Grabación simultánea de Electrorretinografía y los potenciales evocados visuales en ratas anestesiadas
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
La medición de la electrorretinograma (ERG) y de potencial evocado visual (VEP) proporcionar evaluaciones cuantitativas útiles de la integridad de la vía visual. El ERG mide las respuestas eléctricas de la retina a la estimulación de luz, mientras que el VEP mide la integridad funcional correspondiente de las vías visuales de la retina a la corteza visual primaria siguiendo el mismo evento de la luz. Este manuscrito describe un protocolo para el registro y análisis de las respuestas de ERG y PEV en un modelo de laboratorio de uso común, la rata.
El ERG proporciona un índice de la integridad funcional de una serie de clases de células retinianas clave mediante la cuantificación de la respuesta eléctrica bruta de la retina a un destello de luz. Una serie coordinada de flujos iónicos inició por la aparición luz y compensado, producen cambios detectables en la tensión que se puede medir usando electrodos de superficie colocados fuera del ojo. La forma de onda resultante representa la combinación de a seRies, de componentes bien definidos, que difieren en amplitud, tiempo y frecuencia. Un cuerpo sustancial de investigación ha demostrado que estos componentes son relativamente bien conservadas a través de muchos retinas de vertebrados y que los componentes pueden estar separados unos de otros. Al seleccionar juiciosamente el estímulo (estímulo flash, fondo, intervalo inter) y la elección de las condiciones características de la forma de onda compuesta para analizar uno puede estar seguro de devolver una medida de un grupo específico de células de la retina 1,2. Estas características son la base de la utilidad y por lo tanto las aplicaciones generalizadas de la ERG como una medida no invasiva de la función de la retina. Este manuscrito se centra en la metodología para medir el ERG y el análisis de sus características para devolver información acerca de algunas de las principales clases de células en la retina, es decir, los fotorreceptores (el componente PIII), células bipolares (el componente PII) y las células ganglionares de la retina (el positivo umbral de respuesta escotópica o PSTR).
<p class= "Jove_content"> El VEP proporciona un ensayo de la respuesta cortical a la luz; primero procedente de la retina y a partir de entonces comunicada en serie a través del nervio óptico, tracto óptico, el tálamo (núcleo geniculado lateral, LGN) y la radiación óptica al área V1 de la corteza 3. En roedores, la mayoría (90-95%) de fibras del nervio óptico de cada ojo decussate 4 y inervan el contralateral del cerebro medio. A diferencia del ERG, es hasta el momento no es posible atribuir diferentes componentes de la PEV a las clases de células específicas, 5 Así, los cambios en cualquier lugar a lo largo de la vía visual podría afectar a la forma de onda VEP. Sin embargo, la PEV es una medida no invasiva útil de rendimiento visual y la integridad de las vías ópticas. El VEP, cuando se usa en conjunción con el ERG, puede proporcionar una evaluación más completa del sistema visual (es decir, la retina / vía visual).grabaciones ERG y VEP pueden llevarse a cabo de forma aislada o en combinación, dependiendo de la aplicatión. La metodología descrita en este documento permite la evaluación simultánea de electrofisiología evocado visual de la retina y la corteza de ambos ojos y ambos hemisferios en ratas anestesiadas. Esta es una manera útil de evaluar de manera más exhaustiva función de la retina y los efectos aguas arriba que los cambios en función de la retina pueden tener en la función cortical evocado visual.
Protocol
Representative Results
Discussion
El ERG y VEP son medidas objetivas de la función visual de la retina y la corteza, respectivamente. La ventaja de la grabación simultánea es que una visión más completa de toda la vía visual se le concede. En concreto, la información complementaria a partir de su evaluación concurrente podría proporcionar una definición más clara del lugar de la lesión en la vía visual (por ejemplo, para los trastornos con la superposición de ERG sin embargo distinto VEP manifestaciones 18, cuando la ne…
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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