Brainstem पैदा प्रतिक्रिया audiometry नैदानिक neurophysiology में एक महत्वपूर्ण उपकरण है. आजकल, brainstem पैदा प्रतिक्रिया audiometry भी बुनियादी विज्ञान और दोनों औषधीय और आनुवंशिक पशु मॉडल को शामिल पूर्व नैदानिक अध्ययन में लागू किया जाता है. यहाँ हम कैसे श्रवण brainstem प्रतिक्रियाओं को सफलतापूर्वक दर्ज किया जा सकता है और चूहों में विश्लेषण की एक विस्तृत विवरण प्रदान करते हैं.
Brainstem पैदा प्रतिक्रिया audiometry (BERA) नैदानिक neurophysiology में केंद्रीय प्रासंगिकता की है. के रूप में अन्य पैदा की क्षमता (ईपी) तकनीक, इस तरह के नेत्रहीन पैदा की क्षमता (VEPs) या somatosensory पैदा की क्षमता (SEP), श्रवण पैदा की क्षमता (AEPs) समान उत्तेजनाओं की दोहराव प्रस्तुति से शुरू कर रहे हैं, इलेक्ट्रोएन्सेफेलोग्राफिक (ईईजी) अनुक्रिया जिसका बाद में औसत किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप विशिष्ट धनात्मक (च) तथा ऋणात्मक (द) विक्षेप होते हैं। मनुष्यों में, आयाम और व्यक्तिगत चोटियों की विलंबता दोनों अंतर्निहित न्यूरोनल circuitries में तुल्यकालन और चालन वेग में परिवर्तन की विशेषता के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. महत्वपूर्ण बात, AEPs भी पहचान और औषधीय और आनुवंशिक पशु मॉडल में श्रवण समारोह की विशेषता के लिए बुनियादी और पूर्व नैदानिक विज्ञान में लागू कर रहे हैं. इससे भी अधिक, औषधीय परीक्षण के साथ संयोजन में पशु मॉडल sensorineural सुनवाई हानि के उपचार में संभावित लाभ के लिए जांच करने के लिए उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, उम्र या शोर प्रेरित सुनवाई घाटे). यहाँ हम क्लिक करें और टोन-बर्स्ट आवेदन का उपयोग कर चूहों में श्रवण brainstem-evoked प्रतिक्रियाओं (ABRs) रिकॉर्ड करने के लिए कैसे की एक विस्तृत और एकीकृत विवरण प्रदान करते हैं। इस प्रोटोकॉल का एक विशिष्ट ध्यान पूर्व-प्रयोगात्मक पशु आवास, संज्ञाहरण, एबीआर रिकॉर्डिंग, एबीआर फ़िल्टरिंग प्रक्रियाओं, स्वचालित तरंग-आधारित आयाम विकास समारोह विश्लेषण, और विलंबता का पता लगाने पर है।
मस्तिष्क शरीर क्रिया विज्ञान का एक केंद्रीय पहलू इस तरह के सीखने के रूप में विभिन्न आंतरिक या extrinsic उत्पादन में जिसके परिणामस्वरूप पर्यावरण की जानकारी को संसाधित करने की क्षमता है, स्मृति, भावनात्मक प्रतिक्रियाओं, या motoric प्रतिक्रियाओं. विभिन्न प्रयोगात्मक और नैदानिक दृष्टिकोण एक उत्तेजना से संबंधित न्यूरॉन circuitry के भीतर न्यूरॉन्स के व्यक्तिगत न्यूरॉन सेल प्रकार या समूहों / इन इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल तकनीकों में सूक्ष्म, मध्य तथा स्थूल स्केल1पर विभिन्न स्पैटियोपोरल डाइमेंट्स शामिल हैं। माइक्रोस्केल स्तर का उपयोग कर विभिन्न पैच-क्लैम्प मोड में वोल्टेज और वर्तमान क्लैम्प दृष्टिकोण शामिल हैं, उदाहरण के लिए, सुसंस्कृत या तीव्रता से अलग न्यूरॉन्स1। इन इन इन इन की तकनीकों में अलग – अलग वर्तमान संस्थाओं और उनके औषधीय मॉडुलन2,3की विशेषता के लिए अनुमति देते हैं . तथापि, एक आवश्यक दोष सूक्ष्म और स्थूल परिपथ सूचना एकीकरण और प्रसंस्करण के संबंध में प्रणालीगत सूचना का अभाव है। इस हानि आंशिक रूप से mesoscale के इन विट्रो तकनीकों से दूर है, इस तरह के multielectrode arrays जो एक साथ extracellular multielectrode रिकॉर्डिंग के लिए अनुमति देते हैं न केवल सुसंस्कृत न्यूरॉन्स में लेकिन यह भी तीव्र मस्तिष्क स्लाइस में4, 5. जबकि माइक्रोसर्किटरी को मस्तिष्क स्लाइस में एक विशिष्ट सीमा तक संरक्षित किया जा सकता है (जैसे, हिप्पोकैम्पस में), लंबी दूरी के अंतर्संबंध आमतौर पर6खो जाते हैं। अंत में, न्यूरोनल circuitries के भीतर कार्यात्मक interconnections का अध्ययन करने के लिए, मैक्रोस्केल पर विवो इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल तकनीकों में प्रणालीगत पसंद7की विधि है। इन दृष्टिकोणों में अन्य बातों के साथ-साथ सतह (एपिड्यूरल) और गहरी (इंट्रासेरेब्रल) ईईजी रिकॉर्डिंग शामिल हैं जो मनुष्यों और पशु मॉडल1दोनों में की जाती हैं। ईईजी संकेत मुख्य रूप से विभिन्न cortical परतों में पिरामिड न्यूरॉन्स पर सिंक्रनाइज़ synaptic इनपुट पर आधारित हैं कि निरोधात्मक या प्रिंसिपल में उत्तेजक हो सकता है, उत्तेजक इनपुट8के सामान्य प्रभुत्व के बावजूद. तुल्यकालन पर, उत्तेजक पदों ynaptic क्षमता आधारित बदलाव extracellular विद्युत क्षेत्रों में सतह इलेक्ट्रोड का उपयोग कर खोपड़ी पर दर्ज किया जा करने के लिए पर्याप्त शक्ति का एक संकेत बनाने के लिए संक्षेप कर रहे हैं. विशेष रूप से, एक व्यक्तिगत इलेक्ट्रोड से एक डिटेक्टेबल खोपड़ी रिकॉर्डिंग पिरामिड न्यूरॉन्स के दस हजार और तकनीकी उपकरणों और प्रसंस्करण उपकरणों के एक जटिल आयुधालय की गतिविधि की आवश्यकता है, एक एम्पलीफायर सहित, छानने प्रक्रियाओं (कम पास फिल्टर, उच्च पास फिल्टर, पायदान फिल्टर), और विशिष्ट कंडक्टर गुणों के साथ इलेक्ट्रोड.
सबसे प्रयोगात्मक पशु प्रजातियों में (यानी, चूहों और चूहों), मानव आधारित खोपड़ी ईईजी दृष्टिकोण तकनीकी रूप से लागू नहीं है, अंतर्निहित प्रांतस्था द्वारा उत्पन्न संकेत के रूप में सिंक्रनाइज़ पिरामिड न्यूरॉन्स की सीमित संख्या के कारण बहुत कमजोर है9, 10,11. कृन्तकों में, सतह (स्कल्प) इलेक्ट्रोड या उपचर्म इलेक्ट्रोड इस प्रकार इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम और predominately electromyogram कलाकृतियों कि उच्च गुणवत्ता ईजी रिकॉर्डिंग असंभव बनाने के द्वारा गंभीर रूप से दूषित कर रहे हैं9,11, 12. unanesthetized स्वतंत्र रूप से चलती चूहों और चूहों का उपयोग करते समय, यह या तो भ्रूणइलेक्ट्रोड के माध्यम से प्रांतस्था से या गहरी, intracerebral संरचनाओं से सीधे रिकॉर्ड करने के लिए संवेदन टिप के प्रत्यक्ष शारीरिक संबंध सुनिश्चित करने के लिए अनिवार्य है संकेत पैदा करने वाले न्यूरोनल सेल समूहों के लिए सीसा/प्रतिरोपित इलेक्ट्रोड की। इन ईईजी दृष्टिकोणों को या तो एक निरोधक टेदर सिस्टम सेटअप में किया जा सकता है या गैर -निरोधीय इम्प्लांटेबल ईईजी रेडियो टेलीमेट्री दृष्टिकोण9,10,11का उपयोग किया जा सकता है . दोनों तकनीकों उनके पेशेवरों और विपक्ष है और जब्ती संवेदनशीलता की गुणात्मक और मात्रात्मक विशेषता में एक मूल्यवान दृष्टिकोण हो सकता है / समय आवृत्ति विश्लेषण, स्रोत विश्लेषण, आदि सहित9,10,13,14,15,16,17.
जबकि टेदर्ड सिस्टम और रेडियो टेलीमेट्री क्रमशः, संबंधित प्रयोगात्मक शर्तों एबीआर रिकॉर्डिंग के लिए आवश्यकताओं से मेल नहीं खाते, निरोधक/सेमीनिस्ट्रेसिंग या अनिरूक्षित शर्तों के तहत ईईजी रिकॉर्डिंग के लिए अनुमति देते हैं। परिभाषित ध्वनिक उत्तेजनाओं जो एक लाउडस्पीकर और प्रयोगात्मक पशु और नियंत्रित ध्वनि दबाव के स्तर (SPLs) की परिभाषित पदों के साथ समय के साथ बार-बार प्रस्तुत कर रहे हैं के लिए बाद की मांग. इसे या तो नियंत्रण की स्थितियों में सिर निर्धारण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है या संज्ञाहरण18,19के बाद प्राप्त किया जा सकता है . प्रयोगात्मक तनाव को कम करने के लिए, जानवरों को आम तौर पर एबीआर प्रयोग के दौरान एनेस्थेटाइज किया जाता है, लेकिन यह विचार किया जाना चाहिए कि संज्ञाहरण एबीआर19,20के साथ हस्तक्षेप कर सकता है।
एक सामान्य विशेषता के रूप में, ईईजी 50-100 डिग्री सेल्सियस पृष्ठभूमि आवृत्तियों और आयाम की एक वोल्टेज रेंज में विभिन्न आवृत्तियों का निर्माण किया है दृढ़ता से प्रयोगात्मक जानवर की शारीरिक स्थिति पर निर्भर करते हैं। जागते हुए राज्य में, बीटा (जेड) और गामा (जेड) आवृत्तियों कम आयाम प्रबल के साथ। जब जंतु नींद में सो जाते हैं, तो अल्फ़ा (जेड), थीटा (जेड) और डेल्टा (जेड) आवृत्तियों का प्रदर्शन होता है, जिससे ईईजी आयाम21में वृद्धि होती है। एक बार एक संवेदी चैनल (जैसे, ध्वनिक मार्ग) प्रेरित है, सूचना प्रसार परिधीय और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के माध्यम से न्यूरॉन गतिविधि के माध्यम से मध्यस्थता है. इस तरह के संवेदी (जैसे, ध्वनिक) उत्तेजना तथाकथित ईपीएस ट्रिगर या प्रतिक्रिया पैदा की। विशेष रूप से, घटना से संबंधित क्षमता (ईआरपी) ईईजी (यानी, कुछ माइक्रोवोल्ट केवल) की तुलना में आयाम में बहुत कम हैं। इस प्रकार, एक ही उत्तेजना के आधार पर किसी भी व्यक्ति ईआरपी उच्च-आयाम ईईजी पृष्ठभूमि के खिलाफ खो जाएगा। इसलिए, एक ईआरपी की एक रिकॉर्डिंग समान उत्तेजनाओं के दोहराव आवेदन की आवश्यकता है (उदाहरण के लिए, ABR रिकॉर्डिंग में क्लिक करता है) और बाद में औसत किसी भी ईईजी पृष्ठभूमि गतिविधि और कलाकृतियों को खत्म करने के लिए. यदि एबीआर रिकॉर्डिंग एनेस्थेटाइज्ड जानवरों में की जाती है, तो यहां सबडर्मल इलेक्ट्रोड का उपयोग करना आसान है।
मुख्य रूप से, एईपी में शॉर्ट-लेटेंसी ईपीएस शामिल हैं, जो सामान्य रूप से एबीआर या बेरा से संबंधित होते हैं, और आगे, बाद-ऑनसेट क्षमता जैसे कि मिडलेटेंस ईपीएस (मिडलेटी रिस्पॉन्सिंस [एमएलआर]) और लंबी-लेटेंसी ईपीएस22। महत्वपूर्ण बात, श्रवण जानकारी के सूचना प्रसंस्करण में गड़बड़ी अक्सर neurosychiatric रोगों की एक केंद्रीय विशेषता है (demyelinating रोगों, एक प्रकार का पागलपन, आदि) और AEP परिवर्तन के साथ जुड़े23,24 ,25. जबकि व्यवहार जांच केवल कार्यात्मक हानि का खुलासा करने में सक्षम हैं, एईपी अध्ययन विशिष्ट न्यूरोएनिक संरचनाओं से संबंधित श्रवण रोग के सटीक spatiotemporal विश्लेषण के लिए अनुमति देते हैं26.
ABRs के रूप में जल्दी, कम विलंबता ध्वनिक EPs आम तौर पर मध्यम से उच्च बुद्धि क्लिक आवेदन पर पता चला रहे हैं, और वहाँ सात ABR चोटियों (WI-WVII)तक हो सकता है. सबसे महत्वपूर्ण तरंगों(W I-WV) निम्नलिखित neuroanatomical संरचनाओं से संबंधित हैं: डब्ल्यूमैं श्रवण तंत्रिका के लिए (विशाल भाग, भीतरी कान के भीतर); डब्ल्यूद्वितीय cochlear नाभिक के लिए (लेखा तंत्रिका के आकस्मिक भाग, brainstem समाप्ति); डब्ल्यूIII से बेहतर ओलिवरी कॉम्प्लेक्स (एसओसी); डब्ल्यूचतुर्थ पार्श्व लेम्निस्कस (एलएल) के लिए; डब्ल्यूवी पार्श्व लेम्निस्कस (एलएल) की समाप्ति के लिए प्रतिपक्ष 27 पर अवर कॉलिक्युलस (आईसी) के भीतर (पूरकचित्र 1)। यह ध्यान दियाजाना चाहिए कि डब्ल्यू द्वितीय-WV आरोही श्रवण मार्ग के एक से अधिक शारीरिक संरचना उन्हें योगदान करने की संभावना है. विशेष रूप से, चोटियों और श्रवण पथ के अंतर्निहित संरचनाओं का सटीक सहसंबंध अभी भी पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है.
श्रव्यता विज्ञान में, एबीआर का उपयोग स्क्रीनिंग और नैदानिक उपकरण के रूप में और शल्य चिकित्सा निगरानी28,29के रूप में किया जा सकता है। यह dysacusis की पहचान के लिए सबसे महत्वपूर्ण है, hypacusis, और एनाकस (उदाहरण के लिए, उम्र से संबंधित सुनवाई हानि में, शोर प्रेरित सुनवाई हानि, चयापचय और जन्मजात सुनवाई हानि, और असममित सुनवाई हानि और विकृति के कारण सुनवाई घाटे या विकृतियों, चोटों, और neoplasms)28| एबीआर अतिसक्रिय, बौद्धिक रूप से बिगड़ा हुआ बच्चों के लिए या अन्य बच्चों के लिए स्क्रीनिंग टेस्ट के रूप में भी प्रासंगिक हैं जो पारंपरिक ऑडियोमेट्री का जवाब देने में सक्षम नहीं होंगे (उदाहरण के लिए, न्यूरोलॉजिकल/मनोवैज्ञानिक रोगों जैसे एडीएचडी, एमएस, ऑटिज्म आदि29। , 30) और कोकलियर इम्प्लांट्स28के विकास और शल्य चिकित्सा फिटिंग में . अंत में, ABRs इस तरह के antiepileptics31,32के रूप में neuropsychopharmaceuticals के संभावित ototoxic दुष्प्रभाव में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं.
मानव के लिए औषधीय या ट्रांसजेनिक माउस मॉडल से प्राप्त neurophysiological ज्ञान के अनुवाद के मूल्य कई सेटिंग्स में प्रदर्शन किया गया है, विशेष रूप से चूहों और चूहों में श्रवण प्रतिमानों में ईआरपी के स्तर पर33, 34,35. बदल जल्दी AEPs और चूहों और चूहों में श्रवण सूचना प्रसंस्करण में जुड़े परिवर्तन में नई अंतर्दृष्टि इस प्रकार मनुष्यों के लिए अनुवाद किया जा सकता है और विशेषता और श्रवण के endophenotyping में केंद्रीय महत्व का है, तंत्रिका विज्ञान, और भविष्य में न्यूरोसाइकेट्रिक बीमारियां। यहाँ हम कैसे ABRs सफलतापूर्वक दर्ज किया जा सकता है और बुनियादी वैज्ञानिक, toxicological, और औषधीय प्रयोजनों के लिए चूहों में विश्लेषण की एक विस्तृत विवरण प्रदान करते हैं.
इस प्रोटोकॉल कैसे श्रवण चूहों में brainstem प्रतिक्रियाओं पैदा रिकॉर्ड करने के लिए की एक विस्तृत और एकीकृत विवरण प्रदान करता है. यह पशु pretreatment पर विशेष ध्यान केंद्रित डालता है, संज्ञाहरण, और संभावित methodological confounding …
The authors have nothing to disclose.
लेखकों को पशु प्रजनन और पशु स्वास्थ्य देखभाल में उनकी सहायता के लिए डॉ क्रिस्टीना Kolb (जर्मन न्यूरोडिजेनेटिव रोगों के लिए केंद्र [डीजेडएनई] और डॉ रॉबर्ट स्टार्क (डीजेडई) का शुक्रिया अदा करना चाहते हैं। यह काम आर्थिक रूप से दवाओं और चिकित्सा उपकरणों के लिए संघीय संस्थान द्वारा समर्थित किया गया था (Bundesinstitut f]r Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM, बॉन, जर्मनी).
AEP/OAE Software for RZ6 (BioSigRZ software) | Tucker-Davis Technologies (TDT) | BioSigRZ | |
Binocular surgical magnification microscope | Zeiss Stemi 2000 | 0000001003877, 4355400000000, 0000001063306, 4170530000000, 4170959255000, 4551820000000, 4170959040000, 4170959050000 | |
Cages (Macrolon) | Techniplast | 1264C, 1290D | |
Carprox vet, 50mg/ml | Virbac Tierarzneimittel GmbH | PZN 11149509 | |
Cold light source | Schott KL2500 LCD | 9.705 202 | |
Cotton tip applicators (sterile) | Carl Roth | EH12.1 | |
Custom made meshed metal Faraday cage (stainless steel, 2 mm thickness, 1 cm mesh size) | custom made | custom made | |
5% Dexpanthenole (Bepanthen eye and nose creme) | Bayer Vital GmbH | PZN: 01578681 | |
Disposable Subdermal stainless steel Needle electrodes, 27GA, 12mm |
Rochester Electro-Medical, Inc. | S03366-18 | |
Surgical drape sheets (sterile) | Hartmann | PZN 0366787 | |
Ethanol, 70% | Carl Roth | 9065.5 | |
1/4'' Free Field Measure Calibration Mic Kit | Tucker-Davis Technologies (TDT) | PCB-378C0 | |
Gloves (sterile) | Unigloves | 1570 | |
Graefe Forceps-curved, serrated | FST | 11052-10 | |
GraphPad Prism 6 Software, V6.07 | GraphPad Prism Software, Inc. | https://www.graphpad.com/ | |
Heat-based surgical instrument sterilizer | FST | 18000-50 | |
Homeothermic heating blanked |
ThermoLux | 461265 / -67 | |
Ketanest S (Ketamine), 25mg/ml | Pfizer | PZN 08707288 | |
Ringer’s solution (sterile) | B.Braun | PZN 01471434 | |
Matlab software | MathWorks, Inc. | https://de.mathworks.com/products/matlab.html | |
Medusa 4-Channel Low Imped. Headstage | Tucker-Davis Technologies (TDT) | RA4LI | |
Medusa 4-Channel Pre-Amp/Digitizer | Tucker-Davis Technologies (TDT) | RA4PA | |
Microphone | PCB Pieztronics | 378C01 | |
Multi Field Speaker- Stereo | Tucker-Davis Technologies (TDT) | MF1-S | |
Oscilloscope | Tektronix | DPO3012 | |
Optical PC1 express card for Optibit Interface) | Tucker-Davis Systems (TDT) | PO5e | |
Askina Braucel pads (cellulose absorbet pads) | B.Braun | PZN 8473637 | |
Preamplifier | PCB Pieztronics | 480C02 | |
RZ6 Multi I/O Processor system (BioSigRZ) | Tucker-Davis Technologies (TDT) | RZ6-A-PI | |
0.9% saline (NaCl, sterile) | B.Braun | PZN:8609255 | |
SigGenRZ software | Tucker-Davis Technologies (TDT) | https://www.tdt.com/ | |
Software R (version 3.2.1) + Reshape 2 (Version 1.4.1) + ggplot 2 (version 1.0.1) + datatable (version 1.9.4), + gdata (version 2.13.3), + pastecs (version 1.3.18), + waveslim (version 1.7.5), + MassSpecWavelet (version 1.30.0) | The R Foundation, R Core Team 2015 | Open Source Software (freely distributable) | |
Sound attenuating cubicle | Med Associates Inc. | ENV-018V | |
Standard Pattern Forceps, 12cm and 14.5 cm length | FST | 11000-12, 11000-14 | |
Leukosilk tape | BSN medical GmbH & Co. KG | PZN 00397109 | |
Tissue Forceps- 1×2 Teeth 12 cm | FST | 11021-12 | |
Uniprotect ventilated cabinet | Bioscape | THF3378 | |
Ventilated cabinet | Tecniplast | 9AV125P | |
Xylazine (Rompun), 2% | Bayer Vital GmbH | PZN 1320422 |