Theta activiteit in de hersenen is gerelateerd aan verschillende cognitieve en functionele staten, waaronder opwinding, aandacht, vrijwillige beweging, verkennende gedrag, aandacht gedrag, leren en geheugen, somatosensorische integratie en rapid eye movement (REM) slaap ^{1, 2.} In principe kan theta-activiteit als een ritmische eenheid worden gegenereerd in verschillende cerebrale regio's en is sterk georganiseerd en gesynchroniseerd als theta-oscillaties. Hieronder zullen we ons richten op de analyse en kwantificering van theta-activiteit / trillingen die worden gegenereerd binnen het septohippocampal systeem ^{3, 4.} Binnen het septum, GABAergic, glutamaat, en cholinerge neuronen project om de hippocampus en bijdragen aan de initiatie en onderhoud van theta oscillerende gedrag. Er is een voortdurende discussie over de vraag of de hippocampus theta-oscillaties worden geïnitieerd in het septum, dat wil zeggen, </em> Het septum pacemaker-hippocampus volger model, (extrahippocampal theorie) of intrinsiek binnen de hippocampus (intrahippocampale theorie) ^{5, 6, 7.}

Ongeacht hun afkomst, hebben de hippocampus theta-oscillaties in het brandpunt van de belangstelling voor de jaren, met name in transgene muismodellen. Deze modellen zorgen voor de inplanting van diepe EEG-elektroden en voor het opnemen van de hippocampus theta-oscillaties onder specifieke cognitieve en gedragsmatige taken ^8. Hippocampus theta-oscillaties zijn heterogeen van aard. Op basis van de zogenaamde dualistische theorie van theta-oscillaties, kan men onderscheid maken tussen atropine-gevoelige type II theta en atropine-ongevoelige type I theta ^{9, 10, 11.} Dit laatste kan gewoonlijk worden geïnduceerd door muscarine M ₁ / M <sub> 3 receptor agonisten, bijvoorbeeld, arecoline, pilocarpine en urethaan. Echter, urethaan is een multi-drug target dat naast muscarine activatie oefent eveneens complexe effecten op andere ionkanalen entiteiten. Type II theta, de muscarinische route omvat de activering van M ₁ / M ₃ en een daaropvolgende _{Gq / 11} (Ga-) gemedieerde activatie van fosfolipase C β _1/4 (PLCβ _1/4), inositol trifosfaat _(InsP3) , diacylglycerole (DAG), Ca2 ⁺ en eiwitkinase C (PKC). De rol van PLCβ ₁ en PLCβ ₄ in thetagenesis is gevalideerd in knock-out studies met PLCβ1 ^{– / –} en PLCβ4 ^{– / –} muizen vertonen een volledig verlies of aanzienlijke verzwakking van theta oscillatie ^{12, 13, 14.} Extra M _1, M ₃ en M ₅ downstream targets (channels / stromingen) van de muscarine signaling cascade omvatten verschillende geleidingen, zoals M-type K ⁺ kanaal (K _M) via spanningsafhankelijke K ⁺ kanaal (K _v 7); slow na hyperpolarisatie K ⁺ kanaal (Ks _AHP); lek K ⁺ kanaal (K _lek), waarschijnlijk via TWIK-gerelateerde zuurgevoelige K ⁺ kanaal (TASK1 / 3); kation stroom (I _CAT), waarschijnlijk via Na ⁺ lekken kanaal (NALCN); en ik _h via hyperpolarisatie en cyclische nucleotide-gated kanalen (HCN). Daarnaast werden ₂ M / M ₄ acetylcholinereceptoren (AChR) gerapporteerd te belemmeren binnenwaartse K ⁺ kanaal 3,1 (K _ir 3,1) en binnenwaartse K ⁺ kanaal 3,2 (K _ir 3,2) ^15.

Momenteel commercieel beschikbare analytische software maakt een snelle FFT-gebaseerde frequentieanalyse, bijvoorbeeld analyse van vermogen (P, ² mV)of vermogensspectrum dichtheid (PSD, mV ² / Hz). Macht of vermogensspectrum dichtheid (PSD) analyse van de theta frequentiebereik geeft slechts een globaal overzicht van haar activiteiten. Echter, teneinde een gedetailleerd inzicht in cognitieve en gedragsgerelateerde theta activiteit, de analyse van zeer georganiseerde theta oscillaties verplicht. De beoordeling van de goed georganiseerde theta-oscillaties is van cruciaal belang op het gebied van neurodegeneratieve en neuropsychiatrische aandoeningen. De meeste experimentele studies ziekte zijn opgenomen in transgene muismodellen met behulp van zeer geavanceerde neurochirurgische benaderingen van epidurale oppervlak en diepe intracerebrale EEGs opnemen uitgevoerd. Deze technieken omvatten zowel tether systemen ¹⁶ en radiotelemetric opstellingen ^{17, 18.} Theta-oscillaties kan worden opgenomen als spontaan en gedragsgerelateerde theta-oscillaties onder de langlopende opnameomstandigheden. Bovendien kan theta-oscillaties Reco zijnrded volgende farmacologische inductie, maar ook na de blootstelling van dieren aan gedrags- of cognitieve taken of zintuiglijke prikkels, zoals de staart knijpen.

Vroeg zal gaan karakteriseren theta-oscillaties werden beschreven door Csicsvari et al. ^19. De auteurs gemaakt van een semi-geautomatiseerd instrument voor kort theta analyse (15-50 min) die niet geschikt voor lange-tijd EEG-registraties. Onze werkwijze beschreven, maakt de analyse van de lange termijn EEG-registratie> 48 uur ^20. Csicsvari et al. ¹⁰ ook wel de theta-delta ratio, maar geen drempel voor de bepaling van zeer georganiseerde theta oscillaties voorzien. De delta en theta range definities overeen met onze frequentiebereik definities. Aangezien dit niet expliciet vermeld, veronderstellen we dat een FFT-gebaseerde methode wordt gebruikt Csicsvari et al. de kracht van de theta-delta frequentiebanden berekenen. Dezeopnieuw duidelijk van onze werkwijze, omdat we berekenen wavelet-gebaseerde amplitudes op een groot aantal frequentie schalen (frequentiestappen Δ (f) = 0,05 Hz), zodat veel hogere precisie. De duur van de individueel geanalyseerde EEG tijdperk lijkt op onze definitie.

Klausberger et al. ²¹ Ook het gebruik van theta-delta's maken de analyse van de lange termijn EEG-registraties. Er zijn echter drie belangrijke verschillen ten opzichte van onze werkwijze: i) de Periodeduur EEG is veel langer, dat wil zeggen ten minste 6 s; ii) de theta-delta verhouding op 4, dat is veel hoger dan onze drempel, en is gerelateerd aan ander frequentiebereik definities; en iii) de definitie van vermogen waarschijnlijk gebaseerd op FFT benadering, die een hoge precisie ontbreekt, in het bijzonder voor zeer korte tijdvensters (2 s, dat wil zeggen, 5 cycli trillingen met een frequentie van 2,5 Hz). In dergelijke gevallen is een wavelet-gebaseerde procedure is bevelen.Een studie door Caplan et al. ²² uitsluitend berekende theta vermogen, terwijl het negeren van de theta-delta vermogensverhouding. Dus de Caplan benadering ²² kan geen onderscheid tussen cognitieve theta-rijke processen gepaard met een hoge of lage delta.

In de volgende protocol, zullen we onze analytische wavelet-gebaseerde aanpak te presenteren op een betrouwbare manier te analyseren goed georganiseerde theta-oscillaties in de hippocampus EEG-registraties van muizen. Aangezien deze regeling automatisch werkt, kan worden toegepast om grote hoeveelheden gegevens en langdurige EEG-metingen.