Name: long-term continuous eeg monitoring in small rodent models of human disease using the epoch wireless transmitter system
Uploaded: 2015-07-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System at JoVE.com

وقد تم تمويل هذا العمل من خلال المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية R43 / R44 NS064661.

<ol>
	<li>Boylan, G. B., Stevenson, N. J., Vanhatalo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+neonatal+seizures.">Monitoring neonatal seizures.</a> Semin. Fetal Neonatal Med. 18 (4), 208-208 (2013).</li><li>Panzica, F., Varotto, G., Rotondi, F., Spreafico, R., Franceschetti, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+the+Epileptogenic+Zone+from+Stereo-EEG+Signals:+A+Connectivity-Graph+Theory+Approach.">Identification of the Epileptogenic Zone from Stereo-EEG Signals: A Connectivity-Graph Theory Approach.</a> Front Neurol. 6 (4), 175 (2013).</li><li>Arciniegas, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+electrophysiologic+assessments+and+mild+traumatic+brain+injury:+state-of-the-science+and+implications+for+clinical+practice.">Clinical electrophysiologic assessments and mild traumatic brain injury: state-of-the-science and implications for clinical practice.</a> Int J Psychophysiol. 82 (1), 41-52 (2011).</li><li>Mizrahi, E. M., Kellaway, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+concussion+in+children:+assessment+of+injury+by+electroencephalography.">Cerebral concussion in children: assessment of injury by electroencephalography.</a> Pediatrics. 73 (4), 419-425 (1984).</li><li>Pisarenco, I., Caporro, M., Prosperetti, C., Manconi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-density+electroencephalography+as+an+innovative+tool+to+explore+sleep+physiology+and+sleep+related+disorders.">High-density electroencephalography as an innovative tool to explore sleep physiology and sleep related disorders.</a> Int J Psychophysiol. S0167-8760 (14), 3-8 (2014).</li><li>Konadhode, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulation+of+MCH+neurons+increases+sleep.">Stimulation of MCH neurons increases sleep.</a> J. Neurosci. 33 (25), 10257-10263 (2013).</li><li>Bertram, E. H., Williamson, J. M., Cornett, J. F., Spradlin, S., Chen, Z. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+construction+of+a+long-term+continuous+video-EEG+monitoring+unit+for+simultaneous+recording+of+multiple+small+animals.">Design and construction of a long-term continuous video-EEG monitoring unit for simultaneous recording of multiple small animals.</a> Brain Res. Protoc. 1-2 (1), 85-97 (1997).</li><li>Stables, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapy+discovery+for+pharmacoresistant+epilepsy+and+for+disease-modifying+therapeutics:+Summary+of+the+NIH/NINDS/AES+Models+II+Workshop.">Therapy discovery for pharmacoresistant epilepsy and for disease-modifying therapeutics: Summary of the NIH/NINDS/AES Models II Workshop.</a> Epilepsia. 44 (12), 1472-1478 (2003).</li><li>White, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+unsupervised+algorithms+for+the+detection+of+seizures+in+continuous+EEG+recordings+from+rats+after+brain+injury.">Efficient unsupervised algorithms for the detection of seizures in continuous EEG recordings from rats after brain injury.</a> J. Neurosci. Methods. 152 (1-2), 255-266 (2006).</li><li>Bertram, E. H., Cornett, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ontogeny+of+seizures+in+a+rat+model+of+limbic+epilepsy:+evidence+for+a+kindling+process+in+the+development+of+chronic+spontaneous+seizures.">The ontogeny of seizures in a rat model of limbic epilepsy: evidence for a kindling process in the development of chronic spontaneous seizures.</a> Brain Res. 625 (2), 295-300 (1993).</li><li>Bertram, E. H., Cornett, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+evolution+of+a+rat+model+of+chronic+spontaneous+limbic+seizures.">The evolution of a rat model of chronic spontaneous limbic seizures.</a> Brain Res. 661 (1-2), 157-162 (1994).</li><li>Williams, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+spontaneous+recurrent+seizures+after+kainate-induced+status+epilepticus.">Development of spontaneous recurrent seizures after kainate-induced status epilepticus.</a> J. Neurosci. 29 (7), 2103-2112 (2009).</li><li>Kadam, S. D., White, A. M., Staley, K. J., Dudek, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+electroencephalographic+monitoring+with+radio-telemetry+in+a+rat+model+of+perinatal+hypoxia-ischemia+reveals+progressive+post-stroke+epilepsy.">Continuous electroencephalographic monitoring with radio-telemetry in a rat model of perinatal hypoxia-ischemia reveals progressive post-stroke epilepsy.</a> J. Neurosci. 30 (1), 404-415 (2010).</li><li>Galanopoulou, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Basic+mechanisms+of+catastrophic+epilepsy+--+overview+from+animal+models.">Basic mechanisms of catastrophic epilepsy -- overview from animal models.</a> Brain Dev. 35 (8), 748-756 (2013).</li><li>Lerche, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+channels+in+genetic+and+acquired+forms+of+epilepsy.">Ion channels in genetic and acquired forms of epilepsy.</a> J Physiol. 591 (Pt 4), 753-764 (2013).</li><li>Rossignol, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=WONOEP+appraisal:+new+genetic+approaches+to+study+epilepsy).">WONOEP appraisal: new genetic approaches to study epilepsy).</a> Epilepsia. 55 (8), 1170-1186 (2014).</li><li>Westmark, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversal+of+fragile+X+phenotypes+by+manipulation+of+A&#946;PP/A&#946;+levels+in+Fmr1KO+mice.">Reversal of fragile X phenotypes by manipulation of A&#946;PP/A&#946; levels in Fmr1KO mice.</a> PLoS One. 6 (10), e26549 (2011).</li><li>Sukhotinsky, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+delay+of+status+epilepticus+onset+in+an+in+vivo+rodent+epilepsy+model.">Optogenetic delay of status epilepticus onset in an in vivo rodent epilepsy model.</a> PLoS One. 8 (4), e62013 (2013).</li><li>Krook-Magnuson, E., Armstrong, C., Oijala, M., Soltesz, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-demand+optogenetic+control+of+spontaneous+seizures+in+temporal+lobe+epilepsy.">On-demand optogenetic control of spontaneous seizures in temporal lobe epilepsy.</a> Nat Commun. 4, 1376 (2013).</li><li>Paz, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Closed-loop+optogenetic+control+of+thalamus+as+a+tool+for+interrupting+seizures+after+cortical+injury.">Closed-loop optogenetic control of thalamus as a tool for interrupting seizures after cortical injury.</a> Nat Neurosci. 16 (1), 64-70 (2013).</li><li>Monod, N., Pajot, N., Guidasci, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+neonatal+EEG:+statistical+studies+and+prognostic+value+in+full-term+and+pre-term+babies.">The neonatal EEG: statistical studies and prognostic value in full-term and pre-term babies.</a> Electroecephalogr Clin Neurophysiol. 32 (5), 529-544 (1972).</li><li>Deshpande, L. S., Carter, D. S., Blair, R. E., DeLorenzo, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+Prolonged+Calcium+Plateau+in+Hippocampal+Neurons+in+Rats+surviving+Status+Epilepticus+Induced+by+the+Organophosphate+Diisopropylfluorophosphate.">Development of a Prolonged Calcium Plateau in Hippocampal Neurons in Rats surviving Status Epilepticus Induced by the Organophosphate Diisopropylfluorophosphate.</a> Toxicol Sci. 116 (2), 623-631 (2010).</li><li>Todorovic, M. S., Cowan, M. L., Balint, C. A., Sun, C., Kapur, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+status+epilepticus+induced+by+two+organophosphates+in+rats.">Characterization of status epilepticus induced by two organophosphates in rats.</a> Epilpsy Res. 101 (3), 268-276 (2012).</li><li>Lehmkuhle, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+quantitative+method+for+analyzing+electrographic+status+epilepticus+in+rats.">A simple quantitative method for analyzing electrographic status epilepticus in rats.</a> J. Neurophysiol. 101 (3), 1660-1670 (2009).</li><li>Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Fisher, J. H., Ekstrand, J. J., Dudek, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+EEG+in+immature+rats+with+a+novel+miniature+telemetry+system.">Recording EEG in immature rats with a novel miniature telemetry system.</a> J. Neurophysiol. 109 (3), 900-911 (2013).</li><li>Pouliot, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+electrographic+analysis+of+the+effect+of+sec-butyl-propylacetamide+on+pharmacoresistant+status+epilepticus.">A comparative electrographic analysis of the effect of sec-butyl-propylacetamide on pharmacoresistant status epilepticus.</a> Neuroscience. 12 (231), 145-156 (2012).</li><li>Levine, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anoxic-ischemic+encephalopathy+in+rats.">Anoxic-ischemic encephalopathy in rats.</a> Am J Pathol. 36, 1-17 (1960).</li><li>Vannucci, R. C., Vaccucci, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+of+perinatal+hypoxic-ischemic+brain+damage.">A model of perinatal hypoxic-ischemic brain damage.</a> Ann N Y Acad Sci. 835, 234-249 (1997).</li><li>Paxinos, G., Franklin, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. , (2012).</li><li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , (2013).</li><li>Bolkvadze, T., Pitkanen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+post-traumatic+epilepsy+after+controlled+cortical+impact+and+lateral+fluid-percussion-induced+brain+injury+in+the+mouse.">Development of post-traumatic epilepsy after controlled cortical impact and lateral fluid-percussion-induced brain injury in the mouse.</a> J. Neurotrauma. 29 (5), 789-812 (2012).</li></ol>

د. Lehmkuhle ودوديك لديهم مصلحة مالية في Epitel، وشركة والمصممين من نظام تسجيل biopotential اللاسلكية عصر.

يمكن أن يكون مكلفا جدا لجعل التسجيلات electrographic على المدى الطويل في نماذج الحيوانات الصغيرة من المرض. من خلال الاعتماد على الدوائر الكهربائية البسيطة والتركيز على الاستهلاك المنخفض للطاقة، وكنا قادرين على إنشاء نظام الارسال (الشكلان 1 و 2) أن يقلل من تكلفة التجارب رصد طويل الأجل. التكلفة الإجمالية للتجربة الرصد 6 أشهر يمكن أن تكون منخفضة مثل 470 $، بالإضافة إلى تكاليف الحيوان (~ $ 1،5 الحيوان البدل اليومي، 200 $ مرسل). صغر حجم الارسال يسمح التسجيلات electrographic دون انقطاع مستمر في الحيوانات الصغيرة، ونماذج ما قبل السريرية من الأمراض التي تصيب البشر، والتي يصعب جدا الحصول عليها مع أنظمة محاسبة اللاسلكية القائمة على الترددات الراديوية-المربوطة أو (الشكل 4). وأخيرا، فإن طبيعة محمولة على جمجمة الارسال يقلل من الوقت لعملية جراحية والإجهاد على الحيوان التي يمكن أن تعرض على خلاف ذلك تجربة. هنا، وتبين لنا إثبات صحة المبدأ التجارب من ثلاثة فرقنماذج تجريبية erent من المضبوطات: فترة ما حول الولادة نقص الأكسجة نقص التروية 13، 27، 28 في الجرو الفئران (الشكل 4)، صرعية DFP التي يسببها الوضع (الشكل 5) والمضبوطات في نموذج الناجم عن وراثيا من التشوهات الوعائية الغائرة (الشكل 6). ربما الجانب الأكثر أهمية للحصول على تسجيلات electrographic خالية من القطع الأثرية، على المدى الطويل هو للتحقق من الوصول القطب غير مطروقة في المنطقة القشرية من الفائدة (الشكل 4-6). ويشمل هذا المشترك القطب المرجع / الأرض. بالغ الأهمية هو ربط جهاز الإرسال إلى الجمجمة لتطبيقات EEG فوق الجافية. خلال هذه العملية، فمن الممكن عن غير قصد معطف غيض من الأقطاب الكهربائية مع cyanoacrylate نظرا لطول مدة قصيرة جدا من الأقطاب الكهربائية. يمكن طلاء كهربائي في cyanoacrylate تخفيف من إشارات EEG أو كليا عزلهم في سيناريو أسوأ الحالات. وبالمثل، عدم وجود حسن الكهربائية الاتصال بإلى صف نزلات إشارة / أرض ودماغ الحيوان سيمنع العملية الصحيحة من مكبر للصوت التفاضلية في الارسال، مما أدى إلى كهربائيا &quot;صاخبة&quot; إخراج إشارة. في كثير من الأحيان، وبعد الجراحة، وإشارات ذات نوعية جيدة يمكن أن يتعرض للخطر لمدة تصل إلى 48 ساعة بسبب الوذمة المحيطة الثقوب لدغ في الجمجمة. كما تخف حدة ذمة، وإشارات تحسن بشكل عام. ويمكن تجنب ذلك عن طريق وضع أقطاب كهربائية على سطح الجمجمة دون إحداث ثقوب لدغ. وزاد من عواقب هذه العملية يمكن أن معطف الأقطاب مع cyanoacrylate، قلة النشاط عالية التردد بسبب تمرير منخفض الخصائص الكهربائية من عظم الجمجمة، والقدرة على عزل كهربائيا مشترك يجعل الضوضاء إشارة / أرض في الإشارات. ويمكن أن يتم ممارسة موضع الصحيح من الأقطاب الكهربائية مع قطعة رقيقة من الخشب أو القشرة الذي يحاكي سمك الماوس أو الفئران الجمجمة. النتائج المقدمة في هذه المخطوطة توضح غنى عنهعنه lity من التسجيلات التي يمكن الحصول عليها باستخدام تقنية القياس عن بعد لاسلكية. زرع جراحيا باستخدام الطريقة الموصوفة هنا يمكن أن تأخذ اقل من 10 دقيقة، اعتمادا على تعقيد عملية جراحية. للوصول جراحية لهياكل الدماغ العميقة، مثل المنطقة CA1 من الحصين، فمن الأفضل أن نعلق جهاز الإرسال إلى micromanipulator شنت على الإطار التجسيمي. سوف micromanipulator توفر الجراح مع الدقة لزرع جهاز الإرسال وفقا لإحداثيات التجسيمي نشرت في الأطلس من الفأرة 29 و 30 الفئران العقول. ويمكن القيام بذلك ببساطة عن طريق تغير اتجاهها قطعة من تحت الجلد أنابيب الإبرة إلى الارسال مع cyanoacrylate ثم تركيب إبرة تحت الجلد في micromanipulator. سوف تحكم Micromanipulator من X، Y، Z والإحداثيات توفير الاستقرار إضافية عند تركيب جهاز الإرسال إلى الجمجمة قبل خياطة إغلاق الجلد. إضافة مسامير العظام في جميع أنحاء المؤسسة العامةrimeter من الارسال يمكن أن تساعد في ترسيخ الارسال في الجمجمة، على الرغم من أنها ليست ضرورية. مسامير العظام يمكن أن تكون فعالة، ومع ذلك، في نماذج حيوانية معينة من التشنج والصرع، مثل الفئران الكبار تعامل الليثيوم بيلوكاربين. هذه الحيوانات تميل إلى أن تكون نوبات تشنج عفوية مع النشاط الحركي الشديد الذي قد يؤدي إلى تلف جهاز الإرسال أثناء النوبة. ويمكن إضافة تعقيد إضافي لهذه التجارب. على سبيل المثال، وجهاز الإرسال متوافق مع نماذج عديدة ومختلفة من إصابات في الدماغ، مثل تأثير القشرية التي تسيطر عليها 31. تم اختبار متانة الجهاز الارسال من خلال زرع الحيوانات مع أجهزة الإرسال في P7، ثم يضمهما في منشأة الحيوان. بعد 12 شهرا، أكثر من يزرع بقيت على حالها على الجمجمة. عندما الموت الرحيم كانت الحيوانات، ظهرت جماجم أن تكون طبيعية وجزءا لا يتجزأ من الارسال في عظم الجمجمة، والتي تتطلب قوة كبيرة لاستخراجه. أخذ الحيطة والحذر عند هياكل الدماغ العميقة<html> هي درس؛ مع نمو المخ، وتبقى الأقطاب ثابتة، ومن المتوقع أن تغيير الموقف النهائي من الأقطاب الكهربائية. لالأساليب المذكورة هنا، والأقطاب عادة وضع فوق الجافية، والذي سمح كل من الدماغ والجمجمة لتنمو وللأقطاب البقاء في مواقعها الأصلية. العامل المحدد في متى يمكن استخدام جهاز الإرسال هو حجم البطارية (أي حتى نفاد البطارية). تصميم متجانسة بذاتها (أي هو جزء لا يتجزأ من الارسال في الايبوكسي الصلب) السكن الارسال يفسح المجال للاستخدام مع الجراء غير ناضجة يضم مع السد وتتزاحم بهم. في كثير من الأحيان، وشارك في السكن الحيوانات مع نتائج الحبال السلكية مزروع في تدمير الجهاز المزروع أو الإبدال من الجراء من السد. شكل سلس الجدران من الارسال يسمح لزرع مع عمليا أي فشل في الأجهزة أو فقدان الجراء بسبب الإبدال. ق ق = &quot;jove_content&quot;&gt; مخطط انتقال إلى جانب بالسعة منخفضة الطاقة في هذا النظام يفسح المجال تماما للاستخدام في العديد من السيناريوهات التجريبية المختلفة مثل وضع في حاضنة التحكم في درجة حرارته أو حتى للاستخدام مع الأجهزة التجريبية، مثل غرف تخطيط التحجم. وبالمثل، فإن شكل هوائي الاستقبال يمكن التلاعب بها لتناسب في العديد من البيئات السلوكية المختلفة، مثل ارتفاع مجموعة T-maze.The من الارسال هو يجب سوى بضع بوصات مثل جهاز الإرسال يكون قادرا على &quot;محرك&quot; (زوجين بالسعة ل) هوائي الاستقبال وتعتمد على الحيوان ليكون مقرها في حبس القوارض معيار أو قفص مناسب من مساحة هوائي الاستقبال تغطيتها. يعمل جهاز الإرسال كما قطب واحد من حقل كهربائي في حين أن جسم الحيوان بمثابة قطب آخر. الميدان هو من هذا القبيل أن بعض التوجهات، مثل 90 درجة الخروج من مرحلة مع هوائي الاستقبال، سوف تفشل لدفع هوائي الاستقبال مما أدى إلى &quot;الانقطاع&quot;. هذا هو أمر نادر الحدوث إلى حد ما. والعمل في المستقبل مع هذه التكنولوجيا تسمح بالتسجيل من الحيوانات متعددة في نفس القفص الذي سيقلل تكاليف الإقامة والسماح للتفاعل الاجتماعي. سوف تطورات أخرى تشمل زيادة عدد القنوات بما في ذلك درجة الحرارة، وكهربية. التصميم الحالي للجهاز يوفر عرض النطاق الترددي الذي هو الأمثل لإعادة ترميز العصابات EEG الكلاسيكية، وهي ليست مناسبة لتسجيل التموجات السريعة أو اهتزازات عالية التردد. في المستقبل، فإن الجهاز يمكن تعديلها لتسجل مكونات عالية التردد للإشارة، ولكن على حساب عمر البطارية. وأنواع مختلفة من محولات تشمل ضغط الدم والضغط الحجم، وحتى بناء على ترتيب الإرسال الكهربائي إلى الأبعاد المحددة من قبل المستخدم وفقا لإحداثيات المجسم للهياكل الدماغ المطلوب.

أقدم - والتي لا تزال الأكثر استخداما على نطاق واسع - تقنية لتسجيل biopotentials في الدماغ هو الكهربائي (EEG). يتم استخدامه سريريا لشذوذات عصبية، بما في ذلك الكشف الاستيلاء 1، توطين الاستيلاء بؤر 2، وتشخيص ارتجاج 3،4. كما انها تستخدم على نطاق واسع هذه التقنية لتوفير المعلومات الأساسية حول آليات النوم وتشخيص اضطرابات النوم 5،6. كما هو الحال في التشخيص السريري للالصرع، أصبح EEG لا غنى عنه للبحوث متعدية في النماذج الحيوانية على حد سواء الصرع الوراثي والمكتسب. في التطبيقات البحثية الحالية &quot;السلكية&quot; أو تسجيلات &quot;المربوطة&quot; هي المعيار، وتمارس بشكل روتيني في القوارض الكبار لعدة أسابيع في وقت 7. ومع ذلك، الضجيج الكهربائي، والتحف الحركة، والمخاطر التي المربوطة الحيوانات وتجرح نفسها عن طريق سحب على الكابل يكون ل compr طويلةomised هذه التجارب. وبالتالي، من أجل تحسين شروط ومعدلات النجاح التجريبية، نحن بحاجة إلى تطوير تقنيات جديدة من شأنها أن تسمح للقضاء على واجهة السلكية بين الحيوان والأجهزة. المنطقة الأكثر وضوحا للتنمية هو تصميم وتنفيذ نظم القياس الذي يسمح للتسجيلات عالية الجودة، مع الحفاظ على حياة مفيدة طويلة وتقليل الانزعاج للمواد الدراسية الحيوان. سوف يقلل من الحجم الفعلي لهذه الأجهزة تمكين الأبحاث المترجمة في نماذج القوارض حديثي الولادة والأحداث من الاضطرابات العصبية. ويعمل انخفاض تسجيلات EEG قناة العد في الفئران نطاق واسع لتطوير علاجات جديدة لقمع نوبات الصرع قادرة على ترجمة للبشر. تسجيلات من مواقع واحدة أو أكثر لفترة طويلة تفتح العديد من الفرص لاستخدام نماذج القوارض من الصرع في الأبحاث المترجمة. تهدف الكثير من البحوث المعاصرة في هذا المجال لمنع وقوع seiz المزمنةures أو تطوير الصرع (أي epileptogenesis)، ومثل هذه الجهود البحثية تتطلب واسعة النطاق إذا رصد EEG لا المستمر لفحص فعالية العلاج المقترح 8؛ فإن وبسيطة، ونظام القياس عن بعد صغير مع واحد أو اثنين أو أربع قنوات تعمل بين ،1-100 هرتز لكل قناة تروج بقوة هذا النوع من الأبحاث المترجمة. وغالبا ما تحدث النوبات Electrographic مع السلوكيات الحد الأدنى (بالتأكيد دون تشنجات)، الأمر الذي يحد من فائدة المقايسات بناء على المضبوطات السلوكية. استراتيجية الجمع بين تسجيل EEG ورصد الفيديو في وقت واحد يسمح لأحد إمكانية التقاط كل نوبة. وعلاوة على ذلك، هذه الأساليب التحليلية قد تسمح التقييم الكمي من المسامير النشبات التي تحدث في المخ الصرع بين &quot;نشبي&quot; (أو الاستيلاء عليها) أحداث 9. وعلاوة على ذلك، فإن القدرة على الحصول مستمرة عالية الجودة منخفضة قطعة أثرية EEG التسجيلات، التي التكنولوجيا اللاسلكية بشكل عاممتفوقة، سيسمح لتطوير استخدام الخوارزميات القائم على الحاسوب لدراسة الموجات محددة EEG (على سبيل المثال، ثيتا، جاما)، وكذلك الكشف التلقائي من المضبوطات، والحد بشكل كبير من عبء العمل المجرب. نموذج ما قبل السريرية الأولية لدراسة الصرع المزمن بعد اصابة في الدماغ هو فأر بالغ أو الماوس، إما من خلال-الاختلاج الكيماوي (أي حمض الكايينيك أو بيلوكاربين) أو المحرضة كهربائيا حالة صرعية (SE)، والتي تبعتها الصرع المزمن. في ظل هذه الظروف، لا يمكن للتشنجات شديدة مرتبطة SE أو النوبات اللاحقة في الحيوانات الصرع يؤدي إلى إصابة من تمزق حيوان أو سحب على حبل وتخفيف الخناق التي تحافظ على مرفق من مترسة الرأس. في نهاية المطاف، هذا هو المشكلة التي تنتهي عادة هذه التجارب، وبعد الحاجة للحصول على سجلات EEG عالية الدقة على المدى الطويل للتجارب تهدف إلى تطوير علاجات جديدة للأمراض المزمنةالصرع هو الهدف الأسمى. بالإضافة إلى ذلك، والإسكان، ورصد وتحليل البيانات من الحيوانات على المدى الطويل زرعها هو استثمار كبير في كل من التكاليف المباشرة والوقت محقق. لذلك، من السابق لأوانه إنهاء التجربة يمكن أن يؤدي إلى تكاليف كبيرة للباحثين. وهذه النماذج من التقدم الصرع والنوبات عادة تصبح أكثر تواترا وأشد 10-12، مما يزيد من احتمال أن الحيوانات والجرحى، كما فائدتها لتطوير علاجات جديدة يصبح أعظم. ويمكن لهذه الحيوانات تتطور بشكل روتيني العشرات من نوبات تشنج يوميا، والتي تحدث في مجموعات 13 في كثير من الأحيان. ربما كان واحدا من أهم التطورات في مجال العلوم الطبية الحيوية استخدام استهداف الجينات في نماذج الماوس. وقد سمح هذا النهج، وسوف تستمر في السماح، وتطوير نماذج حيوانية من الصرع الوراثي التي تتكاثر المتلازمات الإنسان الفعلية 14-16. ويمكن إجراء التلاعب الجيني كماإثبات صحة المبدأ العلاجات لقمع نوبات الصرع أو حتى منع تطور مرض الصرع بعد إصابات الدماغ 17-20. وهذا النوع من البحوث تستفيد بشكل كبير من القدرة على أداء عالية الإنتاجية التسجيل المتواصل من EEG. في الوقت الحاضر، فمن الممكن أن يسجل من الفئران مع أي أنظمة المربوطة أو القياس. ومع ذلك، فإن التحديات للحصول على جودة عالية، والتسجيلات خالية من القطع الأثرية هي إلى حد كبير أكثر صعوبة من الفئران، وغالبا ما يتطلب ذلك أشكال مختلفة من الظهر أن الفئران تحاول باستمرار لإزالة. الإجهاد يمكن أن تزيد شدة النوبة، وتواتر و / أو المدة، وبالتالي فإنها تعديل في نهاية المطاف الصرع من حيوانات التجارب، مما يفند الدراسة. وهناك، وخفيفة الوزن، وانخفاض المستوى نظام القياس عن بعد مصغرة صغيرة تسهيل تسجيل طويل الأجل EEG من نماذج الماوس الوراثية من الأمراض التي تصيب البشر. بالإضافة إلى المشاكل المذكورة أعلاه، تسجيل EEG في نموذج القوارض غير ناضجةالصورة من المرض لديه مجموعة فريدة من نوعها من التحديات. يمكن للحيوانات غير ناضجة تزن اقل من 6 ز (P8 الماوس) إلى 17 غرام (الفئران P6). يكاد يكون من المستحيل لجعل المسلسل عدة أيام تسجيلات EEG المربوطة بسبب زيادة الضغط من حبل وعدم السماح للتربية الطبيعية من الجرو بسبب السد. حتى مفطوم الحيوانات، ويجب أن تظل في رعاية السد. السد هو عرضة للتدمير أي التجمع موصل تخريجها على الجرو، إنهاء الجرو، وفي بعض الحالات إنهاء القمامة بأكملها. وعلاوة على ذلك، والقوارض الجمجمة غير ناضجة يجعل من الصعب تحميل أي رمى الكهربائي في الجمجمة مع السلامة الميكانيكية. هذه التحديات، فريدة من نوعها لالقوارض غير ناضجة، تتطلب حلا جديدا لجعل التسجيلات electrographic قوي وطويل الأجل. نحن هنا التركيز على إظهار غرس وتسجيل EEG باستخدام جهاز ارسال لاسلكي مصغر رواية والحاضر ثلاثة إثبات صحة المبدأ التجارب كأمثلة لاستخدام مصغرة نظام القياس عن بعد لاسلكي: 1) ايمناضجة الفئران نموذج الجرو من نقص الأكسجة نقص التروية، 2) الفئران البالغة تعامل مع DFP للحث على صرعية حالة والمضبوطات عفوية لاحقة، و3) نموذج الجيني للتشوهات الأوعية الدموية الغائرة التي تسفر عن ضبط والموت في فئران بالغة. تم تصميم نظام القياس عن بعد لاسلكية مصغرة لتلبية أربعة شروط رئيسية هي: (1) زرع الجراحية الغازية الحد الأدنى؛ (2) التوافق على المساكن من الجراء القوارض مع السد وتتزاحم؛ (3) انخفاض استهلاك الطاقة للوحدة، وبالتالي السماح لعدة أشهر من المراقبة المستمرة دون جراحة إعادة الزرع؛ و (4) القدرة على تسجيل الطول الموجي EEG عالية الجودة مع الحد الأدنى من القطع الأثرية الحركة. الارسال اللاسلكي يزن &lt;0.6، 2.3، و 4 G و هو &lt;0.3، 0.8، و 1.4 سم 3 اعتمادا على البطارية مع بصمة من 5 × 7، 7 × 9 أو 7 × 12 ملم الذي يتصاعد بسهولة في الجمجمة الحيوان مع هلام cyanoacrylate. هناك حاجة إلى أي المراسي المسمار العظام لتركيب الجهاز بشكل آمن لالجمجمة، مما يقلل من عدد من الثقوب التي تحتاج إلى حفر في الجمجمة والوقت الجراحة. الجهاز قادر على تضخيم قناتين من EEG أو امكانات الحقل المحلية من هياكل الدماغ العميقة، مثل الحصين، لأكثر من 2 أسابيع، 2 أشهر، أو 6 أشهر في هذا التكوين. صغر حجم جهاز الإرسال اللاسلكي يقلل من خطر العدوى، ويزيد من حركية الحيوانات، وفي نهاية المطاف يقلل من معدلات الاعتلال والوفيات التي تزيد على خلاف ذلك الوقت، والمال، وعدد الحيوانات اللازمة للتجربة. وبوعاء جميع الالكترونيات والبطارية في الصف الطبية الايبوكسي الذي يجعل الجهاز للماء وصعبة، ومنع السد من المضغ على الارسال التي يمكن أن تجعل ذلك الجهاز غير صالحة للعمل. على عكس أجهزة الإرسال الترددات الراديوية، يستخدم نظام القياس عن بعد اقتران بالسعة بين المرسل وهوائي الاستقبال التي تقع أسفل القفص الحيواني، مما يتيح للمستخدم للحفاظ على الحيوانات في السكن القوارض القياسية. قنوات متعددة من recordiنانوغرام تسمح لتسجيل biopotentials متعددة الوسائط، مثل تخطيط القلب الكهربائي و. سوف نماذج حيوانية من الحالات المرضية شارك في الاستفادة من القدرة على تسجيل biopotentials خلال السلوك 21-23. والجمع بين السلوك مع EEG رصد تزويد الباحثين أداة أفضل للأبحاث والدراسات ما قبل السريرية.

<table><tbody><tr><td>Sterile Surgical Gloves</td><td>Protective Industrial Products</td><td>100-3201 PF</td><td>Powder Free Sterile Latex Surgical Glove</td></tr><tr><td>Scalpel Handle</td><td>FST</td><td>10003-12</td><td></td></tr><tr><td>Scalpel Blade #15</td><td>FST</td><td>10015-00</td><td></td></tr><tr><td>Fine Scissors</td><td>FST</td><td>14090-09</td><td></td></tr><tr><td>Burr tool</td><td>Ram Products, Inc.</td><td>Microtorque II</td><td></td></tr><tr><td>Fine burr</td><td>FST</td><td>19007-07</td><td></td></tr><tr><td>Aneurism clip</td><td>ROBOZ</td><td>RS-5422</td><td></td></tr><tr><td>Toothed Forceps</td><td>FST</td><td>11022-14</td><td></td></tr><tr><td>Cotton-Tipped applicators</td><td>McKesson</td><td>24-103</td><td></td></tr><tr><td>Needle Driver</td><td>WPI</td><td>521725</td><td>Olsen-Hegar Needle Holder</td></tr><tr><td>Cyanoacrylate gel</td><td>Henkel</td><td>Loctite 4541</td><td></td></tr><tr><td>Cyanoacrylate accelerant</td><td>Henkel</td><td>Loctite 7452</td><td></td></tr><tr><td>Suture</td><td>Ethicon</td><td>Vicryl RB-1 J304</td><td></td></tr><tr><td>Elecrocautery disposable</td><td>Bovie</td><td>AA01</td><td>Fine Tip</td></tr><tr><td>Surgical Tray</td><td>FST</td><td>20311-21</td><td></td></tr><tr><td>Epitel Receiver Base</td><td>Epitel Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Epitel wireless transmitter</td><td>Epitel Inc</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Biopac digitizer</td><td>Biopac</td><td>MP-150</td><td></td></tr><tr><td>PC-compatible computer</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

long-term continuous eeg monitoring in small rodent models of human disease using the epoch wireless transmitter system

العديد من الأمراض العصبية التقدمية في البشر، مثل الصرع، تتطلب النماذج الحيوانية ما قبل السريرية التي تتطور ببطء المرض من أجل اختبار التدخلات في مراحل مختلفة من عملية المرض. هذه النماذج الحيوانية هي صعبة للغاية لتنفيذ في القوارض غير ناضجة، كائن النموذج التقليدي لدراسة مختبرية لهذه الاضطرابات. تسجيل EEG المستمر في النماذج الحيوانية الشباب من المضبوطات واضطرابات عصبية أخرى يمثل تحديا تقنيا بسبب الحجم الصغير من القوارض الشباب واعتمادهم على السد قبل الفطام. لذلك، ليس هناك فقط حاجة واضحة لتحسين الأبحاث ما قبل السريرية التي من شأنها تحديد أفضل تلك العلاجات المناسبة للترجمة إلى العيادة ولكن أيضا الحاجة إلى أجهزة جديدة قادرة على تسجيل المستمر EEG في القوارض غير ناضجة. هنا، وصفنا وراء التكنولوجيا وشرح استخدام نظام القياس عن بعد مصغرة الرواية، وهندستها خصيصا للاستخدام في الفئران غير ناضجة سالفئران ص، والتي هي أيضا فعالة لاستخدامها في الحيوانات البالغة.

قمنا بتطوير وتنفيذ مفهوم تسجيل EEG من القوارض الكبار واحد، schematized في الشكل (1) لعملية الموافقة IACUC، يجب تصميم تدمج بشكل جيد في مرافق الحيوان المؤسسية القائمة؛ وبالتالي، تم تصميم نظام لتركيبها بسهولة في منشأة الحيوان القياسية دون استخدام مساحة إضافية: ويقع الحيوان في العادي &quot;الحيوان مرفق القضية&quot; قفص الإسكان التي يتم وضعها داخل جهاز استقبال مع قفص فاراداي متكامل للحد من الضجيج الكهربائي. تتم الإشارة من كل قاعدة المتلقي بأسلاك إلى التحويل الرقمي الذي يتم وصله بجهاز الكمبيوتر (الشكل 1). وهناك حاجة إلى جهاز كمبيوتر واحد لجمع البيانات من ما يصل الى 32 الحيوانات المسجلة في وقت واحد، وهذا يتوقف على قدرة نظام الحصول على البيانات الخاصة بالمستخدم. هذا النوع من الإعداد يستهلك طاقة قليلة وتنتج الحرارة قليلا، وهذه سمة متوافقة مع مرافق الحيوانات التي تسيطر عليها المناخ. يمكن أن تكون البياناتعرض في الوقت الحقيقي على الشاشة، مما يسمح بمراقبة التجريبية، وتخزينها على المدى الطويل على محركات الأقراص الصلبة الخارجية، (10 TB وحدة التخزين). من أجل تقليل الضرر الناجم عن القمامة الاصحاب والجرو الإبدال التي كتبها السد، ونحن اختبار مختلف العوامل شكل الارسال. كان التصميم النهائي اسطوانة القبة. شكل الصعب على الفئران لدغة والضرر. ويرد الارسال الفردي على الجمجمة من الفئران الكبار في الشكل 2A ويتم عرض نسخة مبكرة من عالي الكثافة (32 حيوان) قواعد استقبال وتسجيل الحفارات التي وضعت الإسكان القوارض القياسية في الشكل 2B. وكانت الكفاءة في استهلاك الطاقة اعتبار مهم للغاية؛ اخترنا اقتران بالسعة على أنه بروتوكول نقل البيانات. التصميم التالية يسمح لتسجيل المستمر EEG لأكثر من 6 أشهر اعتمادا على قدرة البطارية (الشكل 2A). الفئران لا تتجاوز أعمارهن يوم ما بعد الولادة 12 (P12، الشكل 3A) وصغار الفئران كما P6 (شملت رقمالبريد 3B) تحمل الارسال بشكل جيد. الانضمام الارسال في الجمجمة مع cyanoacrylate تمكن الحيوانات لتنمو مع جهاز الإرسال إلى مرحلة البلوغ (الشكل 3C)، مع الحفاظ على الاستحواذ المستمر للبيانات EEG. شكل عامل مصغرة فريدة من نوعها واجهة الارسال واللاسلكية يفسح المجال للعمل مع نماذج حيوانية من الظروف الجدد والفترة المحيطة بالولادة. البيانات في الشكل (4) يوضح قنوات اثنين من EEG تسجيل الحاد الفرعي النشاط الاستيلاء الذي يتبع التأكسج الدماغية (مرحبا) (ربط الشريان السباتي تليها 2 ساعة من نقص الأكسجة مع 8٪ O 2 خليط) احتشاء في P7 سبراغ داولي الفئران الجرو 13. علاج مرحبا تسبب آفة كبيرة في نصف الكرة المماثل إلى الشريان السباتي ligated. هنا، تظهر التسجيلات مجموعة من اثنين من نوبات معممة على كل من نصفي الدماغ المصاب. تتبع أسود يصور النشاط الدماغي في الجانب المقابل لنصف الكرة الآفة، وويظهر أثر الأزرق EEG في نصفي الكرة الأرضية المماثل (أي في مجال الآفة). في حين أن النشاط الاستيلاء موجودا في كل من نصفي الدماغ، وتظهر نصف الكرة ispilateral EEG قمع الخلفية، مما يدل على تلف في الدماغ المستمر 21. يمكن أن يتسبب حالة صرعية في الفئران الكبار عن طريق حقن الحيوانات مع الفوسفات العضوي، DFP 22،23. البيانات في الشكل (5) عرض تصريف EEG المتكررة، والتي تدل على حالة صرعية (انظر التوسعات الزمنية الشكل 5A، B). أقل من عينة آثار، وقد تم تحليلها مدار الساعة من حالة صرعية أكثر من 12 ساعة مع غير الخطية آثار مختلطة نموذج يحدد مقدار شدة النوبات مع مرور الوقت. يتم تعريف شدة حالة صرعية التي كتبها EEG السلطة في الفرقة غاما (20-60 هرتز). هنا، كان متوسط ​​القوة المذكورة أعلاه في 12 الحيوانات وتآمر على مدى 12 ساعة مع فواصل الثقة 95٪. عشر<html> وتظهر بيانات ه زيادة ملحوظة في السلطة جاما خلال الساعة الأولى من العلاج DFP، والتي استمرت أكثر من 12 ساعة خلال الحيوانات التي تم رصدها بشكل مستمر. الأسلوب التالي التحليل يسمح لقياس كمي لشدة صرعية الوضع الحاد، وهي ظاهرة سبق تحليلها في المقام الأول مع تدابير سلوكية. ندرج هذه التقنية تحليل كمثال على ذلك، لأنه يستخدم حساب السلطة في نطاقات EEG الكلاسيكية، واستخدمت على نطاق واسع في الدراسات قبل السريرية لاختبار فعالية الأدوية المضادة للاختلاج في مختبرنا 24-26. ربما الجانب الأكثر قيمة في جعل المستمرة، وتسجيلات لاسلكية دون انقطاع مع القياس عن بعد لاسلكي هو القدرة على تسجيل الأحداث عفوية الشاذة التي تحدث مع انخفاض الإصابة. هذه الأنواع من البيانات تثبت فائدة العريضة للنظام الارسال اللاسلكي. 554fig1.jpg &quot;/&gt; الشكل 1: رسم تخطيطي للنظام تسجيل عصر يتكون نظام تسجيل لاسلكي من عنصرين هما: 1) محمولة على الارسال اللاسلكي جمجمة أن تضخيم biosignal، و 2) لوحة استقبال توضع تحت الإسكان القوارض القياسية. إخراج القاعدة المتلقي هو إشارة تناظرية تتكون من biosignal الصنعي إزالة تضمين تضخيمها إلى حد أقصى قدره 4 V-الذروة إلى الذروة. ويمكن بعد ذلك يتم تغذية هذا إشارة إلى نظام الحصول على البيانات للتسجيل. <img alt="الرقم 2" src="/files/ftp_upload/52554/52554fig2.jpg" /> الشكل 2: جهاز الإرسال والاستقبال هذا الارسال اللاسلكي معين (A) يزن 4 ز ويزيح &lt;1.4 سم 3 حجم ومع بصمة من 7 × 12 مم هي التي شنت بسهولة في الجمجمة من الجرذان والفئران. الارسال يمكن أن تزيد 2 قنوات biopotentials لمدة تصل إلى 6 أشهر وبعد ذلك كانت البطارية هجرةأد. البطاريات الكبيرة يمكن أن تستخدم لفترة أطول وقت التسجيل. توضع الحيوانات في معيار القوارض حبس على رأس جهاز الاستقبال عصر (B). معروض على حق مثال مبكر للحفارتين تسجيل منفصلة لكل قادرة على تسجيل من 16 حيوانات في وقت واحد مما يدل على حجم صغير نسبيا (2 &quot;× 4&quot;، كاليفورنيا. 60 سم x 120 سم) من كل من منصات تسجيل. <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/52554/52554fig3.jpg" /> الرقم 3: غرس جهاز الإرسال اللاسلكي في الجرذان والفئران يمكن الارسال تسجيلات EEG مستمرة لمدة تصل إلى 6 أشهر في الفئران الشابة مثل يوم ما بعد الولادة 12 (P12، أعلى). الصورة الوسطى هي من الجرو الفئران P7 مزروع مع جهاز الإرسال مصغرة. يبقى مرتبطا الارسال بقوة في الجمجمة كما نضوج الحيوانات. الحيوان في الجزء السفلي هو P280 وكان مزروع مع جهاز إرسال صورية في P7 العمر. يسمح هذا النظام simultaتسجيلات EEG neous ومستمرة من الحيوانات متعددة تتراوح أعمارهن P7 خلال الفطام، والحد من عدد من الفضلات اللازمة لما قبل السريرية، على المدى الطويل، دراسات الرصد EEG. <img alt="الرقم 4" src="/files/ftp_upload/52554/52554fig4.jpg" /> الرقم 4: تسجيل نقص الأكسجة الناجم عن نقص التروية المضبوطات مع نظام القياس عن بعد مزدوجة القناة تسجيلات مزدوجة القناة غير طبيعي EEG مع القياس عن بعد لاسلكي في الجرو الفئران P7 بعد ربط الشريان السباتي (نقص التروية) خلال 8٪ O 2 علاج (نقص الأكسجين). (A) و (B)، وسعت جهات نظر الطول الموجي. النشاط الاستيلاء موجودا في كل من نصفي الكرة الأرضية (الأسود والأزرق) مع كبير EEG قمع الحالي في نصف الكرة مع احتشاء الدماغية (الأزرق). <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/52554/52554fig5.jpg" /> الشكل 5: تسجيل حالة epileptiسلطات الجمارك في الفئران البالغة. تسجيلات EEG السطح (أي السحائي) مع نظام القياس عن بعد لاسلكية مصغرة ردا على diisopropylfluorophosphate (DFP) العلاج في الفئران الكبار. يتم توسيع فترات المظللة في تتبع كبار (A و B) آراء الطول الموجي في آثار أدناه. ويمكن بعد ذلك يتم تحليل البيانات المسجلة مع جهاز الإرسال اللاسلكي في مجال التردد السماح المقارنات الإحصائية في لفيف من الحيوانات. (C) البيانات هي متوسط ​​و 95٪ فترات الثقة للسلطة الفرقة غاما (20-60 هرتز) بعد صرعية DFP التي يسببها الوضع (N = 12) أكثر من 12 ساعة بعد إعطاء DFP. <img alt="الشكل (6)" src="/files/ftp_upload/52554/52554fig6.jpg" /> الرقم 6: تسجيل المضبوطات والتغيرات في EEG في نموذج الفأر وراثيا من تشوهات الأوعية الدموية كهفي هنا، نسجل من الماوس المعدلة وراثيا (A) عشرفي تمر النشاط الحجز. في البداية، ونمط EEG طبيعي موجود (1)؛ مباشرة قبل استيلاء هناك فترة من الاكتئاب قبل نشبي (2)، والتي تبعتها مجموعة من خمسة المضبوطات (3). بعد المضبوطات، وتصريف نشبي غير طبيعية موجودة في إشارة (4). الحيوان التحكم لديه أي المضبوطات وأي ميزات EEG غير طبيعية (B).

Watch this Scientific Journal Video about Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System at JoVE.com

Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System

Here we demonstrate the use of a wireless enabling technology for electroencephalogram (EEG) in neonatal rodent models of human disease. With telemetry, there are no encumbering connections, thus allowing natural behaviors.

على المدى الطويل رصد EEG المستمر في القوارض الصغيرة نماذج من الأمراض البشرية عن طريق نظام عصر الارسال اللاسلكي

Many progressive neurologic diseases in humans, such as epilepsy, require pre-clinical animal models that slowly develop the disease in order to test ...

long-term-continuous-eeg-monitoring-small-rodent-models-human-disease

Research

JoVE Journal

Neuroscience

25.5K Views.  Yale University School of Medicine. Here we demonstrate the use of a wireless enabling technology for electroencephalogram (EEG) in neonatal rodent models of human disease. With telemetry, there are no encumbering connections, thus allowing natural behaviors.

Video: Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System

Simultaneous Video-EEG-ECG Monitoring to Identify Neurocardiac Dysfunction in Mouse Models of Epilepsy

In epilepsy, seizures can evoke cardiac rhythm disturbances such as heart rate changes, conduction blocks, asystoles, and arrhythmias, which can potentially increase risk of sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). Electroencephalography (EEG) and electrocardiography (ECG) are widely used clinical diagnostic tools to monitor for abnormal brain and cardiac rhythms in patients. Here, a technique to simultaneously record video, EEG, and ECG in mice to measure behavior, brain, and cardiac activities, respectively, is described. The technique described herein utilizes a tethered (i.e., wired) recording configuration in which the implanted electrode on the head of the mouse is hard-wired to the recording equipment. Compared to wireless telemetry recording systems, the tethered arrangement possesses several technical advantages such as a greater possible number of channels for recording EEG or other biopotentials; lower electrode costs; and greater frequency bandwidth (i.e., sampling rate) of recordings. The basics of this technique can also be easily modified to accommodate recording other biosignals, such as electromyography (EMG) or plethysmography for assessment of muscle and respiratory activity, respectively. In addition to describing how to perform the EEG-ECG recordings, we also detail methods to quantify the resulting data for seizures, EEG spectral power, cardiac function, and heart rate variability, which we demonstrate in an example experiment using a mouse with epilepsy due to Kcna1 gene deletion. Video-EEG-ECG monitoring in mouse models of epilepsy or other neurological disease provides a powerful tool to identify dysfunction at the level of the brain, heart, or brain-heart interactions.

Here, we present a protocol to record brain and heart bio signals in mice using simultaneous video, electroencephalography (EEG), and electrocardiography (ECG). We also describe methods to analyze the resulting EEG-ECG recordings for seizures, EEG spectral power, cardiac function, and heart rate variability.

متزامنة الفيديو-EEG-ECG الرصد لتحديد الخلل نيوروكاردياك في نماذج الماوس من الصرع

In epilepsy, seizures can evoke cardiac rhythm disturbances such as heart rate changes, conduction blocks, asystoles, and arrhythmias, which can ...

Genetics

Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

Although the brain represents less than 5% of the body by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body at rest1. The function of non rapid eye movement sleep (NREMS), the largest portion of sleep by time, is uncertain. However, one salient feature of NREMS is a significant reduction in the rate of cerebral glucose utilization relative to wakefulness2-4. This and other findings have led to the widely held belief that sleep serves a function related to cerebral metabolism. Yet, the mechanisms underlying the reduction in cerebral glucose metabolism during NREMS remain to be elucidated.
	One phenomenon associated with NREMS that might impact cerebral metabolic rate is the occurrence of slow waves, oscillations at frequencies less than 4 Hz, in the electroencephalogram5,6. These slow waves detected at the level of the skull or cerebral cortical surface reflect the oscillations of underlying neurons between a depolarized/up state and a hyperpolarized/down state7. During the down state, cells do not undergo action potentials for intervals of up to several hundred milliseconds. Restoration of ionic concentration gradients subsequent to action potentials represents a significant metabolic load on the cell8; absence of action potentials during down states associated with NREMS may contribute to reduced metabolism relative to wake.
	Two technical challenges had to be addressed in order for this hypothetical relationship to be tested. First, it was necessary to measure cerebral glycolytic metabolism with a temporal resolution reflective of the dynamics of the cerebral EEG (that is, over seconds rather than minutes). To do so, we measured the concentration of lactate, the product of aerobic glycolysis, and therefore a readout of the rate of glucose metabolism in the brains of mice. Lactate was measured using a lactate oxidase based real time sensor embedded in the frontal cortex. The sensing mechanism consists of a platinum-iridium electrode surrounded by a layer of lactate oxidase molecules. Metabolism of lactate by lactate oxidase produces hydrogen peroxide, which produces a current in the platinum-iridium electrode. So a ramping up of cerebral glycolysis provides an increase in the concentration of substrate for lactate oxidase, which then is reflected in increased current at the sensing electrode. It was additionally necessary to measure these variables while manipulating the excitability of the cerebral cortex, in order to isolate this variable from other facets of NREMS.
	We devised an experimental system for simultaneous measurement of neuronal activity via the elecetroencephalogram, measurement of glycolytic flux via a lactate biosensor, and manipulation of cerebral cortical neuronal activity via optogenetic activation of pyramidal neurons. We have utilized this system to document the relationship between sleep-related electroencephalographic waveforms and the moment-to-moment dynamics of lactate concentration in the cerebral cortex. The protocol may be useful for any individual interested in studying, in freely behaving rodents, the relationship between neuronal activity measured at the electroencephalographic level and cellular energetics within the brain.

A procedure is described for manipulating the activity of cerebral cortical pyramidal neurons optogenetically while the electroencephalogram, electromyogram, and cerebral lactate concentration are monitored. Experimental recordings are performed on cable-tethered mice while they undergo spontaneous sleep/wake cycles. Optogenetic equipment is assembled in our laboratory; recording equipment is commercially available.

في وقت واحد رسم المخ، في الوقت الحقيقي قياس تركيز اللاكتات والتلاعب Optogenetic من نشاط الخلايا العصبية في القشرة الدماغية القوارض

Although the brain represents less than 5% of the body  by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body  at rest1. The ...

Use of a Wireless Video-EEG System to Monitor Epileptiform Discharges Following Lateral Fluid-Percussion Induced Traumatic Brain Injury

The lateral fluid percussion injury (FPI) model is well established and has been used to study TBI and post-traumatic epilepsy (PTE). However, considerable variability has been reported for the specific parameters used in different studies that have employed this model, making it difficult to harmonize and interpret the results between laboratories. For example, variability has been reported regarding the size and location of the craniectomy, how the Luer lock hub is placed relative to the craniectomy, the atmospheric pressure applied to the dura and the duration of the pressure pulse. Each of these parameters can impact injury severity, which directly correlates with the incidence of PTE. This has been manifested as a wide range of mortality rates, righting reflex times and incidence of convulsive seizures reported. Here we provide a detailed protocol for the method we have used to help facilitate harmonization between studies. We used FPI in combination with a wireless EEG telemetry system to continuously monitor for electrographic changes and detect seizure activity.&#160; FPI is induced by creating a 5 mm craniectomy over the left hemisphere, between the Bregma and Lambda and adjacent to the lateral ridge. A Luer lock hub is secured onto the skull over the craniectomy. This hub is connected to the FPI device, and a 20-millisecond pressure pulse is delivered directly to the intact dura through pressure tubing connected to the hub via a twist lock connector. Following recovery, rats are re-anesthetized to remove the hub. Five 0.5 mm, stainless steel EEG electrode screws are placed in contact with the dura through the skull and serve as four recording electrodes and one reference electrode. The electrode wires are collected into a pedestal connector which is secured into place with bone cement. Continuous video/EEG recordings are collected for up to 4 weeks post TBI.

Here we present a protocol to induce severe TBI with the lateral fluid percussion injury (FPI) model in adult, male Wistar rats. We also demonstrate the use of a wireless telemetry system to collect continuous video-EEG recordings and monitor for epileptiform discharges consistent with post-traumatic epileptogenesis.&#160;

استخدام نظام فيديو-EEG لاسلكي لمراقبة إفرازات Epileptiform بعد السوائل الجانبية الإيقاع الناجم عن إصابات الدماغ الصدمة

The lateral fluid percussion injury (FPI) model is well established and has been used to study TBI and post-traumatic epilepsy (PTE). However, ...

Behavior

Simultaneous Monitoring of Wireless Electrophysiology and Memory Behavioral Test as a Tool to Study Hippocampal Neurogenesis

Brainwaves amplitude obtained from electroencephalography (EEG) has been well-recognized as a basis for cognitive capacity, memory, and learning on animals and humans. Adult neurogenesis mechanism is also linked to memory and learning improvement. Traditionally, researchers used to assess learning and memory parameters in rodent models by behavioral tasks. Therefore, the simultaneous monitoring of behavioral changes and EEG is particularly interesting in correlating data between brain activity and task-related behaviors. However, most of the equipment required to perform both studies are either complex, expensive, or uses a wired setup network that hinders the natural animals&#8217; movement. In this study, EEG was recorded with a wireless electrophysiology device along with the execution of a novel object recognition task (NORT). The animal&#8217;s behavior was monitored simultaneously by a video tracking system. Both recordings were analyzed offline by their timestamps which were synched to link EEG signals with the animal&#8217;s actions. Subjects consist of adult Wistar rats after medium-term environmental enrichment treatment. Six skull screw electrodes were fixed in pairs on both hemispheres over frontal, central, and parietal regions and were referenced to an electrode located posterior of the nasal bone. NORT protocol consists of exposing the animal to two identical objects for 10 min. After 2 h and 24 h, one of the objects was replaced with a novel one. Exploration time for each object was monitored by a behavioral tracking software (BTS) and EEG data recording. The analysis of the EEG synced with behavioral data consists of estimations of alpha and beta relative band power and comparisons between novel object recognition versus familiar object exploration, between three experimental stages. In this manuscript, we have discussed electrodes manufacturing process, epidural electrodes implantation surgery, environmental enrichment protocol, NORT protocol, BTS setup, EEG &#8211; BTS coupling for simultaneous monitoring in real-time, and EEG data analysis based on automatic events detection.

The protocol presented here provides information on the simultaneous electroencephalography (EEG) and behavioral assessment in real-time. We have discussed all steps involved in this protocol as an attractive solution for researchers in many fields of neuroscience, particularly in learning and memory areas.

المراقبة المتزامنة للفيزيولوجيا الكهربية اللاسلكية والاختبار السلوكي للذاكرة كأداة لدراسة تكوين الخلايا العصبية في الحصين

Brainwaves amplitude obtained from electroencephalography (EEG) has been well-recognized as a basis for cognitive capacity, memory, and learning on ...

Wireless Intramuscular EMG System for Locomotion Studies in Stroke Model Rats

A Real-Time Wearable Electromyography Measurement System for Small Animals

The intramuscular electromyography (EMG) measurement method for experimental animals has been implemented in various ways. Among these methods, tethering cables to external measurement devices can restrict the movement of experimental animals, while implantable devices may cause unwanted side effects due to the constant presence of a device with considerable size and weight. To address these issues, we propose a low-cost, wireless, detachable EMG measurement system and experimental procedure. This article focuses on the surgical installation of intramuscular wire electrodes with small connectors and the development of the wireless system. Notably, in this system, only the wire electrodes are inserted into the animal's body. Using this system, EMG measurements can be easily performed by attaching the circuit system to a connector installed on the animal's back, with real-time monitoring achievable on a laptop. The proposed method is explained in a detailed, step-by-step manner, followed by a demonstration involving the insertion of intramuscular electrodes into the hindlimbs of a rat. A treadmill experiment is conducted for a locomotion study, and the resulting electrophysiological signals are subsequently obtained and analyzed.

A protocol is presented for the installation and preparation of intramuscular electrodes, along with an animal-mountable, miniaturized measurement device for electromyography (EMG) analysis in locomotion studies. This system enables the wireless transmission of real-time EMG data for investigating locomotion recovery in stroke model rats.

The intramuscular electromyography (EMG) measurement method for experimental animals has been implemented in various ways. Among these methods, tethering ...

Engineering

Non-restraining EEG Radiotelemetry: Epidural and Deep Intracerebral Stereotaxic EEG Electrode Placement

Implantable EEG radiotelemetry is of central relevance in the neurological characterization of transgenic mouse models of neuropsychiatric and neurodegenerative diseases as well as epilepsies. This powerful technique does not only provide valuable insights into the underlying pathophysiological mechanisms, i.e., the etiopathogenesis of CNS related diseases, it also facilitates the development of new translational, i.e., therapeutic approaches. Whereas competing techniques that make use of recorder systems used in jackets or tethered systems suffer from their unphysiological restraining to semi-restraining character, radiotelemetric EEG recordings overcome these disadvantages. Technically, implantable EEG radiotelemetry allows for precise and highly sensitive measurement of epidural and deep, intracerebral EEGs under various physiological and pathophysiological conditions. First, we present a detailed protocol of a straight forward, successful, quick and efficient technique for epidural (surface) EEG recordings resulting in high-quality electrocorticograms. Second, we demonstrate how to implant deep, intracerebral EEG electrodes, e.g., in the hippocampus (electrohippocampogram). For both approaches, a computerized 3D stereotaxic electrode implantation system is used. The radiofrequency transmitter itself is implanted into a subcutaneous pouch in both mice and rats. Special attention also has to be paid to pre-, peri- and postoperative treatment of the experimental animals. Preoperative preparation of mice and rats, suitable anesthesia as well as postoperative treatment and pain management are described in detail.

Non-restraining EEG radiotelemetry is a valuable methodological approach to record in vivo long-term electroencephalograms from freely moving rodents. This detailed protocol describes stereotaxic epidural and deep intracerebral electrode placement in different brain regions in order to obtain reliable recordings of CNS rhythmicity and CNS related behavioral stages.

غير زجرية-EEG القياسات اللاسلكية: فوق الجافية والعميق داخل المخ EEG التجسيمي الكهربائي التنسيب

Implantable EEG radiotelemetry is of central relevance in the neurological characterization of transgenic mouse models of neuropsychiatric and ...

High-density Electroencephalographic Acquisition in a Rodent Model Using Low-cost and Open-source Resources

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network connectivity, are applicable to an expanding variety of questions in neuroscience. Performing these kinds of analyses in a rodent model requires higher electrode density than traditional screw electrodes can accomplish. While higher-density electroencephalographic montages for rodents exist, they are of limited availability to most researchers, are not robust enough for repeated experiments over an extended period of time, or are limited to use in anesthetized rodents.1-3 A proposed low-cost method for constructing a durable, high-count, transcranial electrode array, consisting of bilaterally implantable headpieces is investigated as a means to perform advanced electroencephalogram analyses in mice or rats.

Procedures for headpiece fabrication and surgical implantation necessary to produce high signal to noise, low-impedance electroencephalographic and electromyographic signals are presented. While the methodology is useful in both rats and mice, this manuscript focuses on the more challenging implementation for the smaller mouse skull. Freely moving mice are only tethered to cables via a common adapter during recording. One version of this electrode system that includes 26 electroencephalographic channels and 4 electromyographic channels is described below.

Instructions for the low-cost construction and surgical implantation of a chronic transcranial high-density electroencephalographic montage into mice are provided. Signal recording, extraction, and processing techniques are also described.

عالية الكثافة الكهربي شراء في القوارض نموذج باستخدام منخفضة التكلفة والمصدر المفتوح الموارد

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network ...

The Pilocarpine Model of Temporal Lobe Epilepsy and EEG Monitoring Using Radiotelemetry System in Mice

Temporal lobe epilepsy (TLE) is a common neurological disorder in adulthood. For translational studies of chronic epilepsy, pilocarpine-induced status epilepticus (SE) is frequently selected to recapitulate spontaneous recurrent seizures (SRS). Here we present a protocol of SE induction by intraperitoneal (i.p.) injection of pilocarpine and monitoring of chronic recurring seizures in live animals using a wireless telemetry video and electroencephalogram (EEG) system. We demonstrated notable behavioral changes that need attention after pilocarpine injection and their correlation with hippocampal neuronal loss at 7 days and 6 weeks post-pilocarpine. We also describe the experimental procedures of electrode implantation for video and EEG recording, and analysis of the frequency and duration of chronic recurrent seizures. Finally, we discuss the possible reasons why the expected results are not achieved in each case. This provides a basic overview of modeling chronic epilepsy in mice and guidelines for troubleshooting. We believe this protocol can serve as a baseline for suitable models of chronic epilepsy and epileptogenesis.

This manuscript describes a method of inducing status epilepticus by systemic pilocarpine injection and of monitoring spontaneous recurrent seizures in live animals using a wireless telemetry video and electroencephalogram system. This protocol can be utilized for studying the pathophysiologic mechanisms of chronic epilepsy, epileptogenesis, and acute seizures.

نموذج Pilocarpine صرع الفص الصدغي ورصد EEG باستخدام نظام راديوتيليميتري في الفئران

Temporal lobe epilepsy (TLE) is a common neurological disorder in adulthood. For translational studies of chronic epilepsy, pilocarpine-induced status ...

Medicine

Analyzing Long-Term Electrocardiography Recordings to Detect Arrhythmias in Mice

Arrhythmias are common, affecting millions of patients worldwide. Current treatment strategies are associated with significant side effects and remain ineffective in many patients. To improve patient care, novel and innovative therapeutic concepts causally targeting arrhythmia mechanisms are needed. To study the complex pathophysiology of arrhythmias, suitable animal models are necessary, and mice have been proven to be ideal model species to evaluate the genetic impact on arrhythmias, to investigate fundamental molecular and cellular mechanisms, and to identify potential therapeutic targets.
Implantable telemetry devices are among the most powerful tools available to study electrophysiology in mice, allowing continuous ECG recording over a period of several months in freely moving, awake mice. However, due to the huge number of data points (&gt;1 million QRS complexes per day), analysis of telemetry data remains challenging. This article describes a step-by-step approach to analyze ECGs and to detect arrhythmias in long-term telemetry recordings using the software, Ponemah, with its analysis modules, ECG Pro and Data Insights, developed by Data Sciences International (DSI). To analyze basic ECG parameters, such as heart rate, P wave duration, PR interval, QRS interval, or QT duration, an automated attribute analysis was performed using Ponemah to identify P, Q, and T waves within individually adjusted windows around detected R waves. 
Results were then manually reviewed, allowing adjustment of individual annotations. The output from the attribute-based analysis and the pattern recognition analysis was then used by the Data Insights module to detect arrhythmias. This module allows an automatic screening for individually defined arrhythmias within the recording, followed by a manual review of suspected arrhythmia episodes. The article briefly discusses challenges in recording and detecting ECG signals, suggests strategies to improve data quality, and provides representative recordings of arrhythmias detected in mice using the approach described above.

Here we present a step-by-step protocol for a semiautomated approach to analyze murine long-term electrocardiography (ECG) data for basic ECG parameters and common arrhythmias. Data are obtained by implantable telemetry transmitters in living and awake mice and analyzed using Ponemah and its analysis modules.

تحليل تسجيلات تخطيط كهربية القلب على المدى الطويل للكشف عن عدم انتظام ضربات القلب في الفئران

Arrhythmias are common, affecting millions of patients worldwide. Current treatment strategies are associated with significant side effects and remain ...

<meta charset="utf8"></head><body>تسجيلات مخطط كهربية الدماغ / تخطيط القلب المستمرة في الأرانب باستخدام وضع القطب الكهربائي تحت الجلد

Surgical Implant Procedure and Wiring Configuration for Continuous Long-Term EEG/ECG Monitoring in Rabbits

A multi-system approach that includes the continuous collection of electroencephalogram (EEG) and electrocardiogram (ECG) recordings facilitates a comprehensive assessment of electrical activity in the brain and heart, particularly leading up to and surrounding episodic events. Building on our previous protocol that facilitates the collection of intermittent EEG/ECG recordings from conscious restrained rabbits, we developed a protocol for the collection of continuous EEG/ECG recordings from unrestrained rabbits. This new method enables high-quality 24/7 recordings in the housing cage, which captures the normal range of physiological states and enables the rabbits to move, eat, drink, and sleep freely. It enables comprehensive assessments of the prevalence, incidence, and susceptibility to EEG/ECG abnormalities, seizures, arrhythmias, and sudden death. This procedure involves the surgical placement of subdermal electrodes and the design and manufacturing of a robust wiring system that is impervious to damage by the rabbits. The surgical procedure includes two incisions and the sub-dermal tunneling of nine electrodes and wires that exit through a custom-made port. The external connector attaches to a wire harness that includes an electrical swivel, which allows for&#160;free range of rabbit motion throughout its cage. Additionally, the wires are enclosed in a metal sheath suspended by a retractor cable from the ceiling of the rabbit&#39;s cage. The wires are then connected to an amplifier/digitizer for the acquisition of high-quality continuous EEG/ECG recordings.

<meta charset="utf8"></head><body>إجراء الزرع الجراحي وتكوين الأسلاك للمراقبة المستمرة لمخطط كهربية الدماغ / تخطيط القلب على المدى الطويل في الأرانب

The study outlines a protocol for the design, manufacturing, and placement of a novel continuous EEG/ECG recording system in rabbits. This hard-wired system allows for continuous EEG/ECG recordings from nine distinct electrodes on the head and chest, which facilitates comprehensive assessments of electrical activity in the brain and heart.

على المدى الطويل رصد EEG المستمر في القوارض الصغيرة نماذج من الأمراض البشرية عن طريق نظام عصر الارسال اللاسلكي

Summary

Explore More Videos

PLAYLIST