This protocol describes simultaneous measurement of electroretinogram and visual evoked potentials in anesthetized rats.
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.
מדידה של electroretinogram (ERG) ופוטנציאל חזותי עורר (VEP) לספק הערכות כמותיות שימושיות של השלמות של המסלול ויזואלי. ERG מודד את התגובות החשמליות של הרשתית לגירוי אור, בעוד VEP מודד את השלמות התפקודית המקבילה של מסלולים החזותיים מהרשתית אל קליפת הראייה העיקרית הבאה באותו אירוע האור. כתב יד זה מתאר פרוטוקול עבור ההקלטה והניתוח של תגובות ERG ו VEP במודל מעבדה נפוצה, החולדה.
ERG מספק אינדקס של השלמות התפקודית של מספר כיתות תא מפתח רשתית על ידי כימותי התגובה החשמלית הברוטו של רשתית בזק של אור. סדרה מתואמת של ונתיבים יוניים ביוזמת התפרצות אור אופסט, לייצר שינויים לזיהוי מתח כי ניתן למדוד באמצעות אלקטרודות משטח להציב מחוץ לעין. צורת הגל שנוצר מייצג את השילוב של se ריס של רכיבים מוגדרים היטב, הנבדלים משרעת, עיתוי ותדירות. כמות ממשית של מחקרים הוכיחה כי המרכיבים הללו שמורים יחסית היטב ברחבי רשתיות החולייתנים רבות וכי הרכיבים ניתן להפריד אחד מהשני. על ידי בשיקול בחירת הגירוי (גירוי פלאש, רקע, מרווח interstimulus) תנאים ובחירת תכונות ספציפיות של צורת גל מהרוכב לנתח אחד יכול להיות סמוך ובטוח של חוזרי מידה של קבוצה ספציפית של תאים ברשתית 1,2. מאפיינים אלה ביסוד השירות ומכאן היישומים הנפוצים של ERG כאמצעי בלתי פולשני של תפקוד רשתית. כתב יד זה מתמקדת מתודולוגיה למדידת ERG וניתוח בתכונות שלה כדי להחזיר פרטים על כמה משיעורי התאים העיקריים ברשתית, כלומר קולטני אור (רכיב PIII), תאים דו קוטביים (רכיב PII) ותאי הגנגליון ברשתית (בחיובים בתגובה סף scotopic או pSTR).
<p class= "Jove_content"> The VEP מספק assay התגובה קליפת המוח לאור; ראשון שמקורם ברשתית ואילך מתקשר סדר דרך עצב הראייה, בדרכים אופטיות, התלמוס (גרעין ברך הצדי, LGN) ו אופטי קרינה לאזור V1 של הקליפה 3. במכרסמים, רובם (90 – 95%) של סיבי עצב הראייה כל עין decussate 4 ו המעצבבים אמצע המוח הנגדי. בניגוד ERG, זה עדיין לא ניתן לייחס מרכיבים שונים של VEP לשיעורי תאים ספציפיים, 5 ובכך משנים מקום לאורך מסלול ויזואלי יכול להשפיע על צורת גל VEP. עם זאת, VEP הינו מדד שאינו פולשני שימושי של ביצועים חזותיים ויושרה מסלול ויזואלי. VEP, הפועל בשיתוף עם ERG, יכול לספק הערכה מלאה יותר של מערכת הראייה (כלומר, רשתית / מסלול ויזואלי).הקלטות ERG ו VEP יכול להתנהל במנותק או בשילוב, תלוי appliקטיון. המתודולוגיה המתוארת במאמר זה מאפשר הערכה סימולטני של אלקטרופיזיולוגיה עורר חזותי ברשתית קליפת המוח משני העיניים שתי אונות אצל חולדות מורדמים. זוהי דרך יעילה יותר מקיף להעריך תפקוד הרשתית ואת ההשפעות הזרם כי שינויים בתפקוד הרשתית יכול להיות על תפקוד הראייה עורר קליפת המוח.
ERG ו VEP הם מדדים אובייקטיביים של תפקוד הראייה מהרשתית והקליפה, בהתאמה. היתרון של הקלטה בו זמנית הוא תמונה מקיפה יותר של מסלול ויזואלית השלם מוענקת. באופן ספציפי, מידע המשלים מההערכה במקביל שלהם יכול לספק הגדרה ברורה יותר של האתר של פציעה במסלול ויזואלי (למשל, עבור …
The authors have nothing to disclose.
Funding for this project was provided by the National Health and Medical Research Council (NHMRC) 1046203 (BVB, AJV) and Melbourne Neuroscience Institute Fellowship (CTN).
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 |