Theta attività nel cervello è correlato a diversi stati cognitivi e funzionali, tra cui l'eccitazione, l'attenzione, il movimento volontario, comportamento esplorativo, comportamento attenzione, l'apprendimento e la memoria, l'integrazione somatosensoriale, e rapid eye movement (REM) del sonno ^{1, 2.} Principalmente, theta attività come un'entità ritmica può essere generato in varie regioni cerebrali ed è altamente organizzato e sincronizzato come theta oscillazioni. Qui di seguito, ci concentreremo sull'analisi e la quantificazione delle attività theta / oscillazioni che si generano all'interno del sistema septohippocampal ^{3, 4.} All'interno del setto, GABAergici, progetto glutamatergici e neuroni colinergici per l'ippocampo e contribuire alla l'avvio e il mantenimento di theta comportamento oscillatorio. C'è una discussione in corso sul fatto che le oscillazioni theta dell'ippocampo sono iniziati nel setto, vale a dire, </em> Il modello del setto pacemaker ippocampale seguace, (teoria extrahippocampal) o intrinsecamente all'interno dell'ippocampo (teoria intrahippocampal) ^{5, 6, 7.}

Indipendentemente dalla loro origine, le oscillazioni theta dell'ippocampo sono stati nel centro di interesse per anni, in particolare nei modelli di topi transgenici. Questi modelli consentono l'impianto di elettrodi EEG profonde e per la registrazione delle oscillazioni theta dell'ippocampo sotto specifici compiti cognitivi e comportamentali ^8. oscillazioni theta dell'ippocampo sono eterogenei in natura. Sulla base della cosiddetta teoria dualistica di theta oscillazioni, si può distinguere tra atropina sensibile di tipo II theta e atropina-insensitive tipo I theta ^{9, 10, 11.} Quest'ultimo può tipicamente essere indotta da M muscarinici ₁ / M <sub agonisti> 3 del recettore, per esempio, arecolina, pilocarpina, e uretano. Tuttavia, uretano è un farmaco multi-target che, oltre all'attivazione muscarinici, esercita anche effetti complessi su altre entità canali ionici. Per il tipo II theta, il percorso muscarinico prevede l'attivazione di M ₁ / M ₃ ed una successiva G _{q / 11} (Gα) l'attivazione mediata della fosfolipasi C β _1/4 (PLCβ _1/4), inositolo trifosfato (InsP ₃₎ , diacylglycerole (DAG), Ca ^2+, e la proteina chinasi C (PKC). Il ruolo di PLCβ ₁ e ₄ PLCβ in thetagenesis è stato convalidato in studi knock-out utilizzando PLCβ1 ^{– / –} e PLCβ4 ^{– / –} mice espositrici una perdita completa o attenuazione significativa di theta oscillazioni ^{12, 13, 14.} M aggiuntivo _1, M ₃ e M ₅ bersagli a valle (channels / correnti) della cascata di segnalazione muscarinico comprendono vari conduttanze, come tipo M K ⁺ canale (K _M) tramite voltaggio-dipendenti K ⁺ canale (K _v 7); lento dopo iperpolarizzazione K ⁺ canale (Ks _AHP); fuoriuscire K ⁺ canale (K _perdite), probabilmente attraverso TWIK-correlato K acido-sensibili ⁺ canale (TASK1 / 3); corrente cazione (I _CAT), probabilmente attraverso il canale di perdite Na ⁺ (NALCN); e mi _h tramite iperpolarizzazione e nucleotidici gated canali ciclici (HCN). Inoltre, sono stati segnalati i recettori M ₂ / M ₄ dell'acetilcolina (AChR) di interferire con raddrizzatore verso l'interno K ⁺ canale 3.1 (K _ir 3.1) e verso l'interno raddrizzatore K ⁺ canale 3.2 (K _ir 3.2) ^15.

Attualmente, disponibile in commercio software analitico consente per l'analisi rapida FFT a base di frequenza, ad esempio, l'analisi di potenza (P, mV ²⁾o densità spettro di potenza (PSD, mV ² / Hz). Potenza o densità spettro di potenza (PSD) analisi della gamma di frequenze theta contiene solo una panoramica globale della sua attività. Tuttavia, al fine di ottenere una visione dettagliata l'attività theta cognitive e del comportamento legati, l'analisi delle oscillazioni theta altamente organizzati è obbligatoria. La valutazione delle oscillazioni theta altamente organizzati è di fondamentale importanza nel campo delle malattie neurodegenerative e neuropsichiatriche. La maggior parte degli studi sulle malattie sperimentali sono svolte in modelli di topi transgenici che utilizzano altamente sofisticati approcci neurochirurgici per registrare la superficie epidurale e EEG intracerebrali profonde. Queste tecniche comprendono entrambi i sistemi cavezza ¹⁶ e configurazioni radiotelemetrico ^{17, 18.} oscillazioni theta possono essere registrati come oscillazioni theta spontanee e comportamentali legati in condizioni di registrazione a lungo termine. Inoltre, theta oscillazioni possono essere recorded dopo induzione farmacologica, ma anche in seguito l'esposizione di animali per attività comportamentali o cognitivi o di stimoli sensoriali, come la coda di pizzicare.

Approcci presto per caratterizzare theta oscillazioni sono stati descritti da Csicsvari et al. ^19. Gli autori progettato uno strumento semi-automatizzato per l'analisi theta breve termine (15 – 50 min), che non è adatto per registrazioni EEG lungo tempo. Il nostro metodo, descritto qui, consente l'analisi della registrazione EEG a lungo termine> 48 h ^20. Csicsvari et al. ¹⁰ indicato anche il rapporto theta-delta, ma nessuna soglia per la determinazione di oscillazioni theta altamente organizzati è fornito. Le definizioni delta e theta gamma corrispondono le nostre definizioni gamma di frequenza. Dato che non è esplicitamente menzionato, si presume che un metodo basato su FFT viene utilizzato da Csicsvari et al. calcolare la potenza delle bande di frequenza theta-delta. Questonuovo differisce chiaramente dal nostro metodo, poiché si calcola ampiezze wavelet basata su un gran numero di scale di frequenza (frequenza passaggi Δ (f) = 0.05 Hz), con conseguente precisione molto maggiore. La durata dell'epoca EEG singolarmente analizzato è simile alla nostra definizione.

Klausberger et al. ²¹ anche fare uso di rapporti theta-delta per l'analisi delle registrazioni EEG a lungo termine. Tuttavia, ci sono tre principali differenze rispetto al nostro approccio: i) la durata dell'epoca EEG è molto più lungo, cioè almeno 6 s; ii) il rapporto theta-delta è impostato a 4, che è molto superiore nostra soglia, ed è relativo a diverse definizioni gamma di frequenza; e iii) la definizione di potenza possa essere basata su un approccio FFT, che manca di alta precisione, in particolare per le finestre di tempo molto brevi (2 s, cioè, 5 cicli di oscillazioni con frequenza di 2,5 Hz). In tali casi, una procedura basata su wavelet è più raccomandabile.Uno studio condotto da Caplan et al. ²² esclusivamente calcolato potere theta ignorando il rapporto potenza theta-delta. Così, la Caplan avvicinarsi ²² non può distinguere tra processi cognitivi ricco theta accompagnati da un delta alta o bassa.

Nel seguente protocollo, presenteremo il nostro approccio analitico wavelet-based per analizzare in modo affidabile le oscillazioni theta altamente organizzati nelle registrazioni EEG ippocampali da topi. Poiché questa procedura funziona automaticamente, può essere applicato a grandi insiemi di dati e misurazioni EEG a lungo termine.