Summary

Registrazione simultanea di elettroretinografia e Potenziali evocati visivi nei ratti anestetizzati

Published: July 01, 2016
doi:

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

Misura della elettroretinogramma (ERG) e potenziali evocati visivi (PEV) fornire valutazioni quantitative utili dell'integrità della via visiva. L'ERG misura le risposte elettriche della retina alla stimolazione luminosa, mentre il VEP misura corrispondente integrità funzionale delle vie visive dalla retina alla corteccia visiva primaria seguendo lo stesso evento luce. Questo manoscritto descrive un protocollo per la registrazione e analisi delle risposte ERG e PEV in un modello di laboratorio comunemente usato, il ratto.

Il ERG fornisce un indice della integrità funzionale di un certo numero di classi principali di cellule retiniche quantificando risposta elettrica lordo del retina un lampo di luce. Una serie coordinata di flussi ionici iniziata da insorgenza luce e offset, producono cambiamenti rilevabili in tensione che può essere misurato con elettrodi di superficie posizionati al di fuori dell'occhio. La forma d'onda risultante rappresenta la combinazione di un séRies di componenti ben definiti, che differiscono in ampiezza, i tempi e la frequenza. Una importante ricerca ha dimostrato che questi componenti sono relativamente ben conservati tra i molti retine vertebrati e che i componenti possono essere separati l'uno dall'altro. Selezionando giudiziosamente lo stimolo (stimolo flash, sfondo, intervallo interstimulus) le condizioni e la scelta di caratteristiche specifiche della forma d'onda composita di analizzare si può essere sicuri di tornare una misura di un gruppo specifico di cellule retiniche 1,2. Queste caratteristiche sono alla base del programma di utilità e quindi le applicazioni diffuse della ERG come una misura non invasiva della funzione della retina. Questo manoscritto si concentra sulla metodologia per misurare l'ERG e analizzando le sue caratteristiche per restituire informazioni su alcune delle principali classi di cellule nella retina, vale a dire fotorecettori (il componente PIII), cellule bipolari (il componente PII) e le cellule gangliari della retina (il positivo risposta soglia scotopica o PSTR).

<p class= "Jove_content"> Il VEP offre un saggio della risposta corticale alla luce; prima proveniente dalla retina e successivamente comunicato seriale tramite il nervo ottico, tratto ottico, talamo (genicolato laterale nucleo, LGN) e la radiazione ottica all'area V1 della corteccia 3. Nei roditori, la maggioranza (90 – 95%) di fibre del nervo ottico da ciascun occhio decussate 4 e innervano controlaterale cervello medio. A differenza della ERG, è ancora possibile attribuire diversi componenti del VEP a classi cellulari specifici, 5 cambia così ovunque lungo il percorso visivo potrebbe influenzare la forma d'onda VEP. Tuttavia, il VEP è una misura utile non invasiva di prestazioni visive e dell'integrità via visiva. Il VEP, quando utilizzato in combinazione con l'ERG, può fornire una valutazione più completa del sistema visivo (cioè, retina / via visiva).

ERG e PEV registrazioni possono essere condotte isolatamente o in combinazione, a seconda del applicazione. La metodologia descritta in questo documento permette la valutazione contemporanea di elettrofisiologia evocati visivi della retina e corticale da entrambi gli occhi e entrambi gli emisferi nei ratti anestetizzati. Questo è un modo utile per valutare in modo più completo la funzione della retina e gli effetti a monte che i cambiamenti nella funzione retinica possono avere sulla funzione corticale evocati visivi.

Protocol

Tutte le procedure sperimentali sono state condotte secondo il Codice di condotta australiano per la cura e l'uso di animali a scopi scientifici, stabilito dal National Health and Medical Research Council in Australia. Etica spazio è stato ottenuto presso l'Università di Melbourne, Facoltà di Scienze, comitato etico degli animali (numero di riconoscimento 0.911.322,1). 1. Pre-impianto di elettrodi cronica VEP Nota: Se simultanei segnali ERG e PEV devono essere raccolti gli animali devono essere …

Representative Results

L'ERG un onda (> -1.38 log cd.sm -2), b-onde (> – 4,99 log cd.sm -2) STR (<- 4,99 log cd.sm -2) e le PEV (> – 0,52 cd.sm log -2) sono state registrate contemporaneamente (Figura 1 e 3). Al molto dim lampeggia, un STR positivo (PSTR) è visto a circa 110 msec dopo il flash, e STR ​​negativo (nSTR) in circa 220 msec (Figure 1 e 2). Un ERG con un grande b-wave, picchi tra 50 a 100 msec dopo l&#…

Discussion

L'ERG e VEP sono misure oggettive della funzione visiva dalla retina e la corteccia, rispettivamente. Il vantaggio di registrazione simultanea è che una visione più completa di tutto il percorso visivo è prestata. In particolare, le informazioni complementari da loro valutazione concomitante potrebbe fornire una più chiara delimitazione del sito di lesioni in via visiva (per esempio, per i disturbi con sovrapposizione ERG ancora distinto VEP manifestazioni 18, quando neuropatia ottica può co…

Divulgations

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

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Citer Cet Article
Nguyen, C. T., Tsai, T. I., He, Z., Vingrys, A. J., Lee, P. Y., Bui, B. V. Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats. J. Vis. Exp. (113), e54158, doi:10.3791/54158 (2016).

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