Farelerde beyin sapı uyarılmış yanıt odyometrisi veri edinme ve Analizi

Beyin fizyolojisinin merkezi bir yönü, öğrenme, bellek, duygusal reaksiyonlar veya motorik tepkiler gibi farklı içsel veya ekstrensek çıktıda sonuçlanan çevresel bilgileri işleme yeteneğidir. Çeşitli deneysel ve tanı yaklaşımlar, bireysel nöronal hücre türlerinin veya bir uyarıcı ile ilgili nöronal devrelerde nöronların kümeleri/toplulukların elektrofizyolojik tepkisini karakterize etmek için kullanılabilir. Bu elektrofizyolojik teknikler mikro-, meso-ve macroscale¹‘ de farklı uzamsal boyutları kapsar. Mikroölçek seviyesi, örneğin, kültürlü veya akut ayrılmış nöronlar¹kullanarak farklı yama-kelepçe modlarında gerilim ve akım kelepçe yaklaşımlar içerir. Bu in vitro teknikleri bireysel mevcut varlıkların karakterizasyonu ve farmakolojik modülasyon^2,3için izin verir. Ancak temel bir dezavantajı, mikro ve makrodevre bilgi entegrasyonu ve işleme ile ilgili olarak sistemik bilginin eksikliği. Bu bozukluk, sadece kültürlü nöronlar değil, aynı zamanda akut beyin dilimleri^4, aynı anda ekstrasellüler multielektrot kayıtları için izin multielektrot dizileri gibi mesoscale In vitro teknikleri ile kısmen üstesinden gelen, ⁵. mikrodevreler Beyin dilimleri içinde belirli bir ölçüde (örneğin, Hippocampus) korunmuş olabilir, uzun menzilli bağlantı genellikle⁶kaybolur. Sonuçta, nöronal devrelerde fonksiyonel bağlantıları incelemek için, macroscale ‘de sistemik in vivo elektrofizyolojik teknikler seçim yöntemidir⁷. Bu yaklaşımlar arasında, diğer şeylerin yanı sıra, yüzey (epidural) ve derin (intracerebral) EEG kayıtları hem insanlar ve hayvan modelleri¹gerçekleştirilir. EEG sinyalleri ağırlıklı olarak uyarıcı giriş⁸genel üstünlüğü rağmen inhibitör veya uyarıcı olabilir farklı kortikal katmanlarda piramit nöronlar üzerinde senkronize sinaptik girişe dayanmaktadır. Senkronizasyon üzerine, ekstrasellüler elektrik alanlarında uyarıcı postsinaptik potansiyel tabanlı vardiya yüzey elektrotları kullanarak kafa derisi üzerinde kaydedilecek yeterli mukavemet sinyali oluşturmak için toplanır. Özellikle, bireysel bir elektrot algılanabilir bir kafa derisi kayıt piramit nöronların 10000 aktivite ve teknik cihazlar ve işleme araçları, bir amplifikatör de dahil olmak üzere karmaşık bir silah, filtreleme süreçleri (düşük pass filtre, gerektirir yüksek geçişli filtre, çentik filtre) ve özel iletken özelliklere sahip elektrotlar.

En deneysel hayvan türlerinde (yani, fareler ve fareler), insan bazlı kafa derisi EEG yaklaşımı Teknik olarak uygulanamaz, altta yatan korteks tarafından oluşturulan sinyal senkronize piramit nöronların sınırlı sayıda nedeniyle çok zayıf olduğu gibi^{9, 10,11}. Kemirgenler, yüzey (kafa derisi) elektrotları veya subdermal elektrotlar böylece ciddi Elektrokardiyogram ve yüksek kaliteli EEG kayıtları imkansız hale ağırlıklı elektromyogram eserler tarafından kontamine olan^{9,11, 12}., bu nedenle doğrudan epidural elektrotlar ya da derin, intraserebral yapıları yoluyla korteks gelen algılama ucu doğrudan fiziksel bağlantı sağlamak için ya da kaydetmek için zorunlu olan anestezize serbestçe hareketli fareler ve fareler kullanırken sinyal üreten nöronal hücre kümeleri için kurşun/implante elektrot. Bu EEG yaklaşımlar ya bir kısıtlayıcı gergin sistem kurulum veya nonrestraining implante EEG radyo telemetri yaklaşımı kullanarak gerçekleştirilebilir^9,10,11. Her iki tekniği de onların artıları ve eksileri var ve nöbet duyarlılık/nöbet aktivitesi, sirkadiyen ritmik, uyku mimarisi, osilasyon aktivitesi ve senkronizasyon nitel ve niceliksel karakterizasyonu değerli bir yaklaşım olabilir, zaman sıklığı analizi, kaynak analizi, vb^{9,10,13,14,15,16,17}dahil.

Gergin sistemler ve radyo telemetri kısıtlama/semirestyağmur veya kısıtsızlık koşulları altında EEG kayıtları için izin verirken, sırasıyla, ilgili deneysel koşullar ABR kayıtları için gereksinimlerle eşleşmiyor. Bir hoparlör ve deneysel hayvan ve kontrollü ses basıncı seviyeleri (SPLs) tanımlı pozisyonları ile zamanla sürekli olarak sunulan tanımlanmış akustik uyaranlara için ikinci talep. Bu durum, yasaklama koşulları altında ya da^18,19. Deneysel stres azaltmak için, hayvanlar normalde ABR deney sırasında anestezize, ama anestezi ABRS ile müdahale olabilir düşünülebilir^19,20.

Genel bir karakteristik olarak, EEG 50-100 μV voltaj aralığında farklı frekanslarda inşa edilmiştir. arka plan frekansları ve genlikleri güçlü deneysel hayvanın fizyolojik durumuna bağlıdır. Uyanık durumda, Beta (β) ve gama (γ) daha düşük amplitüd frekansları baskın. Hayvanlar uykuya dalarak veya uyurken, Alfa (α), teta (θ) ve Delta (δ) frekansları ortaya çıktığında, artan EEG genliği²¹‘ i sergiler. Bir duyusal kanal (örn., akustik yol) uyarıldığında, bilgi yayılımı periferik ve merkezi sinir sistemi aracılığıyla nöronal aktivite yoluyla aracılaşmış olur. Bu duyusal (örn. Akustik) stimülasyon, EPs veya uyarılmış tepkiler olarak adlandırılır. Özellikle, olay ile ilgili potansiyeller (ERPs) EEG daha genlik çok daha düşüktür (yani, sadece birkaç mikrovoltlar). Böylece, tek bir uyarıcı dayalı herhangi bir bireysel ERP yüksek genlik EEG arka plan karşı kaybolur. Bu nedenle, bir ERP kaydı özdeş uyaranların tekrarlayan uygulama gerektirir (örneğin, ABR kayıtları tıklamalar) ve sonraki herhangi bir EEG arka plan etkinliği ve eserler ortadan kaldırmak için Ortalama. ABR kayıtları anestezileştirilmiş hayvanlarda yapılırsa, burada subdermal elektrotlar kullanımı kolaydır.

Temelde, AEPs normalde ABRs veya BERA ile ilgili kısa gecikme EPs, ve daha sonraki başlangıç potansiyelleri gibi Orta gecikme EPs (Orta gecikme yanıt [MLR]) ve uzun gecikme EPs²²içerir. Daha da önemlisi, işitsel bilgilerin bilgi işlemede rahatsızlığı genellikle Nöropsikiyatri hastalıklarının (demyelasyon hastalıkları, şizofreni vb.) merkezi bir özelliğidir ve AEP değişikliklerle ilişkilidir^{23,24 ,25}. Davranışsal araştırmalar sadece fonksiyonel bozukluğu açığa çıkarabilecek durumda ise, AEP çalışmaları belirli nöroanatomik yapılarla ilgili işitsel disfonksiyonun kesin uzamsal analizine izin verir²⁶.

Erken, kısa gecikmeli akustik EPs olarak ABRs normalde orta yüksek yoğun tıklama uygulaması üzerine tespit edilir ve yedi ABR zirveleri (W_ı-w_VII) kadar ortaya çıkabilir. En önemli dalgalar (W_ı-w_V) aşağıdaki nöroanatomik yapıları ile ilişkilidir: Işitme sinirine W_i (distal kısmı, iç kulak içinde); W_II Cochlear çekirdeğine (işitsel sinirin proksimal kısmı, beyin sapı fesih); W_III üstün olivary KOMPLEKSI (SoC) için; W_IV lateral lemniskusu için (ll); W_V yan lemniskusu (ll) ‘ in alt koliculus (IC) içinde Kontralateral tarafta²⁷ (Tamamlayıcı Şekil 1) içinde feshi. Bu W_II-w_V büyük olasılıkla onlara katkı artan işitsel yol birden fazla anatomik yapısına sahip olduğunu unutulmamalıdır. Özellikle, tepelerin ve işitsel sistemin altta yatan yapıların tam korelasyon hala tamamen açıklığa kavuşturulmaz.

Odyolojide, ABRS bir tarama ve tanı aracı olarak ve cerrahi izleme için^28,29olarak kullanılabilir. Dysacusis, hypacusis ve anacusis (örn. yaşa bağlı işitme kaybı, gürültü kaynaklı işitme kaybı, metabolik ve konjenital işitme kaybı, asimetrik işitme kaybı ve deformiteler nedeniyle işitme açıkları veya malformasyonlar, yaralanmalar ve neoplazmlar)²⁸. ABRs aynı zamanda hiperaktif, entelektüel Engelli çocuklar için veya geleneksel Odyometri (örneğin, DEHB, MS, otizm vb. gibi nörolojik/psikiyatrik hastalıklarda) yanıt verebilen diğer çocuklar için bir tarama testi olarak da ilgilidir.^{29 , 30}) ve koklear implantların gelişimi ve cerrahi montaj²⁸. Son olarak, ABRS antiepileptik^31,32gibi potansiyel ototokezik yan-nöropsikoloji, etkileri içine değerli bir fikir verebilir.

Farmakolojik veya transjenik fare modellerinden insanlara elde edilen nörofizyolojik bilginin çevirisinin değeri, özellikle fareler ve fareler³³işitsel paradigmalar Içinde Erps düzeyinde çok sayıda ayarlar gösterildi^{, 34,35}. Değiştirilmiş erken AEPs ve fareler ve fareler içinde işitsel bilgi işleme ilişkili değişiklikler içine yeni anlayış bu nedenle insanlara çevrilebilir ve işitsel, nörolojik karakteristik ve endophenotyping merkezi öneme sahiptir ve gelecekte nöropsikiyatrik hastalıklar. Burada, ABRs ‘nin temel bilimsel, toksikolojik ve farmakolojik amaçlar için farelerde nasıl başarıyla kaydedilip analiz edileceğini ayrıntılı bir açıklama sağlıyoruz.