Monitoreo inalámbrico del EEG del sueño en animales pequeños

Monitoreo inalámbrico del EEG del sueño en animales pequeñosEs una tecnología importante en la investigación en neurociencia, que puede ayudar a los investigadores a analizar con precisión el ciclo sueño - despertar en condiciones cercanas al estado fisiológico natural de los animales.

El EEG cortical (eeg) se registra mediante la implantación quirúrgica de electrodos en el cráneo del animal, y el EMG se registra mediante la implantación de electrodos en los músculos del cuello, transmitiendo señales a través de emisores inalámbricos.

Precisión de los datos: el EEG / EMG se considera el "estándar de oro" para la escalonación del sueño, que puede distinguir con precisión entre despertar (w), sueño no REM y sueño rem.

Libre movimiento: los animales no tienen problemas de enredo de alambre, pueden moverse libremente y están más en línea con el Estado fisiológico.

Se requiere cirugía waike: implantación invasiva, riesgo quirúrgico y período de recuperación postoperatoria, altos requisitos técnicos.

El costo del equipo es más alto: la batería de implantes inalámbricos tiene una autonomía limitada (aproximadamente un mes) y el costo de monitoreo a largo plazo es alto. Estudio en profundidad del mecanismo del sueño, evaluación de la eficacia de los medicamentos (como el medicamento para dormir jingcui de la ciudad), investigación de modelos de enfermedades como la epilepsia.

El monitoreo piezoeléctrico invasivo Wu detecta pequeños cambios de presión causados por la actividad, la respiración y los latidos cardíacos de los animales a través de sensores piezoeléctricos de alta sensibilidad debajo de la jaula, inferiendo indirectamente el Estado de sueño - despertar.

Wan Quan Wu chuang: sin ninguna cirugía, reduce enormemente el estrés y el dolor de los animales y se ajusta a la ética del bienestar animal.

Alto rendimiento y eficiencia: se puede monitorear un gran número de animales al mismo tiempo (el sistema puede soportar hasta 80), adecuado para la investigación de detección a gran escala.

Fácil de operar: despliegue simple, puede lograr un monitoreo a largo plazo o incluso de por vida.

Inferencia indirecta, un poco menos precisa: inferencia del sueño basada en el Movimiento y el comportamiento, incapaz de distinguir con precisión entre el nrem y el sueño REM como el eeg, con una sensibilidad de alrededor del 91 - 92%.

La dimensión de los datos es limitada: no se pueden obtener detalles de la forma de las ondas cerebrales (como la Potencia de las ondas delta) para un análisis espectral profundo.

Detección genética a gran escala, análisis fenotípico, detección preliminar de medicamentos y observación a largo plazo del ritmo del sueño.

Pasos clave en la operación experimental

Al adoptar el esquema de monitoreo inalámbrico implantable, la operación experimental rigurosa es la base para obtener datos confiables, y el proceso principal es el siguiente:

Preparación y cirugía animal: generalmente se seleccionan ratas SD o ratones c57bl / 6 debido a sus similitudes en la estructura del sueño con los humanos. La cirugía debe realizarse bajo la Guía de un localizador estereoscópico. La clave es implantar tornillos como electrodos EEG a través del agujero de perforación del hueso lu, que deben penetrar tanto el hueso Lu como no dañar la dura; Se implantaron cables que registraban EMG en el Músculo trapecio del cuello. Finalmente, todo el dispositivo fue fijado al cráneo con cemento dental.

Adquisición y verificación de señales: los animales postoperatorios deben recuperarse durante aproximadamente una semana. Antes de registrar oficialmente, es necesario conectar el sistema para depurar la señal. El rango de frecuencia del EEG en la corteza de las ratas normales es de aproximadamente 0 - 30 hz, y la amplitud suele ser inferior a 100 μv cuando están despiertas. Si la señal es anormal (por ejemplo, la amplitud del EEG está muy por encima del rango normal o la señal EMG no cambia), es necesario comprobar si el electrodo está demasiado suelto, roto o colocado incorrectamente.

Monitoreo combinado de la privación del sueño: para estudiar la función del sueño o construir un modelo, a menudo es necesario combinar la privación del sueño. Por ejemplo, se puede utilizar un dispositivo de barra giratoria que gira lentamente para activar estímulos suaves que interfieren con su sueño cuando se detectan características de sueño en el EEG del animal. El sistema de monitoreo inalámbrico puede registrar simultáneamente los cambios en la estructura del sueño antes y después de la privación.

Análisis e interpretación de datos

Las señales originales recogidas deben ser procesadas y analizadas por software profesional para convertirse en parámetros significativos del sueño. Criterios de escalonamiento del sueño: generalmente se Escalona en un período de 10 o 20 segundos.

Período de despertar: el EEG se caracteriza por ondas rápidas de baja amplitud y alta frecuencia, mientras que la actividad del EMG es activa.

Período de sueño no rem: el EEG presenta ondas lentas de alta amplitud y baja frecuencia (ondas delta, 0,5 - 4 hz), y la actividad del EMG se debilita significativamente.

Período de sueño rem: el EEG se manifiesta como ondas de baja amplitud y frecuencia mixta (ondas theta, características significativas de 6 - 9 hz) y la actividad del EMG casi desaparece (excepto ocasionalmente convulsiones musculares).

Indicadores de análisis básicos y software:

Macroestructura: contar el tiempo y el porcentaje de despertar, sueño nrem, sueño rem, respectivamente, y el número de transformaciones entre Estados para evaluar la cantidad y estabilidad del sueño.

Análisis de la Potencia de las ondas delta: la Potencia de las Ondas delta (0,5 - 4 hz) durante el sueño de nrem es un indicador clave para medir la profundidad del sueño y la presión del sueño (llamado Delta power). Después de la privación del sueño, la Potencia de las Ondas delta generalmente aumenta significativamente, lo que refleja la profundización de la "somnolencia".

Resumen y recomendaciones de selección

Qué opción técnica elegir Wan depende de sus objetivos de investigación específicos y recursos.

Si el tema central de su investigación requiere una distinción precisa entre las fases del sueño (especialmente las fases nrem y rem) o un análisis profundo del espectro EEG (como el análisis de Potencia delta), el monitoreo inalámbrico EEG / EMG implantado es un método alternativo "estándar de oro" de wu, aunque requiere más esfuerzo técnico y costos.

Si necesita realizar un cribado fenotípico del sueño a gran escala y a largo plazo (como el cribado genético, el cribado preliminar de medicamentos) o prestar mucha atención al bienestar de los animales, con la esperanza de que Zui reduzca las intervenciones, el sistema de monitoreo piezoeléctrico invasivo Wu ofrece una alternativa más eficiente y humana, pero debe aceptar sus limitaciones inherentes en la precisión de la escalonación del sueño.