JP2012179271A - Measuring device of brain activity, respiration and blood pressure for small animal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、覚醒小動物の脳活動と呼吸と血圧を測定する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for measuring brain activity, respiration, and blood pressure in awake small animals.
従来、覚醒時に被験動物(主にラット)の血圧を測定する簡便な方法は、非観血式血圧計を用い、尾にカフを巻きつけて測定した。そのとき、ストレスが少なく、安定して、連続的に血圧測定するために、被験動物の体と尾を何らかの方法で不動化することが必要である。そのために、図3(カ)に示すような体固定具31を使う。血圧計本体33は血圧測定用カフ32と接続されている。動物は、体固定具31の中に閉じ込められ、尾が外に出され、尾は尾部固定具34に固定された状態で血圧測定用カフ32が装着され、血圧が測定された。
Conventionally, a simple method for measuring the blood pressure of a test animal (mainly a rat) at the time of awakening was performed by using a non-invasive sphygmomanometer and wrapping a cuff around the tail. At that time, it is necessary to immobilize the body and tail of the subject animal in some way in order to measure blood pressure stably and stably with little stress. For this purpose, a
呼吸をモニターする簡便な方法は、例えば図3(キ)に示すような、麻酔下の被験動物の体に呼吸測定用ひずみセンサー35を巻きつけ、呼吸測定用ひずみセンサー35は呼吸測定装置本体36に接続され、その動きを検出する方法が知られている。この方法はもっぱら麻酔下の動物で行われ、覚醒の動物では、呼吸測定用ひずみセンサー35を取り付けられることによって生じる動物の呼吸以外の動きによって測定できなかった。
A simple method for monitoring respiration is to wrap a respiration
覚醒時の被験動物の脳活動の測定法は、脳の電気活動を測定する方法と脳内の神経伝達物質や神経調節物質などの生化学的分泌物量を測定する方法が知られていた。脳の電気活動を測定するとき、あらかじめ被験動物の脳に慢性的に測定電極を取り付けておき、その後、自由行動下での記録電極周囲の神経細胞の活動を記録する。そのときに、多チャンネルの電極を使用したり、複数の電極を脳に刺入し、それぞれを独立して動かしたりして、効率よく複数の神経細胞の活動を記録しようと試みられていた。しかしながら、記録電極周囲の神経細胞が記録できていても自由行動ゆえに安定して長時間測定することが困難であったり、そもそも記録電極周囲の神経細胞が記録できなかったりすることが多かった。一方、生化学的分泌物量を測定するとき、図4に示すように、あらかじめ脳内にマイクロダイアリシスプローブ29を刺入し取り付けておき、そのプローブに灌流液を流し、プローブの半透膜を介して生化学的分泌物を回収し、その回収液を高速液体クロマトグラフィーや質量分析器などの分析器を用いて量った。灌流液を回収するために入力用と出力用の2本のチューブが必要で、それらを備えた状態で動物に自由行動させることで、覚醒小動物の脳内の生化学的分泌物を測定することができた。それを実現するためには、自由行動中に二本のチューブが絡まないようにすることが必要で、二本のチューブ用のシーベル41が使用された。
As a method for measuring brain activity of a test animal at awakening, a method for measuring brain electrical activity and a method for measuring the amount of biochemical secretions such as neurotransmitters and neuromodulators in the brain are known. When measuring the electrical activity of the brain, a measurement electrode is chronically attached to the brain of the subject animal in advance, and then the activity of nerve cells around the recording electrode under free action is recorded. At that time, attempts have been made to efficiently record the activity of a plurality of nerve cells by using a multi-channel electrode or by inserting a plurality of electrodes into the brain and moving each electrode independently. However, even if the nerve cells around the recording electrode can be recorded, it is often difficult to measure stably for a long time because of the free action, or the nerve cells around the recording electrode cannot be recorded in the first place. On the other hand, when measuring the amount of biochemical secretion, as shown in FIG. 4, a
モデルとしての実験動物での生理現象を調べるとき、平常時の現象を観測できることが望ましい。 When investigating physiological phenomena in experimental animals as models, it is desirable to be able to observe normal phenomena.
単純に上記背景技術に記した技術を組み合わせるだけでは、平常時の脳の電気活動、脳の生化学的分泌物量、呼吸、血圧を同時に計ることは困難である。その理由は、以下の通りである。 By simply combining the techniques described in the background art above, it is difficult to simultaneously measure normal brain electrical activity, brain biochemical secretion, respiration, and blood pressure. The reason is as follows.
1.前記血圧測定法では体を固定保持する器具のため、露出している尾以外の部位に呼吸モニターのセンサーを取り付けることは困難で、かつ脳活動を記録するための記録電極を頭部に装着することも構造上難しい。 1. In the blood pressure measurement method, since the body is fixed and held, it is difficult to attach a respiratory monitor sensor to a portion other than the exposed tail, and a recording electrode for recording brain activity is attached to the head. This is also difficult due to the structure.
2.麻酔下の動物では測定可能な、従来技術で記載した呼吸モニター方法や、従来技術で記載した非観血式血圧計を用いた血圧測定法は、覚醒動物では不必要な刺激、ストレスとなり、平常時の脳活動を測定する阻害要因となるだけでなく、体の動きによるノイズのために脳の電気活動、呼吸、血圧の項目が精度良く測定できない。 2. The respiratory monitoring method described in the prior art, which can be measured in anesthetized animals, and the blood pressure measurement method using a non-invasive blood pressure meter described in the prior art result in unnecessary irritation and stress in awake animals. In addition to being a hindrance to measuring the brain activity of the time, the items of brain electrical activity, respiration, and blood pressure cannot be accurately measured due to noise caused by body movement.
3.例えば感覚刺激に応答する脳活動を記録するには非常に精度良く記録電極を脳に刺入して目的の応答を同定する必要があり、慢性記録電極による脳活動の計測では、覚醒下の動物を何らかの方法で固定して記録電極を操作しなければならず、自由に動き回る動物で、呼吸と血圧を測定しながら目的の応答をする神経活動を同定することは困難である。 3. For example, in order to record brain activity in response to sensory stimuli, it is necessary to identify the desired response by inserting a recording electrode into the brain with very high accuracy. It is difficult to identify the neural activity that responds to the target while measuring respiration and blood pressure in freely moving animals.
4.自由行動下では、マイクロダイアリシス法単独ならば灌流液回収を行い、生化学物質量の分析が可能であるが、脳の電気活動の記録も併用することはできない。なぜなら、二本のチューブに対応するシーベルは存在し利用可能だが、三本目に電線を必要とする場合、二本のチューブと電線の合計三本を接続できるシーベルが存在しないからである。 4). Under free action, the microdialysis method alone can collect perfusate and analyze the amount of biochemicals, but it cannot be used to record brain electrical activity. This is because, although a sieve corresponding to two tubes exists and can be used, if a third wire is required, there is no sieve that can connect a total of three tubes of two tubes and wires.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、平常時の被験動物の脳の電気活動と生化学的分泌物量と血圧と呼吸の同時測定を実現することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to achieve simultaneous measurement of brain electrical activity, biochemical secretion, blood pressure, and respiration in a normal test animal.
前記従来の課題を解決するために、本発明の小動物用脳活動血圧呼吸測定装置は、小動物の脳活動と血圧と呼吸を同時に測定するための装置であって、安定した精度の良い脳活動測定のため頭部を固定する頭部固定用ねじ11、支柱12、頭部固定補助具26を有し、脳の電気活動の測定のための記録電極28を脳に装着し、脳内の生化学的分泌物量を測定するためにマイクロダイアリシスプローブ29を脳に装着し、前記ラットの呼吸数を測定する呼吸測定装置センサー部21を背側頸部に装着し、大腿動脈または腹部大動脈から導出した動脈カテーテル23に血圧測定する圧トランスデューサ24を接続し、それを体外に設置するということにより、覚醒状態のラットの脳の電気活動と脳内の生化学的分泌物量と呼吸と血圧を同時に測定する装置である。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the brain activity blood pressure respiration measuring device for small animals of the present invention is a device for simultaneously measuring the brain activity, blood pressure and respiration of a small animal, and stably and accurately measures the brain activity. The head has a
本発明の小動物用脳活動呼吸血圧測定装置によれば、ラットをはじめとする小動物の覚醒状態の平常時の電気活動記録による局所的な脳活動と、生化学的分泌物量測定による広範囲の脳活動と、血圧と、呼吸を同時に測定することができる。さらに、生化学的分泌物量の分析結果から、活動している神経細胞の種類の推定ができる。 According to the respiratory activity blood pressure measuring device for small animals of the present invention, the local brain activity by the normal electrical activity recording of the awake state of the small animals including the rat, and the wide range of brain activities by the biochemical secretion amount measurement Blood pressure and respiration can be measured simultaneously. Furthermore, the type of active nerve cell can be estimated from the analysis result of the amount of biochemical secretion.
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態)
本発明の実施の形態について以下説明をする。
(Embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below.
まず、あらかじめ頭部固定補助具26を小動物(ラットなど)に装着し、その動物の頭部固定補助具26を介して支柱12に頭部固定用ネジ11で固定する。小動物の頭部に頭部固定補助具26を水平に保って装着しておけば、その小動物は以後毎回同じ方向で頭部を固定することができる。図2に小動物を固定具に取り付けたときの様子を模式的に示す。小動物を頭部固定具に取り付けることを数回繰り返すと、覚醒した動物でもスムーズに取り付けられるようになる。
First, the head fixing
呼吸測定装置センサー部21を装着するとき、そのセンサーが皮膚に密着するように小動物の背側から腹側にかけて剃毛しておく。そしてセンサー部に、小動物の頸部の背側から腹側にわたる部分とセンサーの間を埋める程度のジェルを塗り、密着させる。呼吸測定装置センサー部21の出力は、ケーブルを通じて、呼吸測定装置本体モニター部22に送られる。呼吸測定装置センサー部21は小動物の頸部をはさみこみ装着されるが、当然、頸部の動き、呼吸を妨げない。
When the respiration measuring
血圧測定装置は、観血式のものである。あらかじめ小動物の大腿動脈に動脈カテーテル23を留置しておき、皮下トンネルを通して背側部から体外に導出する。そのカテーテルの端は体外の圧トランスデューサ24に接続される。圧トランスデューサ24の出力は血圧計本体表示部25に入力する。
The blood pressure measuring device is of the open type. An
脳活動の測定のため、あらかじめ当該動物の頭蓋骨に記録電極とマイクロダイアリシスプローブ29が刺入できる必要最小限の穴を開けておき、マイクロダイアリシスプローブ29を刺入するためのガイドチューブを装着固定しておく。
In order to measure brain activity, a necessary minimum hole for inserting the recording electrode and the
脳活動の測定のときは、小動物にマスク27を装着し、通気しておき、ガイドチューブを通じてマイクロダイアリシスプローブ29を刺入し、目的の部位に到達したら、灌流液を2時間流しておく。マイクロダイアリシスチューブ29の矢印は灌流液の流れる方向を示している。2時間後から脳内を灌流した液は回収され、後の分析に供される。その後、あらかじめ開けておいた頭蓋骨の穴に記録電極28を刺入する。記録電極28から伸びる矢印は、測定される脳活動の信号の流れを示し、その先は記録装置へとつながる。マスク27は動物の鼻を覆うように装着され、任意の気体を提示することができる。マスク27を介してにおい刺激を小動物の鼻先に提示し、呼吸測定装置を介して呼吸が、血圧測定装置を介して血圧が測定され、脳の記録電極の位置を調節しながら、脳活動を記録する。
When measuring brain activity, a
かかる構成要素によれば、動物の頭部を固定するだけで、頸部背側から呼吸センサーを、大腿動脈から導かれた動脈カテーテルに圧センサーを装着でき、誰もが、覚醒状態の動物でも脳活動と呼吸と血圧を同時に測定できる。 According to such a component, it is possible to attach a respiration sensor from the back of the neck and a pressure sensor to an arterial catheter guided from the femoral artery by simply fixing the head of the animal. Brain activity, respiration and blood pressure can be measured simultaneously.
頭部固定補助具26の支柱12への固定は、ねじ止めのほかに、ピン止め、万力による固定でもよい。
The head fixing
小動物はラット、マウス、モルモット、ハムスター、スナネズミなど齧歯類の小形動物でもよい。 The small animals may be rodent small animals such as rats, mice, guinea pigs, hamsters, and gerbils.
支柱12一箇所につきねじ止めは1本または2本以上のねじでもよい。
One post or two or more screws may be used for screwing the
呼吸測定装置は、パルスオキシメータでもよい。 The respiratory measurement device may be a pulse oximeter.
呼吸測定装置は、脈波センサーでもよい。 The respiratory measurement device may be a pulse wave sensor.
動脈カテーテルは大腿動脈へ留置すると書いたが、腹部大動脈へ留置してもよい。 Although it has been described that the arterial catheter is placed in the femoral artery, it may be placed in the abdominal aorta.
マスク27を介するにおい刺激の代わりに、目に提示する視覚刺激、舌に提示する味覚刺激、耳に提示する聴覚刺激、洞毛を刺激する体性感覚刺激でもよい。
Instead of the odor stimulus via the
本発明の小動物用脳活動血圧呼吸測定装置によれば、覚醒下の小動物の脳活動と血圧と呼吸を同時に計測することによって、誰でもが簡便に、動物の平常時の脳活動と生理状態をとらえることができるので、実験動物に刺激や操作を加えたときの脳の電気的反応と、脳内の生化学的分泌物量と、血圧と、呼吸という生理反応を調べることができる。 According to the cerebral activity blood pressure respiration measuring apparatus for small animals of the present invention, by simultaneously measuring the cerebral activity and blood pressure and respiration of an awake small animal, anyone can easily determine the normal brain activity and physiological state of the animal. Therefore, it is possible to examine the electrical response of the brain when a stimulus or manipulation is applied to an experimental animal, the amount of biochemical secretion in the brain, the blood pressure, and the physiological response of breathing.
11 頭部固定用ねじ
12 支柱
13 基盤
21 呼吸測定装置センサー部
22 呼吸測定装置本体モニター部
23 動脈カテーテル
24 圧トランスデューサ
25 血圧計本体表示部
26 頭部固定補助具
27 マスク
28 記録電極
29 マイクロダイアリシスプローブ
31 体固定具
32 血圧測定用カフ
33 血圧測定装置本体
34 尾部固定具
35 呼吸測定用ひずみセンサー
36 呼吸測定装置本体
41 カニューレシーベル
DESCRIPTION OF
Claims (2)
頭部を固定する補助具を有し、
前記補助具を介して頭部を固定し
前記装置は、覚醒状態の動物の体を安静に固定でき
前記小動物に感覚刺激を提示し、
前記小動物の頭部から脳の電気活動を測定し、
前記小動物の頭部から脳の生化学的分泌物質量を測定し、
前記小動物の頸部の赤外線反射光から呼吸を測定し、
前記小動物の動脈から観血式に血圧を測定する
ことを特徴とする、覚醒状態の小動物の脳活動と血圧と呼吸を測定する装置。 A device for measuring brain activity, respiration and blood pressure in small animals,
Having an auxiliary tool to fix the head,
The head is fixed through the assisting device, and the device can rest the body of an awake animal in a resting state, presenting sensory stimulation to the small animal,
Measure brain electrical activity from the head of the small animal,
Measure the amount of brain biochemical secretions from the head of the small animal,
Measure respiration from the infrared reflected light of the neck of the small animal,
An apparatus for measuring cerebral activity, blood pressure, and respiration of an awake small animal, wherein the blood pressure is measured in an invasive manner from an artery of the small animal.
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