전위도의 동시 녹화 및 마취 된 흰쥐의 비주얼 사건 관련 전위
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
전위도 (ERG) 및 시각 유발 전위 (VEP)의 측정은 시각 경로의 무결성의 유용한 정량적 평가를 제공합니다. VEP이 같은 빛 이벤트 다음 차 시각 피질에 망막에서 시각 경로의 해당 기능 무결성을 측정하면서 ERG는 빛 자극에 망막의 전기 반응을 측정한다. 이 원고는 일반적으로 사용되는 실험실 모델 쥐의 기록 및 ERG와 VEP 응답의 분석을위한 프로토콜을 설명합니다.
르 빛의 플래시에 망막의 총 전기 반응을 정량화하여 키 망막 세포 클래스의 숫자의 기능 무결성의 인덱스를 제공합니다. 이온 플럭스의 조율 된 일련의 광 개시에 의해 시작 오프셋, 눈의 외부 표면에 배치 된 전극을 사용하여 측정 할 수있는 전압 검출 가능한 변화를 생성한다. 얻어진 파형은 자체의 조합을 나타내는진폭, 타이밍 및 주파수의 다른 잘 정의 된 컴포넌트 RIES. 연구의 실질적인 몸체는 이러한 성분이 비교적 많은 척추 동물 망막 통해 상기 구성 요소가 서로로부터 분리 될 수 있다는 것을 잘 보존되어 있는지 보여 주었다. 적절하게 자극 (플래시 자극, 배경, interstimulus 간격) 조건을 선택하고 분석하는 복합 파형의 특정 기능을 선택하여 하나의 망막 세포 1,2의 특정 그룹의 측정 값을 반환 확신 할 수 있습니다. 이러한 특성은 유틸리티 따라서 망막 기능의 비 침습적 척도로서 ERG의 광범위한 애플리케이션을 기초. 이 원고는 (긍정적를 ERG을 측정하고 망막의 주요 세포 종류, 즉 광 수용체합니다 (PIII 구성 요소), 양극성 세포 (개인 식별 구성 요소) 및 망막 신경절 세포의 일부에 대한 정보를 반환하는 데 그 특징을 분석하는 방법론에 초점을 맞추고 암순응 임계 응답 또는 pSTR).
<p class= "jove_content은">는 VEP는 빛에 대한 대뇌 피질의 응답의 분석을 제공합니다; 먼저 망막에서 발생한 후, 피질 3의 영역 V1에 시신경, 시신경 기관, 시상 (측면 geniculate 핵, LGN) 및 광섬유 방사선을 통해 직렬 통신. 설치류에서, 다수 – 각 눈 decussate 4에서 시신경 섬유 (90-95 %)과는 반대측의 중간 뇌에 분포. 르 달리 5 따라서 시각적 통로가 VEP 파형에 영향을 미칠 수있는 어느 곳 따라 변경 특정 세포 종류에 VEP의 다른 구성 요소를 돌리는 아직 가능하지 않다. 그럼에도 불구하고, VEP 시각적 성능 및 시각적 경로 무결성 유용한 비 – 침습적 측정은이다. VEP는 ERG와 함께 사용될 때, 시각 시스템 (즉, 망막 / 시각 경로)의보다 완전한 평가를 제공 할 수있다.ERG 및 VEP 녹화는 애플리에 따라 단독으로 또는 조합하여 실시 할 수있다양이온. 이 문서에서 설명하는 방법은 망막과 대뇌 피질의 시각 유발 양쪽 눈에서 전기 생리학 및 마취 쥐의 두 반구의 동시 평가를 할 수 있습니다. 이것은 더 포괄적으로 망막 기능의 변화가 시각 유발 대뇌 피질의 기능에 미칠 수있는 망막 기능과 상류 효과를 평가하는 유용한 방법입니다.
Protocol
모든 실험 절차는 호주 국립 보건 의료 연구위원회에 의해 규정 된 관리 및 과학적인 목적을위한 동물의 사용을위한 연습 호주 코드에 따라 실시 하였다. 윤리 통관은 멜버른 대학 과학 학부, 동물 윤리위원회 (승인 번호 0911322.1)로부터 얻은 것입니다. 만성 VEP 전극 1. 사전 주입 주 : 동시 ERG와 VEP 신호가 수술 VEP 이식해야한다 동물은 적어도 일주 컬렉션 신호 전에 전극 수집 할 경우. </p…
Representative Results
르 A-파 (> -1.38 로그 cd.sm -2), B-파도 (> – 4.99 로그 cd.sm -2) STRs (<- 4.99 로그 cd.sm -2)와 VEPs (> – 0.52 cd.sm를 기록 -2)를 동시에 (그림 1 및 기록 하였다 3). 아주 희미한 깜박에서 긍정적 STR (pSTR)는 110 밀리 초 플래시 후 약 보지하고, 약 220 밀리 초에서 제외 STR (nSTR) (도 1 및도 2). 큰 B 파장을 가진 ERG 그 PI…
Discussion
르와 VEP는 각각 망막 및 피질에서 시각 기능의 객관적 측정합니다. 동시 기록의 장점은 전체 시각적 경로의보다 포괄적 인보기가 수득된다는 점이다. 특히, 자신의 동시 평가에서 보완적인 정보는 예를 들어, 시신경 병증 차 뇌 위축 (19)와 공존 할 수 ERG 아직 뚜렷한 VEP 18 발현 중복과 장애에 대한 (시각 경로에 부상의 사이트의 명확한 묘사를 제공 할 수있다, 20, 또?…
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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Cite This 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).