Een centraal aspect van hersen fysiologie is de mogelijkheid om milieu-informatie te verwerken die resulteert in verschillende intrinsieke of extrinsieke output, zoals leren, geheugen, emotionele reacties of motorische reacties. Verschillende experimentele en diagnostische benaderingen kunnen worden gebruikt om te karakteriseren de elektrofysiologische responsiviteit van individuele neuronale celtypen of clusters/ensembles van neuronen binnen een stimulus-gerelateerde neuronale circuits. Deze elektrofysiologische technieken beslaan verschillende spatiotemporele afmetingen op de micro-, meso-en macroscale¹. Het micro schaalniveau omvat spanning en stroomtang benaderingen in verschillende Patch-clamp modi met, bijvoorbeeld, gekweekte of acuut gezien neuronen¹. Deze in-vitro technieken maken de karakterisering van individuele huidige entiteiten en hun farmacologische modulatie^2,3mogelijk. Een essentieel nadeel is echter het gebrek aan systemische informatie met betrekking tot de integratie en verwerking van micro-en macrocircuitry informatie. Deze stoornis wordt gedeeltelijk overwonnen door in vitro technieken van de MESOSCHAAL, zoals multi elektrode arrays die gelijktijdige extracellulaire multi elektrode opnames mogelijk maken, niet alleen in gekweekte neuronen maar ook in acute hersen sneden^{4, 5}. overwegende dat micro circuits in de hersen segmenten in een bepaalde mate kunnen worden bewaard (bijvoorbeeld in de hippocampus), lange-afstand interconnecties zijn meestal verloren⁶. Uiteindelijk, om de functionele onderlinge verbindingen binnen neuronale circuits te bestuderen, zijn systemische in vivo elektrofysiologische technieken op de macro schaal de methode van keuze⁷. Deze benaderingen omvatten onder andere oppervlakte (epidurale) en diepe (intracerebrale) EEG-opnames die worden uitgevoerd in zowel mens als diermodellen¹. EEG-signalen zijn voornamelijk gebaseerd op de gesynchroniseerde synaptische input op piramidale neuronen in verschillende corticale lagen die kunnen worden remmende of excitatory in hoofdsom, ondanks de algemene overwicht van excitatory input⁸. Bij synchronisatie, excitatory postsynaptisch potentiële-gebaseerde verschuivingen in extracellulaire elektrische velden worden samengevat om een signaal van voldoende sterkte te worden opgenomen op de hoofdhuid met behulp van oppervlakte-elektroden te vormen. Met name een detecteerbare hoofdhuid opname van een individuele elektrode vereist de activiteit van 10000 van piramidale neuronen en een complex armamentarium van technische apparaten en verwerkingshulpmiddelen, waaronder een versterker, filterprocessen (low-pass filter, High-Pass filter, notch filter), en elektroden met specifieke conductor eigenschappen.

Bij de meeste experimentele diersoorten (d.w.z. muizen en ratten) is de mens gebaseerde hoofdhuid EEG-aanpak technisch niet toepasbaar, omdat het signaal dat door de onderliggende cortex wordt gegenereerd te zwak is vanwege het beperkte aantal gesynchroniseerde piramidale neuronen^{9, 10,11}. Bij knaagdieren, oppervlakte (hoofdhuid) elektroden of subdermale elektroden zijn dus ernstig verontreinigd door elektrocardiogram en overwegend elektromyogramartefacten die kwalitatief hoogwaardige EEG opnames onmogelijk^9,11maken^{, 12}. bij het gebruik van de vrij bewegende muizen en ratten met een unanesthetized is het daarom verplicht om rechtstreeks op te nemen van de cortex via epidurale elektroden of van de diepe, intracerebrale structuren om de directe fysieke verbinding van de sensing tip te waarborgen van de lood/geïmplanteerde elektrode aan de signaal genererende neuronale celclusters. Deze EEG benaderingen kunnen worden uitgevoerd hetzij in een fixatie tethered systeem Setup of met behulp van de niet-beteugeling implanteerbare EEG radio telemetrie aanpak^9,10,11. Beide technieken hebben hun voor-en nadelen en kunnen een waardevolle benadering zijn in de kwalitatieve en kwantitatieve karakterisering van epileptische susceptibiliteit/epileptische activiteit, circadiane ritmische, slaap architectuur, oscillerende activiteit en synchronisatie, inclusief tijdfrequentieanalyse, bron analyse, etc.^{9,10,13,14,15,16,17}.

Terwijl Tethering-systemen en radiotelemetriegegevens EEG-opnames toestaan onder respectievelijk fixatie-/semifixatie-of niet-fixatie omstandigheden, komen gerelateerde experimentele omstandigheden niet overeen met de vereisten voor ABR-opnames. De laatstgenoemde vraag naar gedefinieerde akoestische stimuli die herhaaldelijk in de loop van de tijd worden gepresenteerd met gedefinieerde posities van een luidspreker en een experimenteel dier en gecontroleerde geluidsdrukniveaus (Spl’s). Dit kan worden bereikt door middel van hoofd fixatie onder fixeren omstandigheden of na anesthesie^18,19. Om de experimentele stress te verminderen, worden dieren normaalgesproken verdoving tijdens ABR-experimenten, maar het moet worden beschouwd als anesthesie kan interfereren met ABrs^19,20.

Als een algemeen kenmerk is het EEG opgebouwd uit verschillende frequenties in een spanningsbereik van 50-100 μV. achtergrond frequenties en amplitudes zijn sterk afhankelijk van de fysiologische toestand van het experimentele dier. In de wakker staat overheerderen bèta (β) en gamma (γ) frequenties met een lagere amplitude. Wanneer dieren slaperig worden of in slaap vallen, ontstaan Alfa (α), theta (θ) en Delta (δ) frequenties, met verhoogde EEG-amplitude²¹. Zodra een sensorisch kanaal (bijv. de akoestische route) wordt gestimuleerd, wordt informatieverspreiding gemedieerd via Neuronale activiteit via het perifere en centrale zenuwstelsel. Dergelijke sensorische (bijv. akoestische) stimulatie activeert zogenaamde EPs of opgeroepen reacties. Met name, event-gerelateerde mogelijkheden (Erps) zijn veel lager in amplitude dan de EEG (dat wil zeggen, een paar dBμV alleen). Zo zou elke individuele ERP op basis van een enkele stimulans verloren gaan tegen de achtergrond van de EEG met hogere amplitude. Daarom vereist een registratie van een ERP de repetitieve toepassing van identieke stimuli (bijv. klikken in ABR-opnames) en daaropvolgende gemiddelden om eventuele EEG-achtergrondactiviteit en-artefacten te elimineren. Als ABR opnames worden gedaan in verdoofd dieren, het is gemakkelijk om te gebruiken subdermale elektroden hier.

In hoofdzaak zijn AEPs korte-latency EPs, die normaalgesproken gerelateerd zijn aan ABRs of BERA, en verdere, later beginnende potentialen zoals midlatency EPs (midlatency Responses [MLR]) en Long-latency EPs²². Belangrijk is dat verstoring van de informatieverwerking van de auditieve informatie vaak een centraal kenmerk is van neuropsychiatrische ziekten (demyelinerende ziekten, schizofrenie, enz.) en geassocieerd met AEP-wijzigingen^{23,24 ,25}. Terwijl gedrags onderzoeken alleen kunnen onthullen functionele bijzondere waardevermindering, AEP studies toestaan voor nauwkeurige spatiotemporale analyse van auditieve dysfunctie gerelateerd aan specifieke neuroanatomische structuren²⁶.

ABRs als vroege, korte-latentie akoestisch EPs worden normaalgesproken gedetecteerd bij matige tot hoge-intensieve Klik toepassing en er kunnen maximaal zeven ABR-pieken (W_I-w_VII) optreden. De belangrijkste golven (W_i-w_V) zijn gerelateerd aan de volgende neuroanatomische structuren: W_i tot de gehoorzenuw (distale portie, binnen het binnenoor); W_II naar de cochlear Nucleus (proximale deel van de gehoorzenuw, hersenstam beëindiging); W_III van het superieure olivary complex (SOC); W_IV op het laterale lemniscus (LL); W_V tot de beëindiging van het laterale lemniscus (LL) binnen het inferieure colliculus (IC) op de contralaterale zijde²⁷ (aanvullend figuur 1). Opgemerkt moet worden dat W_II-w_V waarschijnlijk meer dan één anatomische structuur heeft van de opgaande auditieve route die aan hen bijdraagt. Met name de precieze correlatie van pieken en onderliggende structuren van het gehoorkanaal is nog steeds niet volledig verduidelijkt.

In de Audiologie kunnen abr’s worden gebruikt als screenings-en diagnose hulpmiddel en voor chirurgische monitoring^28,29. Het is van het grootste belang voor de identificatie van dysacusis, hypacusis en anacusis (bijv. in leeftijdsgebonden gehoorverlies, lawaai-geïnduceerde gehoorverlies, metabole en aangeboren gehoorverlies, en asymmetrisch gehoorverlies en gehoor tekorten als gevolg van misvormingen of misvormingen, verwondingen en Neoplasmata)²⁸. Abr’s zijn ook relevant als screeningstest voor hyperactieve, intellectueel gehandicapte kinderen of voor andere kinderen die niet zouden kunnen reageren op conventionele audiometrie (bijv. bij neurologische/psychiatrische aandoeningen zoals ADHD, MS, Autisme enz.^{29 , 30}) en in de ontwikkeling en chirurgische montage van cochleaire implantaten²⁸. Ten slotte kan ABrs waardevol inzicht bieden in de potentiële ototoxische neveneffecten van neuropsychopharmaceuticals, zoals anti-epileptica^31,32.

De waarde van de vertaling van neurofysiologische kennis, verkregen uit farmacologische of transgene muismodellen aan mensen, is aangetoond in talrijke instellingen, met name op het niveau van Erp’s in auditieve paradigma’s bij muizen en ratten^{33, 34,35}. Nieuw inzicht in veranderde vroege AEPs en bijbehorende veranderingen in auditieve informatieverwerking bij muizen en ratten kan dus worden vertaald naar mensen en is van centraal belang bij de karakterisering en endophenotyping van auditieve, neurologische en neuropsychiatrische ziekten in de toekomst. Hier geven we een gedetailleerde beschrijving van hoe Abr’s met succes kunnen worden geregistreerd en geanalyseerd in muizen voor elementaire wetenschappelijke, toxicologische en farmacologische doeleinden.