Actividad theta en el cerebro está relacionada con diferentes estados cognitivos y funcionales, incluyendo la excitación, la atención, el movimiento voluntario, el comportamiento exploratorio, el comportamiento de la atención, el aprendizaje y la memoria, la integración somatosensorial, y el movimiento ocular rápido (REM) ^{1, 2.} Principalmente, theta actividad como una entidad rítmica se puede generar en diversas regiones cerebrales y está altamente organizado y sincronizado como oscilaciones theta. A continuación, nos centraremos en el análisis y la cuantificación de la actividad theta / oscilaciones que se generan dentro del sistema septohippocampal ^{3, 4.} Dentro del tabique, GABAérgicas, glutamatérgicas, y las neuronas colinérgicas del proyecto para el hipocampo y contribuir a la iniciación y mantenimiento de theta comportamiento oscilatorio. Existe un debate en curso sobre si las oscilaciones theta del hipocampo se inician en el tabique, es decir, </em> El marcapasos-septal del hipocampo modelo de seguidor, (teoría extrahippocampal) o intrínsecamente en el hipocampo (la teoría intrahipocámpica) ^{5, 6, 7.}

Independientemente de su origen, las oscilaciones theta del hipocampo han estado en el foco de interés desde hace años, sobre todo en modelos de ratones transgénicos. Estos modelos permiten la implantación de electrodos EEG profundas y para el registro de las oscilaciones theta del hipocampo en virtud de las tareas cognitivas y conductuales específicas ^8. oscilaciones theta del hipocampo son heterogéneos en la naturaleza. Sobre la base de la llamada teoría dualista de oscilaciones theta, se puede diferenciar entre atropina sensible tipo II theta y atropina insensible tipo I theta ^{9, 10, 11.} Este último normalmente puede ser inducida por muscarínicos M ₁ / M <sub agonistas> 3 del receptor, por ejemplo, arecolina, pilocarpina, y uretano. Sin embargo, uretano es un fármaco de objetivos múltiples que, además de la activación de los receptores muscarínicos, también ejerce efectos complejos sobre otras entidades de canales iónicos. Para el tipo II theta, la vía muscarínico incluye la activación de M ₁ / M ₃ y una posterior G _{q / 11} (Gα) mediada por la activación de la fosfolipasa C β _1/4 (PLCß _1/4), trifosfato de inositol (InsP ₃₎ , diacylglycerole (DAG), Ca2 ^+, y la proteína quinasa C (PKC). El papel de PLCß ₁ y PLCß ₄ en thetagenesis ha sido validado en estudios de eliminación directa usando PLCβ1 ^{– / –} y PLCβ4 ^{– / –} ratones que muestran una pérdida completa o atenuación significativa de theta de oscilación ^{12, 13, 14.} M adicional _{1, 3} M, y M ₅ objetivos de abajo (CHAnnels / corrientes) de la cascada de señalización de los receptores muscarínicos incluyen varios conductancias, tales como M-tipo canal de K ⁺ (K _M) a través de K ⁺ dependientes de voltaje canales (K _v 7); lento después de hiperpolarización canal de K ⁺ (Ks _AHP); fugas canal de K ⁺ _(fuga K), probablemente a través relacionado TWIK-K ⁺ sensibles a los ácidos canal (TASK1 / 3); corriente de cationes (I _CAT), probablemente a través del canal de fuga ^de Na ⁺ (NALCN); y yo _h a través de hiperpolarización y canales de nucleótidos cíclicos cerrada (HCN). Además, se informó de los receptores M ₂ / M ₄ de acetilcolina (AChR) para interferir con rectificador interno canal de K ⁺ 3,1 (K _IR 3.1) y hacia dentro del rectificador canal de K ⁺ 3,2 (K _IR 3.2) ^15.

Actualmente, el software de análisis comercialmente disponible permite el análisis rápido basado en FFT de frecuencia, por ejemplo, el análisis de la potencia (P, mV ²⁾o densidad espectral de potencia (PSD, mV ² / Hz). Poder o densidad espectral de potencia (PSD) el análisis de la gama de frecuencias theta sólo da una visión global de su actividad. Sin embargo, con el fin de obtener una visión detallada de la actividad theta cognitivo y relacionados con el comportamiento, el análisis de las oscilaciones theta altamente organizadas es obligatorio. La evaluación de las oscilaciones theta altamente organizadas es de importancia central en el campo de las enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricos. La mayoría de los estudios de enfermedades experimentales se llevan a cabo en modelos de ratones transgénicos utilizando enfoques de neurocirugía altamente sofisticados para grabar superficie epidural y profundos EEGs intracerebrales. Estas técnicas incluyen tanto los sistemas de sujeción ¹⁶ y configuraciones radiotelemétrico ^{17, 18.} oscilaciones theta pueden ser registrados como oscilaciones theta espontáneas y relacionados con el comportamiento bajo condiciones de grabación a largo plazo. Además, las oscilaciones theta pueden ser recorded después de la inducción farmacológica, sino también después de la exposición de los animales a las tareas cognitivas o conductuales o a los estímulos sensoriales, como la cola pellizcos.

A principios enfoques para caracterizar las oscilaciones theta fueron descritos por Csicsvari et al. ^19. Los autores diseñaron una herramienta semi-automatizado para el análisis theta corto plazo de (15 – 50 min) que no es adecuado para los registros de EEG desde hace mucho tiempo. Nuestro método, que se describe aquí, permite el análisis de la grabación de EEG a largo plazo> 48 h ^20. Csicsvari et al. ¹⁰ También se hace referencia a la relación theta-delta, pero no se proporciona ningún umbral para la determinación de las oscilaciones theta altamente organizadas. Las definiciones de rango delta y theta se ajustan a nuestras definiciones de rango de frecuencias. Ya que no se menciona explícitamente, suponemos que un método basado en FFT es utilizado por Csicsvari et al. para calcular la potencia de las bandas de frecuencia theta-delta. Estade nuevo se diferencia claramente de nuestro método, ya que calculamos amplitudes basado en wavelets en un gran número de escalas de frecuencia (frecuencia de los pasos Δ (f) = 0,05 Hz), dando como resultado mucho más alta precisión. La duración de la época EEG analizado individualmente es similar a nuestra definición.

Klausberger et al. ²¹ también hacen uso de relaciones de theta-delta para el análisis de los registros de EEG a largo plazo. Sin embargo, hay tres grandes diferencias en comparación con nuestro enfoque: i) la duración de época EEG es mucho más largo, es decir, al menos 6 s; ii) la relación de theta-delta se establece en 4, que es mucho mayor que nuestro umbral, y se relaciona con diferentes definiciones rango de frecuencia; y iii) es probable que se basa en un enfoque FFT, que carece de alta precisión, en particular para ventanas de tiempo muy cortos la definición de potencia (2 s, es decir, 5 ciclos de oscilaciones con una frecuencia de 2,5 Hz). En tales casos, un procedimiento basado en wavelets es más recomendable.Un estudio realizado por Caplan et al. ^22, calculado exclusivamente de potencia theta sin tener en cuenta la relación de potencia theta-delta. Por lo tanto, el enfoque de Caplan ²² no puede diferenciar entre los procesos cognitivos theta rico acompañado por un alto o bajo delta.

En el siguiente protocolo, presentaremos nuestro enfoque analítico basado en wavelets para analizar de forma fiable las oscilaciones theta altamente organizados en registros de EEG del hipocampo de los ratones. Dado que este procedimiento funciona de forma automática, que se puede aplicar a grandes conjuntos de datos y mediciones de EEG a largo plazo.