Et centralt aspekt af hjernens fysiologi er dens evne til at behandle miljøoplysninger resulterer i forskellige iboende eller ydre output, såsom læring, hukommelse, følelsesmæssige reaktioner, eller motoriske svar. Forskellige eksperimentelle og diagnostiske tilgange kan bruges til at karakterisere den elektrofysiologiske reaktionsevne af individuelle neuronal celletyper eller klynger/ensembler af neuroner inden for en stimulus-relaterede neuronal kredsløb. Disse elektrofysiologiske teknikker dækker forskellige rumlige dimensioner på mikro-, Meso-og makro skalaen¹. Mikroskala niveauet omfatter spænding og strøm klemme tilgange i forskellige patch-clamp modes ved hjælp af f. eks kultiverede eller akut dissocierede neuroner¹. Disse in vitro-teknikker giver mulighed for karakterisering af individuelle nuværende enheder og deres farmakologiske graduering^2,3. En væsentlig ulempe er imidlertid manglen på systemiske oplysninger vedrørende integration og behandling af oplysninger om mikro-og makrokredsløb. Denne svækkelse er delvist overvundet af in vitro-teknikker af mesoscale, såsom multielektrode systemer, som giver mulighed for samtidige ekstracellulære multielektrode optagelser ikke kun i dyrkede neuroner, men også i akutte hjerne skiver^{4, 5}. der henviser til, at mikrokredsløb kan bevares i hjerne skiver i et bestemt omfang (f. eks. i hippocampus), er langtrækkende sammenkoblinger typisk tabt⁶. I sidste ende, for at studere de funktionelle sammenkoblinger inden for neuronal kredsløb, systemiske in vivo elektrofysiologiske teknikker på makro skalaen er den metode til valg⁷. Disse tilgange omfatter blandt andet overflade (epidural) og dybe (intracerebral) EEG-optagelser, som udføres i både mennesker og dyremodeller¹. EEG signaler er overvejende baseret på synkroniseret synaptisk input på pyramide neuroner i forskellige kortikale lag, der kan være hæmmende eller excitatoriske i Principal, på trods af den generelle overvægt af excitatoriske input⁸. Ved synkronisering, excitatoriske postsynaptiske potentielle-baserede forskydninger i ekstracellulære elektriske felter opsummeres til at danne et signal af tilstrækkelig styrke til at blive optaget på hovedbunden ved hjælp af overflade elektroder. Især en detekterbar hovedbund optagelse fra en individuel elektrode kræver aktiviteten af 10000 af pyramidale neuroner og et komplekst armamentarium af tekniske anordninger og forarbejdnings værktøjer, herunder en forstærker, filtreringsprocesser (low-pass filter, højpasfilter, hak filter), og elektroderne med specifikke lederegenskaber.

I de fleste eksperimentelle dyrearter (dvs. mus og rotter), er den menneske baserede hovedbund EEG-metoden teknisk set ikke anvendelig, da signalet genereret af den underliggende cortex er for svagt på grund af det begrænsede antal synkroniserede pyramideformede neuroner^{9, 10,11}. I gnavere er overflade-eller subdermal elektroder således alvorligt forurenet af elektrokardiogram og hovedsageligt elektromyogram artefakter, der gør EEG-optagelser af høj kvalitet umulig^{9,11, 12}. ved brug af ubedøvelse frit bevægelige mus og rotter er det derfor obligatorisk at registrere enten fra cortex via epiduralelektroder eller fra de dybe, intracerebral strukturer for at sikre den direkte fysiske tilslutning af sensor spidsen af den ledende/implanterede elektrode til de signal genererende neuronal celle klynger. Disse EEG tilgange kan udføres enten i en fastholdelsesanordninger tøjret System Setup eller ved hjælp af ikke-begrænsende implantabelt udstyr EEG radio telemetri tilgang^9,10,11. Begge teknikker har deres fordele og ulemper og kan være en værdifuld tilgang i den kvalitative og kvantitative karakterisering af beslaglæggelse følsomhed/beslaglæggelse aktivitet, cirkadiske rytmisk, søvn arkitektur, oscillerende aktivitet, og synkronisering, herunder tidsfrekvens analyse, kilde analyse osv.^{9,10,13,14,15,16,17}.

Der henviser til, at tøjret systemer og radio telemetri muliggør EEG-optagelser under henholdsvis fastholdelses-/halv fastholdelses-eller ikke-fastholdelses betingelser, og at relaterede forsøgsbetingelser ikke svarer til kravene til ABR-optagelser. Sidstnævnte krav om definerede akustiske stimuli, som præsenteres gentagne gang med definerede positioner af en højttaler og forsøgsdyr og kontrollerede lydtrykniveauer (Spl’er). Dette kan opnås enten ved hoved fiksering under fastholdelses betingelser eller efter anæstesi^18,19. For at reducere den eksperimentelle stress, dyr er normalt bedøvet under ABR eksperimenter, men det bør overvejes, at anæstesi kan forstyrre abrs^19,20.

Som en generel egenskab er EEG opbygget af forskellige frekvenser i et spændingsområde på 50-100 μV. baggrunds frekvenser og amplituder er stærkt afhængige af det eksperimentelle dyrs fysiologiske tilstand. I vågen tilstand dominerer Beta (β) og gamma (γ) frekvenser med lavere amplitude. Når dyr bliver døsig eller falder i søvn, opstår Alpha (α), theta (ε) og Delta (δ) frekvenser, udviser øget EEG amplitude²¹. Når en sensorisk kanal (f. eks. den akustiske vej) stimuleres, formidles informationsudbredelse via neuronal aktivitet gennem det perifere og centrale nervesystem. En sådan sensorisk (f. eks. akustisk) stimulering udløser såkaldt EPs eller fremkaldt respons. Især, Event-relaterede potentialer (ERPs) er meget lavere i amplitude end EEG (dvs. et par mikrovolt kun). Således, enhver individuel ERP baseret på en enkelt stimulus ville gå tabt mod højere amplitude EEG baggrund. Derfor kræver en registrering af en ERP gentagen anvendelse af identiske stimuli (f. eks. Klik i ABR-optagelser) og efterfølgende gennemsnit for at eliminere enhver EEG-baggrundsaktivitet og artefakter. Hvis ABR optagelser er udført i bedøvet dyr, er det nemt at bruge subdermal elektroder her.

Primært, AEPs omfatter kort ventetid EPs, som normalt er relateret til ABRs eller BERA, og yderligere, senere debut potentialer såsom mellemventetid EPs (midlatency responser [MLR]) og lang ventetid EPs²². Det er vigtigt, at forstyrrelse i informationsbehandlingen af de auditive oplysninger ofte er et centralt element i neuropsykiatriske sygdomme (demyelinerende sygdomme, skizofreni osv.) og forbundet med aep’s ændringer^{23,24 ,25}. Mens adfærdsmæssige undersøgelser kun er i stand til at afsløre funktionel svækkelse, giver AEP undersøgelser mulighed for præcis spatiotemporale analyse af auditiv dysfunktion relateret til specifikke neuroanatomiske strukturer²⁶.

ABRs som tidlige, kort ventetid akustisk EPs er normalt detekteres ved moderat til høj-intens Click ansøgning, og der kan forekomme op til syv ABR toppe (W_I-w_VII). De vigtigste bølger (W_i-w_V) er relateret til følgende neuroanatomiske strukturer: W_i til auditiv nerve (distal del, inden for det indre øre); B_II til cochlear Nucleus (proksimal del af Auditive nerve, brainstorm opsigelse); W_III til det overlegne olivary-kompleks (SOC); W_IV til den laterale lemniscus (LL); W_V til afslutning af den laterale lemniscus (LL) inden for det ringere colliculus (IC) på den kontralaterale side²⁷ (supplerende figur 1). Det skal bemærkes, at W_II-w_V sandsynligvis vil have mere end én anatomisk struktur af den stigende auditive pathway, der bidrager til dem. Navnlig er den nøjagtige korrelation mellem toppe og underliggende strukturer i den auditive kanal stadig ikke fuldt afklaret.

I Audiology kan abrs bruges som et screenings-og diagnoseværktøj og til kirurgisk overvågning^28,29. Det er vigtigst for identifikationen af dysacusis, hypacusis og anacusis (f. eks. i aldersrelateret høretab, høretab forårsaget af hørelse, metabolisk og medfødt høretab, og asymmetrisk høretab og høre underskud på grund af deformiteter eller misdannelser, skader og neoplasmer)²⁸. ABRs er også relevant som en screening test for hyperaktive, intellektuelt svækkede børn eller for andre børn, der ikke ville være i stand til at reagere på konventionelle audiometri (f. eks. i neurologiske/psykiatriske sygdomme som ADHD, MS, autisme osv.^{29 , 30}) og i udvikling og kirurgisk montering af cochlear-implantater²⁸. Endelig kan abrs give værdifuld indsigt i de potentielle ototoksiske bivirkninger af neuropsykolæge midler, såsom antiepileptika^31,32.

Værdien af oversættelsen af neurofysiologisk viden opnået fra farmakologiske eller transgene musemodeller til mennesker er blevet påvist i talrige miljøer, især på niveauet af Erp’er i auditive paradigmer hos mus og rotter^{33, 34}af³⁵. Ny indsigt i ændrede tidlige AEPs og tilhørende ændringer i auditiv informationsbehandling i mus og rotter kan således oversættes til mennesker og er af central betydning for karakterisering og endophenotypning af auditive, neurologiske og neuropsykiatriske sygdomme i fremtiden. Her giver vi en detaljeret beskrivelse af, hvordan ABRs kan registreres og analyseres i mus til grundlæggende videnskabelige, toksikologiske og farmakologiske formål.