported animal EEG acquiring methods, there are remaining issues including how to enhance the signal-to-noise ratio and how to apply this technique with freely moving animals. The proposed method utilizes easily available resources and shows a repetitive VEP response with a satisfactory signal quality. Therefore, this method could be utilized for longitudinal experimental studies and reliable translational research exploiting non-invasive paradigms.

We designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable. This paper describes the whole process from manufacturing the proposed EEG electrode to signal processing of visual evoked potential (VEP) signals measured on a mouse scalp using a dry non-invasive multi-channel EEG sensor.

Visuelle evozierte möglichen Aufnahmen bei Mäusen mit einer trockenen nichtinvasive Mehrkanal Scalp EEG Sensor

For scalp EEG research environments with laboratory mice, we designed a dry-type 16 channel EEG sensor which is non-invasive, deformable, and re-usable ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls body functions and internal organ rhythms when animals are exposed to emotional challenges and changes in their living environments. In general experiments, signals from different organs, such as the brain and the heart, are recorded by independent recording systems that require multiple recording devices and different procedures for processing the data files. This study describes a new method that can simultaneously monitor electrical biosignals, including tens of local field potentials in multiple brain regions, electrocardiograms that represent the cardiac rhythm, electromyograms that represent awake/sleep-related muscle contraction, and breathing signals, in a freely moving rat. The recording configuration of this method is based on a conventional micro-drive array for cortical local field potential recordings in which tens of electrodes are accommodated, and the signals obtained from these electrodes are integrated into a single electrical board mounted on the animal's head. Here, this recording system was improved so that signals from the peripheral organs are also transferred to an electrical interface board. In a single surgery, electrodes are first separately implanted into the appropriate body parts and the target brain areas. The open ends of all of these electrodes are then soldered to individual channels of the electrical board above the animal's head so that all of the signals can be integrated into the single electrical board. Connecting this board to a recording device allows for the collection of all of the signals into a single device, which reduces experimental costs and simplifies data processing, because all data can be handled in the same data file. This technique will aid the understanding of the neurophysiological correlates of the associations between central and peripheral organs.

This study introduces a method for the simultaneous recording of local field potentials in the brain, electrocardiograms, electromyograms, and breathing signals of a freely moving rat. This technique, which reduces experimental costs and simplifies data analysis, will contribute to the understanding of the interactions between the brain and peripheral organs.

Gleichzeitige Aufnahmen der kortikalen lokales Feld Potentiale, Elektrokardiogramm, Elektromyogramm und Atemrhythmus aus einem frei beweglichen Ratte

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

Microdialysis of Excitatory Amino Acids During EEG Recordings in Freely Moving Rats

Microdialysis is a well-established neuroscience technique that correlates the changes of neurologically active substances diffusing into the brain interstitial space with the behavior and/or with the specific outcome of a pathology (e.g., seizures for epilepsy). When studying epilepsy, the microdialysis technique is often combined with short-term or even long-term video-electroencephalography (EEG) monitoring to assess spontaneous seizure frequency, severity, progression and clustering. The combined microdialysis-EEG is based on the use of several methods and instruments. Here, we performed in vivo microdialysis and continuous video-EEG recording to monitor glutamate and aspartate outflow over time, in different phases of the natural history of epilepsy in a rat model. This combined approach allows the pairing of changes in the neurotransmitter release with specific stages of the disease development and progression. The amino acid concentration in the dialysate was determined by liquid chromatography. Here, we describe the methods and outline the principal precautionary measures one should take during in vivo microdialysis-EEG, with particular attention to the stereotaxic surgery, basal and high potassium stimulation during microdialysis, depth electrode EEG recording and high-performance liquid chromatography analysis of aspartate and glutamate in the dialysate. This approach may be adapted to test a variety of drug or disease induced changes of the physiological concentrations of aspartate and glutamate in the brain. Depending on the availability of an appropriate analytical assay, it may be further used to test different soluble molecules when employing EEG recording at the same time.

Here, we describe a method for in vivo microdialysis to analyze aspartate and glutamate release in the ventral hippocampus of epileptic and non-epileptic rats, in combination with EEG recordings. Extracellular concentrations of aspartate and glutamate may be correlated with the different phases of the disease.

Mikrodialyse exzitatorischen Aminosäuren während der EEG-Ableitungen in Ratten frei beweglich

Microdialysis is a well-established neuroscience technique that correlates the changes of neurologically active substances diffusing into the brain ...

Long-term Sensory Conflict in Freely Behaving Mice

Long-term sensory conflict protocols are a valuable means of studying motor learning. The presented protocol produces a persistent sensory conflict for experiments aimed at studying long-term learning in mice. By permanently wearing a device fixed on their heads, mice are continuously exposed to a sensory mismatch between visual and vestibular inputs while freely moving in home cages. Therefore, this protocol readily enables the study of the visual system and multisensory interactions over an extended timeframe that would not be accessible otherwise. In addition to lowering the experimental costs of long-term sensory learning in naturally behaving mice, this approach accommodates the combination of in vivo and in vitro experiments. In the reported example, video-oculography is performed to quantify the vestibulo-ocular reflex (VOR) and optokinetic reflex (OKR) before and after learning. Mice exposed to this long-term sensory conflict between visual and vestibular inputs presented a strong VOR gain decrease but exhibited few OKR changes. Detailed steps of device assembly, animal care, and reflex measurements are hereby reported.

The presented protocol produces a persistent sensory conflict for experiments aimed at studying long-term learning. By permanently wearing a fixed device on their heads, mice are continuously exposed to a sensory mismatch between visual and vestibular inputs while freely moving in home cages.

Langfristige sensorischen Konflikt in Mäusen frei Verhalten

Long-term sensory conflict protocols are a valuable means of studying motor learning. The presented protocol produces a persistent sensory conflict for ...

Hybrid Microdrive System with Recoverable Opto-Silicon Probe and Tetrode for Dual-Site High Density Recording in Freely Moving Mice

Multi-regional neural recordings can provide crucial information to understanding fine-timescale interactions between multiple brain regions. However, conventional microdrive designs often only allow use of one type of electrode to record from single or multiple regions, limiting the yield of single-unit or depth profile recordings. It also often limits the ability to combine electrode recordings with optogenetic tools to target pathway and/or cell type specific activity. Presented here is a hybrid microdrive array for freely moving mice to optimize yield and a description of its fabrication and reuse of the microdrive array. The current design employs nine tetrodes and one opto-silicon probe implanted in two different brain areas simultaneously in freely moving mice. The tetrodes and the opto-silicon probe are independently adjustable along the dorsoventral axis in the brain to maximize the yield of unit and oscillatory activities. This microdrive array also incorporates a set-up for light, mediating optogenetic manipulation to investigate the regional- or cell type-specific responses and functions of long-range neural circuits. In addition, the opto-silicon probe can be safely recovered and reused after each experiment. Because the microdrive array consists of 3D-printed parts, the design of microdrives can be easily modified to accommodate various settings. First described is the design of the microdrive array and how to attach the optical fiber to a silicon probe for optogenetics experiments, followed by fabrication of the tetrode bundle and implantation of the array into a mouse brain. The recording of local field potentials and unit spiking combined with optogenetic stimulation also demonstrate feasibility of the microdrive array system in freely moving mice.

This protocol describes the construction of a hybrid microdrive array that allows implantation of nine independently adjustable tetrodes and one adjustable opto-silicon probe in two brain regions in freely moving mice. Also demonstrated is a method for safely recovering and reusing the opto-silicon probe for multiple purposes.

Hybrid Microdrive System mit wiederherstellbarer Opto-Silikon-Sonde und Tetrode für Dual-Site High Density Recording in frei beweglichen Mäusen

Multi-regional neural recordings can provide crucial information to understanding fine-timescale interactions between multiple brain regions. However, ...