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* 这些作者具有相同的贡献
该研究概述了在兔子中设计、制造和放置新型连续 EEG/ECG 记录系统的方案。这种硬接线系统允许从头部和胸部的 9 个不同电极连续记录 EEG/ECG,这有助于全面评估大脑和心脏的电活动。
包括连续收集脑电图 (EEG) 和心电图 (ECG) 记录的多系统方法有助于全面评估大脑和心脏的电活动,特别是导致和周围的发作事件。基于我们之前有助于从有意识的束缚兔子那里收集间歇性 EEG/ECG 记录的协议,我们开发了一种从不受约束的兔子那里收集连续 EEG/ECG 记录的方案。这种新方法可以在笼子里进行高质量的 24/7 记录,从而捕捉到正常的生理状态范围,使兔子能够自由移动、进食、饮水和睡眠。它能够全面评估 EEG/ECG 异常、癫痫发作、心律失常和猝死的患病率、发生率和易感性。该程序涉及皮下电极的手术放置以及设计和制造不受兔子损坏的坚固布线系统。外科手术包括两个切口和九个电极和电线的皮下隧道,这些电极和电线通过定制的端口引出。外部连接器连接到包括电动旋转接头的线束上,允许兔子在整个笼子中自由活动。此外,电线被封闭在金属护套中,金属护套由牵开器电缆悬挂在兔笼的天花板上。然后将电线连接到放大器/数字化器,以采集高质量的连续 EEG/ECG 记录。
我们之前开发了一种方案来收集兔子的急性 (< 5 小时) 视频/EEG/ECG 记录。它涉及使用 9 个皮下脑电图和心电图针电极,将兔子放置在约束器中,以及研究者在整个记录过程中密切监测兔子1。虽然该系统提供高质量的视频/EEG/ECG 记录,但它有几个限制。心律失常、癫痫发作和其他 EEG/ECG 异常可能由各种生理和环境基质触发,因此在进行间歇性记录时可能会错过这些事件。因此,该记录平台无法促进对兔子全天、各种生理状态或正常饲养环境中的神经心脏电功能进行全面和准确的评估。
连续视频/EEG/ECG 监测对于评估各种生理状态下的心脏和神经元电功能非常重要。它有助于准确评估癫痫样活动和心律失常的患病率和发生率,以及围绕发作性事件的多系统变化的一致性和进展。例如,自主神经功能的昼夜节律波动,以及压力和活动介导的自主神经变化,会极大地影响心率和心电图指标,并可能触发心律失常 2,3。在某些类型的癫痫(例如,青少年肌阵挛性癫痫)中,癫痫发作更可能发生在睡眠期间或醒来后 1-2 小时内4。睡眠期间大脑电活动的动态变化会影响癫痫发作的易感性、起源和传播5。
压力、活动和运动癫痫发作会导致肌肉伪影和电极移位,从而影响录音的质量和稳定性。特别是,在促惊厥研究期间,兔子会出现肌阵挛性、阵挛性、强直性和阵挛性强直性癫痫发作。强直期涉及颈部的不自主伸展,这可能会使针电极脱落,从而在实验的关键阶段中断信号。因此,涉及 pin 电极的临时系统具有必须解决的关键限制。此外,由于兔子处于束缚器中,因此很难记录运动表现的全部范围。
因此,当动物处于正常的无拘无束环境中时,开发一种植入电极以进行长期连续和稳定的多系统记录的程序非常重要。这将有助于在各种生理状态下和响应环境触发因素时进行详细评估。它对于捕获罕见的剧集事件也很有价值。由于该设置在记录期间不需要研究者在场,因此它提高了研究平台的效率和通量。它还最大限度地减少了人们打扰兔子的频率。最后,由于该程序允许动物在整个录制过程中留在自然的住房环境中,因此它提高了兔子的生活质量并改善了动物的整体福利。
该研究概述了在兔子中设计、制造和放置新型连续 EEG/ECG 记录系统的方案。该协议得到了纽约州立大学上州医科大学机构动物护理和使用委员会 (IACUC) 的批准。遵循所有 IACUC 关于动物福利、手术指南和研究终点的要求。纽约州立大学上州分校实验动物研究系的研究人员和教职员工定期进行福利检查和一般护理。任何受伤、不适、感染或不良反应都会立即处理。
1. 植入式电极组件的结构
2. 线束组装
3. 外科手术
4. EEG/ECG 测量
使用这种手术技术,手术期间或手术后没有任何死亡病例。存在感染和伤口愈合不完全的风险,特别是如果兔子在切口部位抓挠或咬伤。术前/术后使用抗生素,用一块干燥的无菌纱布覆盖切口,并为兔子穿上背心,有助于保护手术部位并更好地愈合。所有记录都在兔子的标准笼子里进行,这是用于动物设施中所有兔子的连续笼子。无需修改笼子?...
我们提出了生成定制线束、内部制造植入物以及 EEG/ECG 电极、电线和端口的无菌植入程序的详细协议。这种设置有助于以高效、安全和经济可行的方式收集连续、高质量的 EEG/ECG 记录。该协议生成了一个系统,其中脑电图和心电图数据都可以在兔子中收集,而无需约束器或持续监督。连续的长期 EEG 和 ECG 记录有助于深入了解白天和黑夜、特定生理状态下的神经心脏电功?...
作者没有什么可披露的。本手稿中包含的部分信息也出现在第一作者的硕士论文 (Laura Williams) 中,并获得了适当的许可。
我们要感谢 DVM 博士 Pradeep Dumpala、硕士 Sarah Blair 以及纽约州立大学上州医科大学的饲养人员,感谢他们对照顾兔子的奉献和关注。NIH-NINDS (1R61NS133273),纽约州立大学上州医科大学药理学系
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3:1 heat shrink wrap with adhesive | N/A | Wirefly | Adhesive lined polyolefin tubing designed to shrink 1/3 diameter when heated. Isolate electrodes when connecting wires and plugs, connecting pieces of the wire harness together |
Absorbent Pads | - | any | Absorbent pads for Fluid collection |
BD E-Z Scrub 116 Surgical Scrub Brush/Sponge | 371163 | BD E-Z Scrub | 3% PCMX Surgical Scrub Brush/Sponge To scrub prior to operating for aseptic technique |
Biopsy Punches | 1315 | ARGENT, McKesson | 6 mm circular cutting blade for circular incision for port |
Buprenorphine | - | - | 0.3 mg/mL Buprenorphine For post-operative pain control |
Butt connectors | X003C7S38P | SVAAR | Tinned copper butt splice 26-22 AWG non-insulated butt connectors Connecting carbon fiber wires from the electrodes to the plug |
Cautery Pen | https://jorvet.com/product/cautery-kit-accessories/ | Jorgensen Laboratories, Inc. | Hand-held Bovie Cautery Pen For controlling bleeding |
Coaxial cable through-wall bushing | COAX BUSH WH | Commercial Electric | Plastic bushing with 6.9mm inner diameter opening and 1cm+ post Wire port |
Cohesiant Wrap | https://healthypets.com/vetone-cohesiant-wrap-blue-2x5yd/ | AmerisourceBergen | 4in x 5yd self-adherent wrap For post-operative wound protection |
Disposable Scalpel with Handle | https://www.securos.com/ | Securos Surgical AmerisourceBergen | Sterile disposable scalpels For making incisions |
Electrical Slip Ring | Taidacent | High Speed Ball Conductive Slip Ring 12 way 2A Collector ring rotary joint rotary connector, Electrical slip ring to allow free movement of animal without binding up the wire harness | |
Eye lube pro | https://domespharma.us/eye-lube-pro-detailer-final-v6/ | Sentrx | Lubricating Gel Prevents eye drying/damage during anesthesia |
GLUture | 503763 | World Precision Instrument | Topical Tissue Adhesive For closure of incision sites |
Isoflurane | ANADA # 200-129 | Isospire | Isoflurane For anesthesia |
Isopropyl alcohol | 500205 | VETone | 70% isopropyl alcohol Topical antiseptic |
Jet Liquid | 1403 | Lang Dental Mfg. Co., Inc. | Fast curing acrylic resin liquid Dental acrylic resin liquid for sealing the bushing and the wires for the wire exit port. Also used to seal the port to the skin. |
Jet Tooth Shade Powder | 1420 | Lang Dental Mfg. Co., Inc. | Fast curing provisional crown and bridge acrylic resin powder. Dental acrylic powder for sealing the bushing and the wires for the wire exit port. Also used to seal the port to the skin. |
Ketamine | - | - | 100 mg/mL Ketamine For sedation |
Metal shower sheathing | HOS-960M | Waterpik | Ultra-Flexible Replacement Metal Shower Hose, Extra Long for Handheld Shower Heads, 96-inch, Chrome Metal sheathing for wire harness |
MR Conditional/CT Electrodes Array and Extension Set | MRQW32415 | RhythmLink | Quick connect system with male-female plugs and 8 leads. Plugs used for port-wire harness connection. Wires and DIN connectors used for the wire harness |
Polypropylene Blue Monofilament Sutures | P8665 | SECUROPRO | 3-0, FS-2, 18” reverse cutting suture. Close any surgical incisions |
Retractor cable | 0487-013 | West Coast Manufacturing Company | Industrial Retractable Reel with 48" Stainless Steel Cable, Steel Bracket Back, Chrome Front, 8 oz. Retraction, Plastic Hose Clamp. Pulls excess wire harness up and away from animal |
Rubber gasket | E-3603 NSF-51 | Saint Gobain | Clear rubber tubing cut to 1.5 cm width. Gasket for protection/maintaining a seal. |
Small Webb Electrodes | SWEBB1215 | RhythmLink | 6mm, flat disc [WEBB*] electrode, silver-chloride, wire, Subdermal electrodes |
Sterile Latex Surgical Gloves | 10122 | AmerisourceBergen | Sterile Latex Gloves, Powder-Free, Donned for sterile surgical technique |
Sterile marker | DYNJSM01 | Medline | Sterile Marker, Mark incision/electrode sites |
Sterile surgical drapes with adhesive | - | any | Sterile surgical drapes with adhesive strip on one side, Create a fixed sterile field |
Veterinary anesthesia masks | - | any | Plastic cones with rubber gaskets to seal over rabbit’s face. Various sizes. Delivery of inhaled anesthesia |
Veterinary Betadine Surgical Scrub | NDC 67618-154-16 | Betadine | Povidone-iodine, 7.5%, Antiseptic Sudsing Skin Cleanser |
Xylazine | - | - | 100 mg/mL Xylazine, For sedation |
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