Electroretinography के साथ रिकॉर्डिंग और Anesthetized चूहे में दृश्य पैदा की क्षमता
Summary
This protocol describes simultaneous measurement of electroretinogram and visual evoked potentials in anesthetized rats.
Abstract
The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the electrical responses of the retina to light stimulation, while the VEP measures the corresponding functional integrity of the visual pathways from the retina to the primary visual cortex following the same light event. The ERG waveform can be broken down into components that reflect responses from different retinal neuronal and glial cell classes. The early components of the VEP waveform represent the integrity of the optic nerve and higher cortical centers. These recordings can be conducted in isolation or together, depending on the application. The methodology described in this paper allows simultaneous assessment of retinal and cortical visual evoked electrophysiology from both eyes and both hemispheres. This is a useful way to more comprehensively assess retinal function and the upstream effects that changes in retinal function can have on visual evoked cortical function.
Introduction
electroretinogram (एर्ग) और दृश्य पैदा की क्षमता (VEP) की माप के दृश्य मार्ग की अखंडता के उपयोगी मात्रात्मक आकलन प्रदान करते हैं। एर्ग प्रकाश उत्तेजना के लिए रेटिना के बिजली प्रतिक्रियाओं के उपाय, जबकि VEP ही प्रकाश घटना के बाद प्राथमिक दृश्य कोर्टेक्स को रेटिना से दृश्य रास्ते की इसी कार्यात्मक अखंडता के उपाय। यह पांडुलिपि रिकॉर्डिंग और आमतौर पर इस्तेमाल किया प्रयोगशाला मॉडल, चूहे में एर्ग और VEP प्रतिक्रियाओं का विश्लेषण के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन है।
एर्ग प्रकाश की एक फ्लैश करने के लिए रेटिना के सकल बिजली प्रतिक्रिया बढ़ाता द्वारा कुंजी रेटिना सेल वर्गों के एक नंबर के कार्यात्मक अखंडता की एक सूची प्रदान करता है। आयनिक अपशिष्टों की एक समन्वित श्रृंखला प्रकाश शुरुआत द्वारा शुरू की और ऑफसेट, वोल्टेज कि सतह इलेक्ट्रोड आंख बाहर रखा उपयोग करके मापा जा सकता है में detectable परिवर्तन का उत्पादन। परिणामी तरंग एक एसई के संयोजन का प्रतिनिधित्व करता हैअच्छी तरह से परिभाषित घटकों के शिक्षा संस्थानों, आयाम, समय और आवृत्ति में भिन्न। अनुसंधान का एक बड़ा शरीर से पता चला है कि इन घटकों अपेक्षाकृत अच्छी तरह से कई कशेरुकी दृष्टिपटल के पार और उस घटकों को एक दूसरे से अलग किया जा सकता संरक्षित कर रहे हैं। विवेकपूर्ण तरीके से प्रोत्साहन (फ्लैश प्रोत्साहन, पृष्ठभूमि, interstimulus अंतराल) की स्थिति का चयन और समग्र तरंग के विशिष्ट सुविधाओं को चुनने का विश्लेषण करने के बाद एक रेटिना की कोशिकाओं 1,2 के एक विशिष्ट समूह का एक उपाय लौटने का विश्वास किया जा सकता है। इन विशेषताओं उपयोगिता और इसलिए रेटिना समारोह के एक गैर इनवेसिव उपाय के रूप में एर्ग के व्यापक अनुप्रयोगों कायम करना। यह पांडुलिपि सकारात्मक एर्ग मापने और इसकी विशेषताओं का विश्लेषण करने द्विध्रुवी कोशिकाओं (PII घटक) और रेटिना नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं रेटिना में प्रमुख सेल कक्षाएं, अर्थात् फोटोरिसेप्टर (PIII घटक), के बारे में कुछ जानकारी वापस करने के लिए (के लिए कार्यप्रणाली पर केंद्रित scotopic सीमा प्रतिक्रिया या pSTR)।
<p class= "Jove_content"> VEP प्रकाश में cortical प्रतिक्रिया की एक परख प्रदान करता है; पहले रेटिना से होने वाले और उसके बाद ऑप्टिक तंत्रिका, ऑप्टिक पथ, चेतक (पार्श्व जानुवत नाभिक, LGN) और कोर्टेक्स 3 के क्षेत्र V1 के लिए ऑप्टिक विकिरण के माध्यम से क्रमानुसार भेजी। मूषक में बहुमत – हर आंख चरखड़ीदार 4 से ऑप्टिक तंत्रिका तंतुओं के (90 से 95%) और contralateral मध्य मस्तिष्क अंदर आना। एर्ग के विपरीत, यह अभी तक विशेष सेल वर्गों के लिए VEP के विभिन्न घटकों विशेषता के लिए, 5 इस प्रकार बदलता कहीं भी साथ दृश्य मार्ग VEP तरंग को प्रभावित कर सकता संभव नहीं है। फिर भी, VEP दृश्य प्रदर्शन और दृश्य मार्ग अखंडता का एक उपयोगी गैर इनवेसिव उपाय है। VEP, जब एर्ग के साथ संयोजन के रूप में इस्तेमाल किया है, दृश्य प्रणाली (यानी, रेटिना / दृश्य मार्ग) की एक और पूरी मूल्यांकन प्रदान कर सकते हैं।एर्ग और VEP रिकॉर्डिंग अलगाव में या संयोजन में आयोजित किया जा सकता appli पर निर्भर करता हैकेशन। कार्यप्रणाली इस पत्र में वर्णित दोनों आंखों से रेटिना और cortical दृश्य पैदा इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी और anesthetized चूहों में दोनों गोलार्द्धों के एक साथ मूल्यांकन अनुमति देता है। यह और अधिक व्यापक रेटिना समारोह और नदी के ऊपर प्रभाव रेटिना समारोह में परिवर्तन दृश्य पैदा cortical समारोह पर हो सकता है कि आकलन करने के लिए एक उपयोगी तरीका है।
Protocol
Representative Results
Discussion
एर्ग और VEP रेटिना और प्रांतस्था, क्रमशः से दृश्य समारोह का उद्देश्य उपाय कर रहे हैं। एक साथ रिकॉर्डिंग का लाभ यह है कि पूरे दृश्य मार्ग के एक अधिक व्यापक दृष्टिकोण afforded जाता है। विशेष रूप से, उनकी समवर्ती ?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Funding for this project was provided by the National Health and Medical Research Council (NHMRC) 1046203 (BVB, AJV) and Melbourne Neuroscience Institute Fellowship (CTN).
Materials
| Alligator clip | generic brand | HM3022 | Stainless steel 26 mm clip for connecting VEP screw electrodes to cables |
| Bioamplifier | ADInstruments | ML 135 | For amplifying ERG and VEP signals |
| Carboxymethylcellulose sodium 1.0% | Allergan | CAS 0009000-11-7 | Viscous fluid for improving signal quality of the active ERG electrode |
| Carprofen 0.5% | Pfizer Animal Health Group | CAS 53716-49-7 | Proprietary name: Rimadyl injectable (50 mg/mL). For post-surgery analgesia, diluted to 0.5% (5 mg/mL) in normal saline |
| Chlorhexadine 0.5% | Orion Laboratories | 27411, 80085 | For disinfecting surgical instruments |
| Circulating water bath | Lauda-Königshoffen | MGW Lauda | For maintaining body temperature of the anesthetized animal during surgery and electrophysiological recordings |
| Dental amalgam | DeguDent GmbH | 64020024 | For encasing the electrode-skull assembly to make it more robust |
| Dental burr | Storz Instruments, Bausch and Lomb | #E0824A | A miniature drill head of ~0.7mm diameter for making a small hole in the skull over each hemisphere to implant VEP screws |
| Drill | Bosch | Dremel 300 series | An automatic drill for trepanning |
| Electrode lead | Grass Telefactor | F-E2-30 | Platinum cables for connecting silver wire electrodes to the amplifier |
| Faraday Cage | custom-made | Ensures light proof to maintain dark adaptation. Encloses the Ganzfeld setup to improve signal to noise ratio | |
| Gauze swabs | Multigate Medical Products Pty Ltd | 57-100B | For drying the surgical incision and exposed skull surface during surgery |
| Ganzfeld integrating sphere | Photometric Solutions International | Custom designed light stimulator: 36 mm diameter, 13 cm aperture size | |
| Velcro | VELCRO Australia Pty Ltd | VELCRO Brand Reusable Wrap | Hook-and-loop fastener to secure the electrodes and the animal on the recording platform |
| Isoflurane 99.9% | Abbott Australasia Pty Ltd | CAS 26675-46-7 | Proprietary Name: Isoflo(TM) Inhalation anaaesthetic. Pharmaceutical-grade inhalation anesthetic mixed with oxygen gas for VEP electrode implant surgery |
| Ketamine | Troy Laboratories | Ilium Ketamil | Proprietary name: Ketamil Injection, Brand: Ilium. Pharmaceutical-grade anesthetic for electrophysiological recording |
| Luxeon LEDs | Phillips Lighting Co. | For light stimulation twenty 5 watt and one 1 watt LEDs. | |
| Micromanipulator | Harvard Apparatus | BS4 50-2625 | Holds the ERG active electrode during recordings |
| Needle electrode | Grass Telefactor | F-E2-30 | Subcutaneously inserted in the tail to serve as the ground electrode for both the ERG and VEP |
| Phenylephrine 2.5% minims | Bausch and Lomb | CAS 61-76-7 | Instilled with Tropicamide to achieve maximal dilation for ERG recording |
| Povidone iodine 10% | Sanofi-Aventis | CAS 25655-41-8 | Proprietory name: Betadine, Antiseptic to prepare the shaved skin for surgery 10%, 500 mL |
| Powerlab data acquisition system | ADInstruments | ML 785 | Controls the LEDs |
| Proxymetacaine 0.5% | Alcon Laboratories | CAS 5875-06-9 | For corneal anaesthesia during ERG recordings |
| Saline solution | Gelflex | Non-injectable, for electroplating silver wire electrodes | |
| Scope Software | ADInstruments | version 3.7.6 | Simultaneously triggers the stimulus via the Powerlab system and collects data |
| Silver (fine round wire) | A&E metal | 0.3 mm | Used to make active and inactive ERG electrodes, and the inactive VEP electrode |
| Stainless streel screws | MicroFasterners | 0.7 mm shaft diameter, 3 mm in length to be implanted over the primary visual cortex and serve as the active VEP electrodes | |
| Stereotaxic frame | David Kopf | Model 900 | A small animal stereotaxic instrument for locating the primary visual cortices according to Paxinos & Watson's 2007 rat brain atlas coordinates |
| Surgical blade | Swann-Morton Ltd. | 0206 | For incising the area of skin overlaying the primary visual cortex to implant the VEP electrodes |
| Suture | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co.,Ltd | 3-0 silk braided suture non-absorbable, for skin retraction during VEP electrode implantation surgery | |
| Tobramycine eye ointment 0.3% | Alcon Laboratories | CAS 32986-56-4 | Proprietary name: Tobrex. Prophylactic antibiotic ointment applied around the skin wound after surgery |
| Tropicamide 0.5% | Alcon Laboratories | CAS 1508-75-4 | Proprietary name: 0.5% Mydriacyl eye drop, Instilled to achieve mydriasis for ERG recording |
| Xylazine | Troy Laboratories | Ilium Xylazil-100 | Pharmaceutical-grade anesthetic for electrophysiological recording |
| Pipette tip | Eppendorf Pty Ltd | 0030 073.169 | Eppendorf epTIPS 100 – 5000 mL, for custom-made electrodes |
| Microsoft Office Excel | Microsoft | version 2010 | spreadsheet software for data analysis |
| Lethabarb Euthanazia Injection | Virbac (Australia) Pty Ltd | LETHA450 | 325 mg/mL pentobarbital sodium for rapid euthanazia |
Referenzen
- Nguyen, C. T. O., Vingrys, A. J., Bui, B. V. Dietary omega-3 fatty acids and ganglion cell function. Invest Ophthalmol Vis Sci. 49, 3586-3594 (2008).
- Weymouth, A. E., Vingrys, A. J. Rodent electroretinography: methods for extraction and interpretation of rod and cone responses. Prog Retin Eye Res. 27, 1-44 (2008).
- Tsai, T. I., Bui, B. V., Vingrys, A. J. Effect of acute intraocular pressure challenge on rat retinal and cortical function. Invest Ophthalmol Vis Sci. 55, 1067-1077 (2014).
- Cowey, A., Franzini, C. The retinal origin of uncrossed optic nerve fibres in rats and their role in visual discrimination. Exp Brain Res. 35, 443-455 (1979).
- Weinstein, G. W., Odom, J. V., Cavender, S. Visually evoked potentials and electroretinography in neurologic evaluation. Neurol Clin. 9, 225-242 (1991).
- Odom, J. V., et al. Visual evoked potentials standard (2004). Doc Ophthalmol. 108, 115-123 (2004).
- Ridder, W. H., Nusinowitz, S., Heckenlively, J. R. Causes of cataract development in anesthetized mice. Exp Eye Res. 75, 365-370 (2002).
- Nixon, P. J., Bui, B. V., Armitage, J. A., Vingrys, A. J. The contribution of cone responses to rat electroretinograms. Clin Experiment Ophthalmol. 29, 193-196 (2001).
- Bui, B. V., et al. Using the electroretinogram to understand how intraocular pressure elevation affects the rat retina. J Ophthalmol. 2013, 262467 (2013).
- Nguyen, C. T., Vingrys, A. J., Bui, B. V. Dietary omega-3 fatty acids and ganglion cell function. Invest Ophthalmol Vis Sci. 49, 3586-3594 (2008).
- Hood, D. C., Birch, D. G. A quantitative measure of the electrical activity of human rod photoreceptors using electroretinography. Vis Neurosci. 5, 379-387 (1990).
- Birch, D. G., Hood, D. C., Locke, K. G., Hoffman, D. R., Tzekov, R. T. Quantitative electroretinogram measures of phototransduction in cone and rod photoreceptors – Normal aging, progression with disease, and test-retest variability. Arch Ophthalmol. 120, 1045-1051 (2002).
- Bui, B. V., Vingrys, A. J. Development of receptoral responses in pigmented and albino guinea-pigs (Cavia porcellus). Doc Ophthalmol. 99, 151-170 (1999).
- Robson, J. G., Saszik, S. M., Ahmed, J., Frishman, L. J. Rod and cone contributions to the a-wave of the electroretinogram of the macaque. J Physiol. 547, 509-530 (2003).
- Severns, M. L., Johnson, M. A. The care and fitting of Naka-Rushton functions to electroretinographic intensity-response data. Doc Ophthalmol. 85, 135-150 (1993).
- Bui, B. V., Fortune, B. Origin of electroretinogram amplitude growth during light adaptation in pigmented rats. Vis Neurosci. 23, 155-167 (2006).
- Bui, B. V., Fortune, B. Ganglion cell contributions to the rat full-field electroretinogram. J Physiol. 555, 153-173 (2004).
- Tremblay, F., Laroche, R. G., Debecker, I. The Electroretinographic Diagnosis of the Incomplete Form of Congenital Stationary Night Blindness. Vision Res. 35, 2383-2393 (1995).
- Bayer, A. U., Keller, O. N., Ferrari, F., Maag, K. P. Association of glaucoma with neurodegenerative diseases with apoptotic cell death: Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease. Am J Ophthalmol. 133, 135-137 (2002).
- Wostyn, P., Audenaert, K., De Deyn, P. P. An abnormal high trans-lamina cribrosa pressure difference: A missing link between Alzheimer’s disease and glaucoma. Clinical Neurology and Neurosurgery. 110, 753-754 (2008).
- Yucel, Y. H., Zhang, Q. A., Weinreb, R. N., Kaufman, P. L., Gupta, N. Effects of retinal ganglion cell loss on magno-, parvo-, koniocellular pathways in the lateral geniculate nucleus and visual cortex in glaucoma. Prog Retin Eye Res. 22, 465-481 (2003).
- Gupta, N., Yucel, Y. H. What changes can we expect in the brain of glaucoma patients. Survey of Ophthalmology. 52, 122-126 (2007).
- Kong, Y. X., et al. Impact of aging and diet restriction on retinal function during and after acute intraocular pressure injury. Neurobiol Aging. 33, 1115-1125 (2012).
- Bui, B. V., Sinclair, A. J., Vingrys, A. J. Electroretinograms of albino and pigmented guinea-pigs (Cavia porcellus). Aust N Z J Ophthalmol. 26, 98-100 (1998).
- Jobling, A. I., Wan, R., Gentle, A., Bui, B. V., McBrien, N. A. Retinal and choroidal TGF-beta in the tree shrew model of myopia: isoform expression, activation and effects on function. Exp Eye Res. 88, 458-466 (2009).
- Robson, J. G., Frishman, L. J. Dissecting the dark-adapted electroretinogram. Doc Ophthalmol. 95, 187-215 (1998).
- Robson, J. G., Frishman, L. J. The rod-driven a-wave of the dark-adapted mammalian electroretinogram. Prog Retin Eye Res. 39, 1-22 (2014).
- Hudnell, H. K., Boyes, W. K. The comparability of rat and human visual-evoked potentials. Neurosci Biobehav Rev. 15, 159-164 (1991).
- Charng, J., et al. Conscious wireless electroretinogram and visual evoked potentials in rats. PLoS One. 8, e74172 (2013).
- Hetzler, B. E., Berger, L. K. Ketamine-Induced Modification of Photic Evoked-Potentials in the Superior Colliculus of Hooded Rats. Neuropharmacology. 23, 473-476 (1984).
