Et sentralt aspekt av hjernen fysiologi er dens evne til å behandle miljøinformasjon som resulterer i ulike iboende eller ytre produksjon, for eksempel læring, minne, følelsesmessige reaksjoner, eller motoriske svar. Ulike eksperimentelle og diagnostiske tilnærminger kan brukes til å karakterisere den elektrofysiologisk respons av individuelle neuronal celletyper eller klynger/ensembler av neurons innenfor en stimulans-relaterte neuronal kretser. Disse elektrofysiologisk teknikkene dekker ulike spatiotemporal dimensjoner på mikro-, Meso-og macroscale¹. Mikroskala nivået inkluderer spenning og strøm klemme tilnærminger i forskjellige patch-Clamp moduser ved hjelp, for eksempel, kultivert eller akutt dissosiert neurons¹. Disse in vitro-teknikkene gjør det mulig å karakterisering av individuelle nåværende enheter og deres farmakologiske moduleringshjul^2,3. En vesentlig ulempe er imidlertid mangelen på systemisk informasjon når det gjelder mikro-og macrocircuitry informasjons integrasjon og prosessering. Denne verdifall er delvis overvunnet av in vitro teknikker av mesoscale, slik som multielectrode arrays som tillater for samtidige ekstracellulære multielectrode innspillinger ikke bare i kulturperler neurons men også i akutte hjerne skiver^{4, 5}. mens microcircuitries kan bevares i hjernen skiver til en viss grad (for eksempel i hippocampus), langtrekkende sammenkoblinger er vanligvis tapt⁶. Til syvende og sist, for å studere den funksjonelle sammenkoblinger innen neuronal kretser, er systemisk in vivo elektrofysiologisk teknikker på macroscale metoden for valg⁷. Disse tilnærmingene inkluderer blant annet overflate (epidural) og dype (intracerebrale) EEG innspillinger som utføres i både mennesker og dyremodeller¹. EEG signaler er overveiende basert på synkronisert Synaptic input på pyramideformet neurons i ulike kortikale lag som kan være hemmende eller eksitatoriske i hovedstol, til tross for generell overvekt av eksitatoriske input⁸. Ved synkronisering, eksitatoriske postsynaptic potensielle-baserte skift i ekstracellulære elektriske felt summeres for å danne et signal av tilstrekkelig styrke til å bli registrert i hodebunnen ved hjelp av overflate elektroder. Spesielt krever en synlig hode bunns innspilling fra en individuell elektrode aktiviteten til 10000 av pyramideformet neurons og en kompleks armamentarium av tekniske enheter og prosesserings verktøy, inkludert en forsterker, filtreringsprosesser (low-pass filter, høypassfilter, hakk filter), og elektroder med spesifikke lederegenskaper.

I de fleste eksperimentelle dyrearter (dvs. mus og rotter), den menneske-baserte hodebunnen EEG tilnærmingen er teknisk ikke aktuelt, da signalet generert av underliggende cortex er for svakt på grunn av begrenset antall synkroniserte pyramideformet neurons^{9, 10,11}. I gnagere, overflate (hodebunn) elektroder eller subdermal elektroder er dermed sterkt forurenset av elektro og hovedsakelig electromyogram gjenstander som gjør høykvalitets EEG innspillinger umulig^{9,11, 12}. Når du bruker unanesthetized fritt bevegelige mus og rotter, er det derfor obligatorisk å direkte ta opp enten fra cortex via epidural elektroder eller fra de dype, intracerebrale strukturene for å sikre direkte fysisk tilkobling av sensing spissen av bly/implantert elektroden til signal-generering neuronal celle klynger. Disse EEG-tilnærmingene kan utføres enten i et begrensende bundet systemoppsett eller ved hjelp av nonrestraining implanterbare EEG-radio telemetri tilnærming^9,10,11. Begge teknikkene har sine fordeler og ulemper, og kan være en verdifull tilnærming i den kvalitative og kvantitative karakterisering av beslag mottakelighet/beslag aktivitet, døgn rhythmicity, søvn arkitektur, oscillasjon aktivitet, og synkronisering, inkludert tids frekvens analyse, kilde analyse, etc.^9,10,13,¹⁴,^15,16,17.

Mens bundet systemer og radio telemetri tillater EEG innspillinger under begrensende/semirestraining eller nonrestraining forhold, henholdsvis relaterte eksperimentelle forhold ikke samsvarer med kravene for ABR innspillinger. Sistnevnte etterspørsel etter definerte akustiske stimuli som presenteres full av gjentagelser over tid med definerte posisjoner av en høyttaler og eksperimentelle dyr og kontrollerte lydtrykksnivåer (SPLs). Dette kan oppnås enten ved hode fiksering under begrensende forhold eller etter anestesi^18,19. For å redusere eksperimentell stress, dyr er normalt anesthetized under ABR eksperimentering, men det bør vurderes at anestesi kan forstyrre ABRs^19,20.

Som en generell karakteristikk, er EEG bygget opp av forskjellige frekvenser i et spenningsområde på 50-100 μV. bakgrunns frekvenser og amplituder sterkt avhengig av den fysiologiske tilstanden til forsøks dyret. I våken tilstand, beta (β) og gamma (γ) frekvenser med lavere amplitude dominerer. Når dyr blir søvnig eller sovner, Alpha (α), theta (θ), og deltaet (δ) frekvenser oppstår, viser økt EEG amplitude²¹. Når en sensorisk kanal (f. eks, den akustiske veien) stimuleres, informasjon forplantning er formidlet via neuronal aktivitet gjennom perifere og sentrale nervesystemet. En slik sensorisk (f.eks. akustisk) stimulering utløser såkalte EPs-eller fremkalt respons. Spesielt, Event-relaterte potensialer (ERPs) er mye lavere i amplitude enn EEG (dvs. noen mikrovolt bare). Således, alle individ ERP basert på en enkelt stimulans ville gå tapt imot det høyere-amplitude EEG miljøet. Derfor, en innspilling av en ERP krever repeterende anvendelse av identiske stimuli (f. eks, klikk i ABR innspillinger) og påfølgende snitt for å eliminere enhver EEG bakgrunns aktivitet og gjenstander. Hvis ABR innspillinger er gjort i anesthetized dyr, er det lett å bruke subdermal elektroder her.

I hovedsak inkluderer AEPs kort ventetid EPs, som normalt er relatert til ABRs eller BERA, og videre, senere utbruddet potensialer som midlatency EPs (midlatency responser [MLR]) og lang ventetid EPs²². Det er viktig at forstyrrelse i informasjons behandlingen av hørsels informasjonen ofte er et sentralt trekk ved nevropsykiatriske sykdommer (demyeliniserende sykdommer, schizofreni, etc.) og assosiert med AEP-forandringer^{23,24 ,25}. Mens atferdsmessige undersøkelser er bare i stand til å avsløre funksjonell svekkelse, AEP studier tillater presis spatiotemporal analyse av hørbar dysfunksjon knyttet til spesifikke nevroanatomi strukturer²⁶.

ABRs så tidlig, kort latens, er akustisk EPs vanligvis oppdaget ved moderat til høy-intens klikk program, og det kan forekomme opptil sju ABR-topper (W_I-w_VII). De viktigste bølgene (W_i-w_V) er knyttet til følgende nevroanatomi strukturer: W_i til hørselsnerven (den ytre delen, i det indre øret); W_II til cochlear nucleus (proksimale del av hørselsnerven, hjernestammen terminering); W_III til overlegen olivary kompleks (SoC); W_IV til lateral LEMNISCUS (ll); W_V til opphør av lateral LEMNISCUS (ll) i den underlegne COLLICULUS (IC) på kontralateral side²⁷ (supplerende figur 1). Det bør bemerkes at W_II-W_V er sannsynlig å ha mer enn én anatomisk struktur av stigende hørbar veien bidrar til dem. Spesielt er den nøyaktige sammenhengen mellom topper og underliggende strukturer i hørsels trakten fortsatt ikke helt avklart.

I audiology, ABRs kan brukes som en screening og diagnostisk verktøy og for kirurgisk overvåking^28,29. Det er viktigst for identifisering av dysacusis, hypacusis og anacusis (f.eks. i alders relatert hørselstap, støy indusert hørselstap, metabolsk og medfødt hørselstap, og asymmetrisk hørselstap og hørsels underskudd på grunn av misdannelser eller misdannelser, skader og svulster)²⁸. ABRs er også relevant som en screening test for hyperaktiv, intellektuelt nedsatt barn eller for andre barn som ikke ville være i stand til å svare på konvensjonelle audiometri (f. eks, i nevrologiske/psykiatriske sykdommer som ADHD, MS, autisme etc.^{29 , 30}) og i utvikling og kirurgisk montering av cochlea implantater²⁸. Til slutt kan ABRs gi verdifull innsikt i de potensielle ototoxic bivirkningene av neuropsychopharmaceuticals, slik som antiepileptika^31,32.

Verdien av oversettelsen av nevrofysiologiske kunnskap innhentet fra farmakologiske eller transgene mus modeller til mennesker har blitt demonstrert i en rekke innstillinger, spesielt på nivået av ERPs i hørbar paradigmer hos mus og rotter^{33, 34,35}. Ny innsikt i endrede tidlige AEPs og tilhørende endringer i hørsels informasjonsbehandling hos mus og rotter kan dermed oversettes til mennesker og er av sentral betydning for karakterisering og endophenotyping av hørsels-, nevrologiske og nevropsykiatriske sykdommer i fremtiden. Her gir vi en detaljert beskrivelse av hvordan ABRs kan bli vellykket registrert og analysert hos mus for grunnleggende vitenskapelige, toksikologiske og farmakologiske formål.