Bei dem für die Messung von EEG und EMG verwendeten NeuroLogger® handelt es sich um eine mobile Messeinheit, die speziell für kleine Versuchstiere entwickelt wurde (Abb. 5). Durch seine geringe Größe von 22 x 15 x 8 mm und sein Gewicht von unter 2,5 g ist er auch für die Verwendung bei
Mäusen geeignet (PLANO et al. 2008; PLATT Abb. 5: NeuroLogger®
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et al. 2009; BRANKACK et al. 2010). Die registrierten Daten werden direkt auf dem eingebauten Speicher von 512 MB abgelegt, wodurch eine simultane Registrierung von mehreren Tieren in einem Käfig bzw. Haltungsraum möglich ist. Des Weiteren kommt es zu keiner Interferenz mit den telemetrischen Verfahren zur Temperaturregistrierung.
Angeschlossen an einen Kopfstecker ermöglicht der NeuroLogger® die kabellose Registrierung des zeitlichen Verlaufs von Potentialdifferenzen mit bis zu 4 Kanälen und 2 Referenzen, wobei die Messfrequenz im Bereich bis 500 Hz frei gewählt werden kann. Die Messung der motorischen Aktivität erfolgt über ein im NeuroLogger® enthaltenes Accelerometer. Der Datenspeicher ermöglicht je nach gewählter Frequenz eine Registrierung von bis zu 64 Stunden. Für die Langzeitregistrierung wurde der NeuroLogger® einmal täglich ausgetauscht, damit die aufgezeichneten Daten ausgelesen und der NeuroLogger® mit neuen Batterien versehen werden konnte.
3.3.1 Entwicklung und Optimierung der Kopfhalter
Damit der NeuroLogger® für die Registrierung von EEG und EMG-Signalen verwendet werden konnte, mussten zunächst die Messelektroden implantiert werden, die an einem Stecker, welcher auf dem Kopf der Tiere angebracht wurde, angeschlossen wurden. Durch die Verwendung verschiedener Versuchstierspezies war es erforderlich, den Aufbau den unterschiedlichen Tierarten anzupassen. Aus diesem Grund wurde das Design der Steckverbindung im Verlauf der Experimente in mehreren Zwischenschritten optimiert, die im Folgenden für die einzelnen Tierarten kurz dargestellt sind.
3.3.1.1 Ratten Version 1:
Wie bei Mäusen bereits erfolgreich durchgeführt, wurden die implantierten Elektroden an einer Stiftleiste befestigt. Die Stiftleiste diente als Steckverbindung für den NeuroLogger®
und wurde so mit Paladur auf der Schädeloberfläche befestigt, dass der NeuroLogger® von kaudal aufgeschoben werden konnte und eine waagerechte Orientierung aufwies. Es stellte sich heraus, dass die Ratten in der Lage waren durch Schütteln des Kopfes den NeuroLogger® abzuwerfen und damit eine Datenerfassung bei diesen Tieren nicht möglich war.
44 Version 2:
Eine Registrierung wurde erst durch eine Modifikation der Kopfhalter möglich. Hierzu wurden die Elektroden an eine Buchsenleiste befestigt, die so angebracht wurde, dass die Öffnungen senkrecht nach oben zeigten. Auf diese Weise konnte der mit einem Zwischenstecker versehene NeuroLogger® von oben aufgesteckt werden, wies aber dennoch eine horizontale Orientierung auf. Ein Abwerfen des NeuroLoggers® durch Schütteln des Kopfes wurde auf diese Weise verhindert. An der rechten und linken Seite der Buchsenleiste war jeweils eine Drahtschlaufe angebracht. Durch diese Schlaufen konnte ein Draht geführt werden, der oberhalb der Steckverbindung zum Liegen kam und diese zusätzlich sicherte, indem er ein Herausgleiten des Steckers in vertikale Richtung verhinderte. Bei diesem Steckerdesign konnten die NeuroLogger® zwar zuverlässig auf dem Kopfaufbau der Tiere befestigt werden, die Drahtschlaufen erwiesen sich jedoch als nicht stabil genug für eine Gruppenhaltung.
Version 3:
Um die Gruppenhaltung der Ratten zu ermöglichen, wurde das Design weiter optimiert.
Die hierzu erforderliche Erhöhung der Stabilität wurde dadurch erreicht, dass die Drahtschlaufen rechts und links der Buchsenleiste durch Lötösen ersetzt wurden, die eine höhere Festigkeit aufweisen. Durch diese Ösen wurde dann eine Schraube geführt, die auf der Steckverbindung des NeuroLoggers® mit dem Kopfstecker zum Liegen kam und wie der Draht in der vorherigen Variante das Herausrutschen des Steckers nach oben verhindert. Die Schraube wurde durch eine leicht angezogene Mutter gesichert. Mit dieser Variante konnten auch Ratten in Gruppenhaltung aufgezeichnet werden.
3.3.1.2 Spitzhörnchen
Auch bei diesen Tieren ist Aufgrund ihrer schnellen Bewegungen eine sichere Befestigung der NeuroLogger® erforderlich. Damit der Aufbau möglichst flach gehalten werden kann, wurde auch hier eine horizontale Orientierung des NeuroLoggers® gewählt.
Dazu wurde der im vorangegangenen Absatz beschriebene Stecker, mit Buchsenleiste und Lötösen, verwendet.
45 3.3.1.3 Weißbüschelaffen
Weißbüschelaffen weisen eine grundlegend andere Körperhaltung und Bewegungsabläufe auf als Ratten und Spitzhörnchen. Der Kopf wird senkrecht auf dem Körper getragen und der Rumpf weist eine vertikale bis senkrechte Haltung auf. Wesentliche Bestandteile der Fortbewegung sind Klettern und Springen. Aus diesem Grund wurde der Kopfaufbau für die Weißbüschelaffen neu gestaltet. Die zu implantierenden Elektroden wurden an einer Stiftleiste befestigt. Während der Operation wurde die Stiftleiste so auf dem Schädelknochen fixiert, dass der NeuroLogger® von oben aufgesetzt werden konnte und eine vertikale Orientierung aufwies. Die sichere Fixierung des NeuroLoggers® wurde mit einer Schutzhülle erreicht. Diese konnte mit Schrauben am Kopfaufbau befestigt werden. Dadurch lag der Schwerpunkt des NeuroLoggers® senkrecht über dem Kopf der Tiere und es fand keine Einschränkung der natürlichen Bewegungsabläufe statt.
3.3.2 Vorbereitung der Stecker
Je nach verwendetem Kopfhalter wurden von einer Stiftleiste (Stiftleiste 109-9563, Farnell GmbH, Oberhaching) oder einer Buchsenleiste (Buchsenleiste 1099546, Farnell) im Rastermaß 1,27 mm Stücke mit 7 Steckverbindungen abgeschnitten. An das kurze Ende der Stiftleiste bzw. an das Stiftende der Buchsenleiste wurden die Elektroden für die Registrierung von EEG und EMG befestigt. Die Kanalbelegung von links nach rechts war:
Referenz 2, Messkanal 4, Messkanal 3, Messkanal 2, Messkanal 1, Referenz 1, Erdung. Für die Registrierung von epiduralem EEG wurden an der Referenz 1 sowie den Messkanälen 1-3 versilberter Kupferdraht mit einer Isolierung aus Kynar (Außendurchmesser 0,5 mm, Bestellnummer 143-379, Farnell) befestigt, die am freien Ende auf einer Länge von ca. 0,5 cm abisoliert waren. Dieses freie Ende wurde als Schlaufe um vergoldete Messingschrauben (Außendurchmesser 1,2 mm, Gewindelänge 2,0 mm, Paul Korth GmbH, Lüdenscheid) gelegt, die als Ableitelektroden in den Schädelknochen eingeschraubt wurden. Die Länge der Kabel betrug für die Referenzelektrode 2,0 cm und für die Messelektroden 1,5 cm. An Referenz 2 und Messkanal 4 wurden die Elektroden zur Ableitung von nuchalem EMG befestigt. Hierfür wurde zunächst teflonisolierter Silberdraht (Science Products GmbH, Hofheim) mit einem Durchmesser von 250 µm verwendet. Dieses Material war jedoch zu starr, so dass eine Reizung der Muskulatur nicht ausgeschlossen werden konnte. Aus diesem
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Grund wurde es durch einen flexiblen Leiter (biopotential lead, Data Science International) ersetzt. Die Länge der Muskelelektroden betrug bei Ratten und Spitzhörnchen 4,0 cm und bei den Weißbüschelaffen 5,0 cm.
Bei einem Teil der Stecker wurden zusätzlich Elektroden für die Registrierung des Elektrookulogramms angebracht. Hierzu wurde teflonisolierter Silberdraht (Durchmesser 250 µm, Science Products GmbH) mit einer Länge von 4,0 cm am Messkanal 3 angebracht.
Die Teflonisolierung wurde am Elektrodenende auf einer Länge von ca. 0,5 cm entfernt.
Je nach Version der Stecker wurden im Anschluss noch Ösen aus Kupferlackdraht oder Lötösen (Bestellnummer 2-900-135, Conrad, Hirschau) mit Paladur beidseitig am Stecker befestigt.
3.4 Radiotelemetrie
3.4.1 Remo 200
Die bei Ratten und Weißbüschelaffen verwendeten Remo 200-Transmitter ermöglichen eine simultane Registrierung von Körperkerntemperatur und motorischer Aktivität.
Der Sender hat eine Größe von ca.
35 x 14 x 14 mm und ein Gewicht von ca. 11 g und wird in die Bauchhöhle der Tiere implantiert (Abb. 6). Die kontinuierlich erfassten Messwerte werden in einem Intervall von 10 Sekunden an einen im Haltungsraum angebrachten Empfänger
übertragen. Da jeder Transmitter eine individuelle Registrierungsnummer sendet, ist die zeitgleiche Erfassung von mehreren Tieren in einem Käfig bzw. Haltungsraum möglich. Für die Registrierung der Ratten wurde ein Empfänger zentral im Haltungsraum angebracht. Der Abstand zu den Käfigen betrug bis zu 2 m. Für die Registrierung der Weißbüschelaffen wurde ein Empfänger pro Käfig verwendet, der 10 cm oberhalb des Käfigs angebracht wurde. Die
Abb. 6: Remo 200-Transmitter
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Steuerung der Datenerfassung und die Speicherung der Daten wurde über ein angeschlossenes Computersystem mit eDacq-Software realisiert (eDacq Version 1.7x, EMMS, Bordon, UK).
3.4.2 PhysioTel® TA-F20
Für die Registrierung der Körperkerntemperatur bei den Spitzhörnchen wurden PhysioTel® TA-F20 Transmitter (3,8 g, 1,75 cm3, Data Science International) verwendet (Abb. 7). Die Transmitter dienen als Sender und werden in die Bauchhöhle der Tiere implantiert. Sie übermitteln kontinuierlich die gemessene Temperatur an RMC1 Dataquest Empfänger (Data Science International), die als Empfänger und Wandler dienten. Um Transmitter-Signale im gesamten Käfig empfangen zu können wurden 3 Empfänger pro Käfig angebracht, je einer an
der Unter- und an der Oberseite des Käfigs sowie einer unter der Schlafbox der Tiere. Die automatische Steuerung der Datenerfassung sowie die Speicherung der gewonnenen Messdaten erfolgten über ein angeschlossenes Computersystem.
3.5 Implantation der Telemetriesender und Anbringen der