Registrazione simultanea di elettroretinografia e Potenziali evocati visivi nei ratti anestetizzati
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
Representative Results
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…
Disclosures
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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