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

עבודה זו מומנה באמצעות המכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ R43 / R44 NS064661.

בצע את ההנחיות מוסדיות לטיפול בבעלי חיים לעיקור כלי כירורגי, ולשנות את הפרוטוקול כנדרש בכדי לעמוד בהנחיות ולקבל אישור על ידי הוועדה מוסדי הטיפול בבעלי חיים ושימוש של המוסד שלך (IACUC). 1. הכנת כירורגי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנקות ולהכין את המשדר כדי להבטיח ניתוח בטוח וסטרילי. הסר את המשדר מהאריזה האנטי-סטטית שלה וגם ספריי או לטבול באתנול 70%. משדר שטיפה עם תמיסת מלח סטרילית ומקום בין ספוגים גפן סטרילי ספוגים בתמיסת מלח סטרילית או לשמור שקוע בתמיסת מלח סטרילית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאסוף ולעקר את הכלים הנדרשים לניתוח; החיטוי קיטור לעיקור. ראה טבלה של חומרים וריאגנטים לרשימה של כלים כירורגיים. </li></ol> 2. השתלה כירורגית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים בעלי חיים ולשמור על הרדמה על פי פרוטוקול שאושר על-IACUC. בייזום ובמהלך surגרי לבדוק רפלקס הבוהן קמצוץ כל 15 דקות. חוסר התגובה מציין רמה מספקת של הרדמה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגורים, להשתמש בהרדמה על ידי isoflurane (4%) עם O 2 (100%). למבוגרים, להשתמש קטמין (100 מ&quot;ג / קילוגרם) עם xylazine (10 מ&quot;ג / קילוגרם). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן עמדה במסגרת stereotaxic. מניחים את הטיפים אוזן בר בmeatus השמיעתי. מוגזם אל תהדקו ברים אוזן כגולגולת רכה מאוד בגורי חולדה צעירים. אבטח את חרטומו הרדמה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור חמים לבעלי החיים במהלך ניתוח על ידי הצבתו על כרית החימום מוגדרת 37 מעלות צלזיוס. בבעלי חיים מבוגרים, להחיל סיכה משחה לעיניו של בעל החיים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעקר אתר חתך ולשמור על שדה ניתוח סטרילי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספוגית הקרקפת עם יישומים לסירוגין של 70% אתנול ו בבטאדין. התחל במרכז הקרקפת ולעשות מעגלים יותר ויותר רחבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כסה את בעל החיים עם וילון ולנהל את הניתוח על בעלי חיים עטופים. לשמור על Steriתחום כירורגית le ידי המצפה את ההגדרה כירורגית בסדינים מעוקרים, ציוד תרסיס עם אתנול 70%. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ללבוש כפפות מנתחים סטרילית ושמלה (או כפי שנדרש על ידי המוסד). כדי לסייע לשמור על שדה סטרילי, להשתמש עוזר כירורגית. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עושה חתך בקרקפת של החיה מעט מאחורי העיניים לאורך קו האמצע, כ 2 סנטימטר. היזהר בעת החדרת האזמל כגולגולת היא עדיין רכה מאוד בגורי חולדה צעירים. ביצוע חתך בודד כל כך החתך מדמם פחות, ומרפא מהר יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשוף את הגולגולת. הכן אזור נקי ויבש על מנת למקסם את הקשר בין המשדר ועצמות הגולגולת. השתמש קליפים פרצה לתפוס קרקפת. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> משכו בעדינות את הקרקפת מקו האמצע בארבע פינות. חפש אתרים אנטומיים כגון גבחת ומבדה בגולגולת. עצמות גולגולת זכרו לא התמזגו בבעלי חיים בגיל זה. השתמש באטלס פקסינוס של קואורדינטות stereotaxic למצוא את המיקום הנכון לחור בר. </li></ol&gt; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בכלי Dremel סוג עם מקדח בר-סוג. צור שני חורים בר בעמדות הקלטה רצויה עם החורים גדולים יותר מלהיות 300 מיקרומטר בקוטר. מניחים את החור בר לאלקטרודה ההתייחסות על המוח הקטן מאחורי מבדה של הגולגולת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שהחוטים במכשיר מיושרים עם החורים בר. אם חוטי אלקטרודה אינם מיושרים, זיהום דבק של אלקטרודות עשוי, ויגרום לאות עניה. כדי ליישר את החוטים, לבדוק את ההתאמה של המשדר ועדינות לכופף אלקטרודות בשורה על האתרים המיועדים לחורים בר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חתוך מוביל אלקטרודה. השתמש במספריים כירורגית כדי לקצץ את האלקטרודות לאורך הרצוי. עומק אלקטרודה הוא חשוב לסוג של הקלטה הנדרש לניסוי (כלומר, למקם את האלקטרודות מעל דורה להקלטות EEG, או להשתמש בקואורדינטות stereotaxic למבנים במוח שהוגדרו). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בנדיבות להחיל cyanoacrylate על הבסיס לא משדרo לכסות את האזור והקפד להימנע מציפוי אלקטרודות. דבק cyanoacrylate הוא מבודד חשמלי, זיהום אלקטרודות עם דבק יגרום שום אות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם הקלטה ממבני מוח עמוקים, הר משדר על בעל הצינורית ולמקם אותו בזרוע stereotaxic לשליטת Z- ציר. מנמיכים את המשדר באמצעות זרוע stereotaxic לנכס עומק ומניח ג&#39;ל cyanoacrylate סביב משדר. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גולגולת ביסודיות יבשה לפני הנחת משדר כדי להבטיח אג&quot;ח דבק חזק. החל משדר מצופה cyanoacrylate לגולגולת. דואג ליישר אלקטרודות עם מקביל חורים בר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נסה להימנע ממבנים של כלי דם גדולים מזיקים. החזק את המשדר במקום עם לחץ קל לדקה אחת. השתמש לחץ קל כדי ליצור קשר חזק בין המשדר והגולגולת. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל cyanoacrylate נוסף, מספיק כדי לאטום ממשק משדר / גולגולת לחלוטין. כדי להבטיח AGOOD כושר וקשר חזק, למקסם את שטח הפנים של הדבק שקשר הגולגולת. החל דבק cyanoacrylate במעגל סביב המשדר, כדי לוודא שהן הגולגולת והקיר של המשדר מכוסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל מאיץ כימי (0.1 מיליליטר) באמצעות מזרק סביב cyanoacrylate בבסיס של המשדר המושתל. השתמש במשורה מאיץ, נזהר שלא יחולו על רקמות סמוכות. הערה: האצה כימית של ריפוי cyanoacrylate מבטיחה כי הקשר החזק בין המשדר והגולגולת נוצר במהירות. מאיץ cyanoacrylate שימושי לריפוי מהיר של דבק, אך לא הכרחי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את המאיץ על ידי שטיפת האזור ביסודיות עם תמיסת מלח סטרילית. מאיץ cyanoacrylate עלול לגרום לגירוי רקמות אם לא שטף מאזור החתך. לשטוף את האזור, למלא מזרק 1.0 מיליליטר עם תמיסת מלח סטרילית ולהשקות את האזור באמצעות מחט מזרק. בדרך כלל 0.5 מיליליטר של תמיסת מלח הוא מספיק כדי לשטוף אתהמאיץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לתפור את העור סביב הבסיס של המשדר, אך אינו מכסה את המשדר. לראש משדר חייב להיות מעל העור להעביר ביעילות אותות עצביים. עור צריך להיות הדוק למדי סביב משדר והדבק סביב היחידה. השתמש Vicryl או תפר משי (חוט רך); עור בבעלי חיים בוגרים הוא רך ונפגע בקלות אם לא נעשה שימוש בתפרים רכים. לבעלי חיים בוגרים, להשתמש בכל חומר תפירה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר בעלי חיים ממסגרת stereotaxic ומקום על שמיכה מחוממת להתאוששות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא בעלי החיים הם חמים (37 מעלות צלזיוס) ואמבולטורי (כלומר, התאוששו לחלוטין) לפני ההחזרה לסכר. ודא כי בעל החיים הוא התייבשות על ידי צובט את העור על הגב של החיה (אם בעל החיים הוא מיובש, העור יישאר מעוות). אם בעל חיים הוא מיובש, לנהל הזרקה תת-עורי של חיץ רינגר יונק. אל תשאירו את בעלי החיים ללא השגחה עד שהוא חזר להכרה מספיק כדי לשמור עלכיבה sternal. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהל עצירות (0.05 מ&quot;ג / קילוגרם) לבעלי חיים לטיפול בכאב לאחר ניתוח והזרקה תת עורית של 0.1-מיליליטר bupivacaine סביב אתר ההזרקה. הערה: מהתחלה ועד סוף ההליך כולו אמור להסתיים ב5-10 דקות לבעלי חיים בגיל זה (יום לידה 6). זמן כירורגי עשוי להימשך זמן רב יותר לבעלי חיים מבוגרים. </li></ol></li></ol> 3. טיפול והשיכון הערה: סכרים מסוימים עשויים שלא לסבול גורים מושתלים עם המכשיר. סכרים ייתכן שיהיו הצורך נבחרו שסובלניים. זה מקובל לסכר להעביר גורים סביב הכלוב על ידי להרים אותם על ידי המשדר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שבעלים חיים נגמלים, ביחידים ביתם, כדי למנוע את הסרת ההתקנים מבן הזוג בכלוב שלהם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים בעלי חיים על ידי מנה הקטלנית של pentobarbital (25 מ&quot;ג / קילוגרם) או isoflurane (בצנצנת פעמון) כאשר סימני המצוקה נוכחים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימו לב, כמה כלובי דיור חיה עם מוסיף חוט רשאי היתרfere עם המשדרים המושתלים. הקפד לבדוק את הגובה של להכניס את החוט לוודא כי בעלי חיים לא יכולים לקבל את המשדר נתפס בין &#39;הברים&#39; של להכניס את החוט. יש להתייעץ עם הווטרינר שלך לעזרה. </li></ol> 4. ההקלטה EEG <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את החיה בכלוב על ידי עצמו או שיתוף שוכנו עם המלטה והסכר. עם זאת, מקום אחד בלבד הושתל בבעלי חיים בכלוב אחד. אל תשאירו גורים לבד בתא ההקלטה במשך יותר מ 2 שעות. צג בעלי החיים לסימני מצוקה והתייבשות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את אספקת החשמל המסופקת לבסיס המקלט ולאמת את נורית ההפעלה מוארת. חבר את בסיס המקלט לנתוני מערכת רכישה באמצעות כבלים (כידון ניל-Concelman) BNC. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את כלוב בעלי החיים על גבי בסיס המקלט (איור 2). אור &quot;האות&quot; צריך להאיר מצביע על משדר זוהה. הנתונים עשויים להיות מוקלטים עכשיו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> To נתוני שיא, לחבר את בסיס המקלט לממיר אנלוגי לדיגיטלי ולחבר את ממיר למחשב (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את קצב הדגימה של ההקלטה. להבטיח נתונים נדגם כראוי. בחר שיעור לפחות 250 הרץ דגימה (500 הרץ המומלץ) להקלטה (רוחב פס של המשדר הוא .1-100 הרץ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור את הנתונים דיגיטליים ולנתח באמצעות חבילות תוכנה לעיבוד אות כגון Matlab. </li></ol> 5. EEG ניתוח - כללי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע FFTs (התמרות פורייה מהירה) כדי להפוך את נתוני ה- EEG זמניים לתחום התדר של 0-100 הרץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע הערכה של צפיפות הספקטרלית כוח (PSDs) מFFT באמצעות 256 מגזרים האן-חלון המבוססת על שיטת וולש והמנורמלת על ידי 10 x 10 להיכנס (PSD). ספקטרום כוח להראות את התדרים הספציפיים ששולטים באות EEG על פני תקופת הזמן הרצויה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נתוני קבוצה על פני בעלי חיים על ידי לקיחת הממוצע של PSD מכל חיהעל טיפולים בהתאמה זמן. צור מרווחי ביטחון של 95% על ידי 1.96 x ממוצע (PSD) / שורש הריבועי (n) כאשר n הוא מספר בעלי החיים (עקבות PSD). עלילה מרווחי ביטחון הממוצע ו -95% מהנתונים כדי להפיק דוח הכמותי של כל התוכן בתדירות של EEG על פני קבוצות של בעלי חיים כגון השוואת קבוצות שטופלו לעומת קבוצות ביקורת. </li></ol> (HI) פרוטוקול דגם 6. Perinatal היפוקסיה-איסכמיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים את P6 - 7 גור ​​חולדה בהרדמה isoflurane (4% עם 100% O 2) על ידי הצבת בעלי החיים בתיבת הרדמה (תיבה עם קלט ממאדה הרדמה). בייזום ובמהלך הניתוח לבדוק הבוהן קמצוץ רפלקס כל 15 דקות. חוסר התגובה מציין רמה מספקת של הרדמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את הגור על הגב שלה, לחשוף את הצוואר ולשפשף עם יישומים לסירוגין של 70% אתנול ו בבטאדין 10%. חזור לשפשף אתנול / בטאדין 3 פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעשות חתך 1 סנטימטר בעור של הצוואר עם יםcissors על קו האמצע של הצוואר. הרם את העור עם מלקחיים ולעשות חתך במספריים. יש להיזהר שלא לחתוך את רקמת השריר בעת ביצוע החתך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשתמש בטכניקה לנתיחה בוטה לחשוף עורק הראשי. כדי לבצע נתיחה בוטה, להשתמש בשני זוגות של מלקחיים בוטים-האף. הכנס את הטיפים לרקמות ולתת פעולת האביב של המכשיר כירורגי להפיץ את הרקמה. חזור על פעולה עד העורק הראשי חשוף. זהה את העורק הראשי בצבע אדום בהיר והנוכחות של דופק גלוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עורק תרדמה נפרד מהעצב התועה באמצעות מלקחיים בוטים. הכנס את קצו המלקחיים הבוטה בין העורק והעצב. שחרר את המלקחיים ולתת פעולת אביב הכלי להפריד את הצוואר מהעצב התועה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פרצת מקום מלחציים 4-5 גזרי מ&quot;מ בעורק הראשי. יש להיזהר שלא לפגוע בעורק עם מלחציים על ידי הימנעות תנועות מהירות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצרוב את העורק הראשי בין מלחציים הפרצה. ללצרוב את העורק, לגעת בעורק בין מלחציים עם קצה cauterizer חם. לאחר העורק הוא חתך, להבטיח את שני הקצוות צרובים כראוי כדי למנוע דימום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את מהדק, לסגור את החתך בצוואר עם 3 תפרים. לתפור רק את העור, לדאוג שלא תפר את רקמת השריר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר לבעלי החיים להתאושש במשך שעה 1. לפקח נשימה של בעלי החיים ודימום מהצוואר. אם הדימום הוא בהווה, אל תחשוף את בעלי החיים לHI (שלב 6.10). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את החיה בחדר בטמפרטורה מבוקרת על 37 מעלות צלזיוס וברציפות להציג 8% 2/92% תערובת N 2 O לתוך התא לשעה 2. </li></ol>

<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>

בני הזוג. יש לי Lehmkuhle ודודק אינטרס כלכלי בEpitel, Inc, מעצבים של מערכת הקלטת biopotential האלחוטית אפוק.

זה יכול להיות מאוד יקר לבצע הקלטות electrographic לטווח ארוך בדגמים קטנה-חיה של מחלה. על ידי הסתמכות על מעגלים חשמליים פשוטים והדגשת צריכת הספק נמוך, הצלחנו ליצור מערכת משדר (איורים 1 ו -2) שמפחיתה את העלות של ניסויי ניטור ארוך טווח. העלות הכוללת של ניסוי ניטור 6 חודשים יכולה להיות נמוכה כמו 470 $, בתוספת העלות של בעלי החיים (~ 1.5 $ החיה אש&quot;ל, $ 200 משדר). הגודל הקטן של המשדר מאפשר הקלטות רציפות ללא הפרעות electrographic בקטנים-בעלי חיים, מודלים פרה-קליניים של מחלה אנושית, אשר קשות מאוד להשיג עם מערכות מבוססות תדר רדיו קשור או אלחוטיות הקלטה (איור 4). לבסוף, הטבע רכוב הגולגולת של המשדר מפחית את זמן ניתוח ולחץ על בעלי החיים, כי אחר יכול להתפשר ניסוי. כאן, אנו מציגים ניסויי הוכחה של עיקרון משלושה הבדלמודלים erent ניסיוניים של התקפים: סביב הלידה היפוקסיה-איסכמיה 13, 27, 28 בגור חולדה (איור 4), אפילפטיקוס המושרה DFP מצב (איור 5) והתקפים במודל גנטי-induced של מומים לב וכלי דם העמוקים (איור 6). אולי ההיבט הקריטי ביותר לקבלת הקלטות electrographic ללא חפץ, לטווח ארוך הוא כדי לוודא גישת אלקטרודה חסרת מעצורים לאזור בקליפת המוח של עניין (איור 4-6). זה כולל את האלקטרודה התייחסות / מכנה המשותפת. במיוחד קריטי הוא מצרף את המשדר לגולגולת ליישומי EEG אפידורל. במהלך תהליך זה, ניתן בטעות מעיל קצה אלקטרודות עם cyanoacrylate ניתנו האורך קצר מאוד של אלקטרודות. ציפוי אלקטרודות בcyanoacrylate יכול להחליש את אותות EEG או לחלוטין בודד אותם בתרחיש הגרוע ביותר. כמו כן, חוסר ב חיבור חשמלי טובetween התייחסות / מכנה משותף והמוח של החיה ימנע פעולה נכונה של מגבר ההפרש במשדר, וכתוצאה מכך חשמלי פלט אות &quot;רועש&quot;. לעתים קרובות, לאחר ניתוח, יכולים להיות בסכנת אותות באיכות טובה עד 48 שעות בשל בצקת סביב החורים בר בגולגולת. כבצקת שוככת, אותות, בדרך כלל, לשפר. זה יכול להימנע על ידי הצבת אלקטרודות על פני השטח של הגולגולת בלי חורים בר. ההשלכות של תהליך זה גדלו פוטנציאל למעייל אלקטרודות עם cyanoacrylate, צמצמו פעילות בתדירות גבוהה בשל המאפיינים נמוכים לעבור החשמליים של עצם הגולגולת, והפוטנציאל לבודד את רעש התייחסות / מכנה המשותף טיוח באותות חשמלי. מיקום נכון תרגול של אלקטרודות ניתן לעשות עם פיסה דקה של עץ או פורניר המחקה את העובי של גולגולת העכבר או חולדה. התוצאות שהוצגו בכתב היד הזה ממחישות את קואהlity של הקלטות שניתן להשיג באמצעות טכנולוגיה אלחוטית טלמטריה. השתלה כירורגית בשיטה המתוארת במסמך זה יכול לקחת קצת כמו 10 דקות, תלוי במורכבות של הניתוח. לגישה ניתוחית למבני מוח עמוקים, כגון אזור CA1 של ההיפוקמפוס, עדיף לצרף את המשדר לmicromanipulator רכוב על מסגרת stereotaxic. Micromanipulator יספק מנתח עם הדיוק להשתיל את המשדר לפי קואורדינטות stereotaxic פורסמו באטלס של עכבר והחולדה 29 30 המוחות. ניתן לעשות זאת פשוט על ידי tacking חתיכת צינור מזרק למשדר עם cyanoacrylate ולאחר מכן ההרכבה המזרק בmicromanipulator. שליטת micromanipulator של x, y, z וקואורדינטות תספק יציבות נוספת בעת התקנת משדר לגולגולת לפני תפירת העור סגור. התוספת של ברגי עצם סביב PErimeter של המשדר יכול לעזור לעגן את המשדר לגולגולת, למרות שהם לא הכרחיים. ברגי עצם יכולים להיות יעילים, לעומת זאת, בדגמים מסוימים של בעלי חיים של התקפי אפילפסיה ו, כגון חולדה הבוגרת שטופלה ליתיום-pilocarpine. בעלי חיים אלה נוטים להיות התקפים עוויתי ספונטניים עם פעילות מוטורית אינטנסיבית שעלולה לגרום נזק למשדר במהלך ההתקף. מורכבות נוספות ניתן להוסיף לניסויים אלה. לדוגמא, משדר תואם מודלים רבים ושונים של פגיעה מוחית טראומטית, כגון השפעת קליפת המוח מבוקר 31. העמידות של מכשיר משדר נבדקה על ידי השתלת חיות עם משדרים בP7, ולאחר מכן שיכונם במתקן בעלי החיים. לאחר 12 חודשים, רוב השתלים נותרו על כנן בגולגולת. כאשר בעלי החיים היו מורדמים, הגולגולות נראים נורמלי והמשדר היה מוטבע בעצמות הגולגולת, הדורש כוח משמעותי כדי לחלץ אותו. היזהר בעת מבני מוח עמוקים<html> הם למדו; כמוח גדל, ואלקטרודות להישאר נייחות, עמדתו הסופית של אלקטרודות שניתן הייתה לצפות לשינוי. לטכניקות המתוארות כאן, אלקטרודות הוצבו בדרך כלל מעל הדורה, שאיפשר גם את המוח והגולגולת לגדול ולאלקטרודות להישאר בעמדות המקוריות שלהם. הגורם המגביל בכמה זמן ניתן להשתמש במשדר הוא בגודל הסוללה (כלומר עד שהסוללה נגמר). עיצוב עצמאי מונוליטי (כלומר משדר מוטבע באפוקסי הקשה) של הדיור של המשדר משאיל את עצמו לשימוש עם גורים בוגרים שוכנו עם הסכר וההמלטה שלהם. לעתים קרובות, שיתוף דיור מושתל חיות עם תוצאות רצועות קווי בהרס של החומרה או קניבלים של הגורים מושתלים על ידי הסכר. הצורה החלקה דופן של המשדר מאפשרת להשתלה עם כמעט שום כשל חומרה או אובדן של גורים בשל קניבלים. ss = &quot;jove_content&quot;&gt; תכנית שידור מצמידים קיבולי צריכת החשמל הנמוך במערכת זו משאילה את עצמו היטב לשימוש בתרחישים ניסיוניים רבים ושונים כגון מיקום בחממה בטמפרטורה מבוקרת או אפילו לשימוש עם מנגנונים ניסיוניים, כגון תאי plethysmography. כמו כן, את הצורה של אנטנת המקלט ניתן להשפיע כדי שתתאים בסביבות שונות בהתנהגות, כגון מגוון T-maze.The הגבוה של המשדר הוא רק כמה אינץ &#39;כמשדר חייב להיות מסוגל (זוג capacitively &quot;כונן&quot; ל) אנטנת המקלט ומסתמך על בעלי החיים ששוכנים בכליאת מכרסמים סטנדרטית או כלוב מתאים המכוסה בשטח אנטנת מקלט. המשדר פועל כקוטב אחד של שדה חשמלי ואילו גופו של בעל החיים משמש כקוטב אחר. השדה הוא כזה שאורינטציות מסוימות, כגון 90 מעלות מחוץ לשלב עם אנטנת המקלט, ייכשלו לנהוג אנטנת המקלט וכתוצאה מכך &quot;לנשור&quot;. זוהי תופעה נדירה למדי. עבודה עתידית עם טכנולוגיה זו תאפשר הקלטה מבעלי חיים רבים באותו הכלוב שיפחית את עלויות עלייה למטוס ולאפשר לאינטראקציה חברתית. התפתחויות נוספות יהיו כרוכות בהגדלת מספר הערוצים, כולל טמפרטורה, וelectromyogram. העיצוב הנוכחי של המכשיר מספק רוחב פס, כי הוא מותאם לקידוד מחדש של להקות EEG קלאסיות, שאינה מתאים להקלטה של ​​אדוות מהירות או תנודות בתדירות גבוהה. בעתיד, המכשיר יכול להיות שונה כדי להקליט את רכיבי תדר הגבוה של האות, אבל במחיר של חיי סוללה. סוגים שונים של מתמרים יכללו את לחץ דם ואת לחץ-נפח, ואפילו בנייה של הסדר אלקטרודה משדר לממדים למשתמש מסוים לפי קואורדינטות stereotactic של מבני המוח הרצויים.

המבוגר ביותר - ועדיין בשימוש נרחב ביותר - הטכניקה להקלטת biopotentials במוח הוא אלקטרואנצפלוגרם (EEG). הוא משמש קליני להפרעות נוירולוגיות, כולל זיהוי התקף 1, לוקליזציה של תפיסת מוקדים 2, ואבחנה של זעזוע המוח 3,4. טכניקה זו גם בשימוש נרחב כדי לספק מידע בסיסי על המנגנונים של שינה ולאבחן הפרעות שנת 5,6. כמו באבחון הקליני של אפילפסיה, EEG הפך חיוני למחקר translational במודלים של בעלי חיים של שניהם אפילפסיה הגנטית ונרכשת. ביישומי מחקר הנוכחיים, &quot;קווית&quot; או הקלטות &quot;קשורות&quot; הן סטנדרטיים, ומבוצעות באופן שיגרתי במכרסמים מבוגרים במשך שבועות בכל פעם 7. עם זאת, רעש חשמלי, חפצי תנועה, ואת הסיכון שקשור בעלי חיים יפגעו בעצמם על ידי משיכת הכבל יש לי compr הארוךomised ניסויים אלה. לכן, כדי לשפר את תנאי ניסוי ושיעורי הצלחה, אנחנו צריכים לפתח טכנולוגיות חדשות שתאפשר לחיסול ממשק קווי בין בעלי החיים והמכשור. האזור הבולט ביותר של פיתוח הוא תכנון ויישום של מערכות טלמטריה המאפשרת להקלטות באיכות גבוהה, תוך שמירה על חיים ארוכים שימושיים ומזעור אי נוחות לנושאי בעלי חיים. הקטנת הגודל הפיזי של התקנים אלה תאפשר מחקר translational במודלים של מכרסמים בילוד ונוער של הפרעות נוירולוגיות. הקלטות EEG נמוכות ערוץ-ספירה בחולדות מועסקות בהרחבה לפתח טיפולים חדשים לדיכוי התקפים אפילפטיים מסוגלים תרגום לבני אדם. הקלטות מאתר אחד או יותר לתקופה ממושכת לפתוח אפשרויות רבות לשימוש במודלים של מכרסמים של אפילפסיה במחקר translational. חלק גדול מהמחקר העכשווי בתחום זה נועד לחסום את המופע של seiz הכרוניures או הפיתוח של אפילפסיה (epileptogenesis כלומר,), ומאמצי מחקר כזה דורשים נרחבים אם ניטור EEG לא רציף לassay את האפקטיביות של הטיפול המוצע 8; מערכת קטנה, פשוטה, telemetric עם אחד, שתיים, או ארבעה ערוצים הפועלים בין .1-100 הרץ לכל ערוץ תהיה בתוקף לקדם סוג זה של מחקר translational. התקפי Electrographic מתרחשים לעתים קרובות עם התנהגויות מינימליות (ובוודאי ללא פרכוסים), אשר מגבילה את השימושיות של מבחני מבוססים על התקפי התנהגות. האסטרטגיה של שילוב הקלטת EEG וניטור וידאו בו זמנית מאפשרת את האפשרות של לכידת כל תפיסה; ויתר על כן, גישות אנליטיות אלה עשויות לאפשר הערכה כמותית של הקוצים interictal המתרחשים במוח אפילפסיה בין &quot;ictal&quot; (או תפיסה) אירועים 9. יתר על כן, היכולת להשיג הקלטות EEG נמוך חפץ באיכות גבוהה רציף, שלטכנולוגיה האלחוטית היא בדרך כללמעולה, יאפשר לפיתוח של שימוש באלגוריתמים מבוסס מחשב ללימוד צורות גל ספציפי EEG (למשל, תטא, גמא), כמו גם זיהוי אוטומטי של התקפים, הפחתת עומס העבודה של הניסוי באופן משמעותי. המודל פרה-הקליני הראשוני ללימוד אפילפסיה כרונית לאחר פגיעה מוחית הוא העכברוש המבוגר או עכבר, או באמצעות כימותרפיה-convulsant (כלומר, חומצה או pilocarpine kainic) או סטטוס אפילפטיקוס המושרה חשמלי (SE), שאחריו אפילפסיה כרונית. בתנאים אלה, פרכוסים החמורים הקשורים SE או ההתקפים הבאים בבעלי החיים אפילפסיה יכולים להוביל לפגיעה מבעלי החיים או הקריעה מושך ברצועה ושחרור הברגים שלשמור את הקובץ המצורף של headcap. סופו של דבר, זה בעיה, כי בדרך כלל זה מסתיים ניסויים אלה, ובכל זאת הצורך בקבלה רשומות EEG ברזולוציה גבוהה לטווח ארוך לניסויים במטרה לפתח טיפולים חדשים לכרוניאפילפסיה היא בעל חשיבות עליונה. בנוסף, דיור, ניטור, וניתוח הנתונים מבעלי החיים מושתלים לטווח ארוך היא השקעה ניכרת בשתי עלויות הישירות וזמן חוקר; לכן, סיום מוקדם של הניסוי יכול לגרום לעלויות משמעותיות לחוקרים. כמודלים של התקדמות אפילפסיה אלה, ההתקפים בדרך כלל הפכו תכופים יותר וחמורים יותר 10-12, ויגדילו את הסבירות שבעלי החיים נפגעו, בדיוק כפי שהתועלת שלהם לפיתוח טיפולים חדשים הופך הגדול ביותר. בעלי חיים אלה יכולים באופן שיגרתי לפתח עשרות התקפים עוויתי ליום, לעתים קרובות מתרחשים באשכולות 13. כנראה אחת ההתפתחויות החשובות ביותר במדעים ביו-רפואיים היה השימוש בגן ​​מיקוד במודלים של עכברים. גישה זו אפשרה, ותמשיך לאפשר, פיתוח מודלים של בעלי החיים של אפילפסיה גנטית שלשכפל תסמונות אדם בפועל 14-16. יכולות להתבצע מניפולציות גנטיות כטיפולי הוכחה של העיקרון לדכא התקפים אפילפטיים או אפילו לחסום את ההתפתחות של אפילפסיה לאחר פגיעה מוחית 17-20. סוג זה של מחקר ירוויח באופן דרמטי מהיכולת לבצע הקלטה רציפה תפוקה גבוהה של EEG. נכון להיום, ניתן להקליט מעכברים עם שתי מערכות קשורות או טלמטריה; עם זאת, האתגרים של קבלת באיכות גבוהה, הקלטות ללא חפץ הם באופן משמעותי יותר קשות מאשר חולדות, ולעתים קרובות זה דורש צורות שונות של תרמילים שעכברים ברציפות ינסו להסיר. מתח יכול להגדיל את חומרת התקפים, תדירות ו / או משך זמן, ובכך סופו של דבר לשנות את אפילפסיה של חיות ניסוי, כך בלבול המחקר. , מערכת קטנה, קל משקל פרופיל נמוך טלמטריה הזעירה תאפשר ההקלטה של ​​הטווח ארוך EEG ממודלי עכבר גנטיים של מחלות בבני אדם. בנוסף לבעיות שתוארו לעיל, הקלטת EEG במודל מכרסם בוגרים של מחלה יש סט הייחודי משלו אתגרים. בעלי חיים בוגרים יכולים לשקול קטן כמו 6 גרם (P8 עכבר) 17 גרם (עכברים P6). זה כמעט בלתי אפשרי לבצע הקלטות סידוריים רב היום קשורות EEG עקב מתח מוגבר מרצועה וחוסר היכולת לאפשר גידול טבעי של הגור על ידי הסכר. עד בעלי חיים נגמלים, הם חייבים להישאר בטיפול של הסכר. הסכר הוא נוטה להרוס כל הרכבה מחבר מוחץ על הגור, לסיים את הגור, ובמקרים מסוימים לסיים את כל ההמלטה. יתר על כן, הגולגולת המכרסם בוגרת מקשה על הר כל הדום אלקטרודה לגולגולת עם יושרה מכאנית. אתגרים אלה, ייחודיים למכרסמים לא בוגרים, דורשים פתרון חדשני לביצוע הקלטות electrographic טווח ארוך חזק,. כאן אנו מתמקדים בהוכחת ההשתלה וההקלטה של ​​EEG באמצעות משדר אלחוטי זעיר רומן וניסויים הנוכחיים הוכחה של עיקרון שלוש דוגמאות לשימוש במערכת הזעירה האלחוטית טלמטריה: 1) imמודל גור חולדה בוגר של היפוקסיה-איסכמיה, 2) עכברים בוגרים שטופלו בDFP לגרום לסטטוס אפילפטיקוס והתקפים ספונטניים שלאחר מכן, ו- 3) מודל גנטי של מומים מחלה כלי דם אשר לגרום להתקפים ומוות בעכברים בוגרים. מערכת טלמטריה האלחוטית הזעירה תוכננה כדי לענות על ארבע דרישות עיקריות: (1) השתלה כירורגית פולשנית; תאימות לדיור של גורי מכרסמים עם הסכר והמלטה (2); (3) צריכת חשמל נמוכה של היחידה, ובכך מאפשרת לחודשים של ניטור רציף ללא מחדש השתלה כירורגית; ו- (4) יכולת להקליט גל EEG באיכות גבוהה עם חפצי תנועה מינימאליים. משדר האלחוטי שוקל &lt;0.6, 2.3, ו -4 G ו&lt; 0.3, 0.8, ו -1.4 סנטימטר 3 תלוי בסוללה עם טביעת רגל של 5 x 7, 7 x 9, או 7 מ&quot;מ x 12 שבקלות עולה לגולגולת של בעלי החיים עם ג&#39;ל cyanoacrylate. אין צורך בעוגני בורג עצם להדביק היטב את המכשיר להגולגולת, צמצום מספר החורים שצריכות נקדחו בגולגולת וזמן הניתוח. המכשיר מסוגל הגברת שני ערוצים של EEG או פוטנציאלי שדה מקומיים ממבני מוח עמוקים, כמו בהיפוקמפוס, במשך 2 שבועות, 2 חודשים, או 6 חודשים בתצורה זו. הגודל הקטן של משדר האלחוטי מפחית סיכון לזיהום, מגביר את הניידות של בעלי חיים, וסופו של דבר מפחית את התחלואה ותמותה שאחרת מגדילה את הזמן, כסף, ומספר בעלי החיים הדרושים לניסוי. כל האלקטרוניקה והסוללה בעציצים באפוקסי הכיתה רפואית שהופך את המכשיר עמיד למים וקשים, המונע את הסכר מהלעיסה במכשיר אחר שעלולות להפוך את המכשיר לבלתי שמיש. בניגוד למשדרי רדיו תדר מערכת טלמטריה משתמשת צימוד קיבולי בין המשדר ומקלט אנטנה שיושבת מתחת לכלוב בעלי החיים, המאפשרים למשתמש לשמור על בעלי חיים בדיור מכרסמים סטנדרטיים. ערוצים מרובים של recording לאפשר ההקלטה של ​​biopotentials רב מודלי, כגון רל ואלקטרו. מודלים של בעלי החיים של עמיתים נלווים ייהנו מהיכולת להקליט biopotentials בהתנהגות 21-23. שילוב עם ניטור התנהגות EEG יספק לחוקרים עם כלי טוב יותר למחקר ומחקרים פרה-קליניים.

<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

מחלות רבות מתקדמות נוירולוגית בבני אדם, כמו אפילפסיה, דורשות מודלים של בעלי חיים פרה-קליניים המתפתחים לאט המחלה על מנת לבדוק התערבויות בשלבים שונים של תהליך המחלה. מודלים של בעלי החיים אלה הם קשים במיוחד ליישום במכרסמים לא בוגרים, אורגניזם מודל קלאסי למחקר במעבדה של הפרעות אלה. EEG מתמשך הקלטה במודלים של בעלי חיים צעירים של התקפים והפרעות נוירולוגיות אחרות מהווה אתגר טכני בשל הגודל הקטן הפיזי של מכרסמים צעירים ותלותם בסכר לפני הגמילה. לכן, יש צורך ברור לא רק לשיפור מחקר פרה-קליני שיהיה טוב יותר לזהות את אותם הטיפולים מתאימים לתרגום למרפאת, אלא גם צורך במכשירים חדשים מסוגלים להקליט EEG המתמשך במכרסמים לא בוגרים. כאן אנו מתארים את הטכנולוגיה מאחורי ולהדגים את השימוש של מערכת טלמטריה זעירה רומן, במיוחד מהונדס לשימוש בחולדות בוגרות oעכברי r, שהוא גם יעיל לשימוש בבעלי חיים מבוגרים.

אנחנו פיתחנו ויישמנו את הרעיון של הקלטת EEG ממכרסמי מבוגר יחיד, schematized באיור 1 לתהליך אישור IACUC, העיצוב חייב לשלב גם לתוך קיימים מתקני בעלי חיים מוסדיים.; לכן, המערכת נועדה להיות מותקן בקלות במתקן סטנדרטי בבעלי חיים ללא שימוש בשטח נוסף: בעלי החיים שוכן בכלוב רגיל &quot;מתקן-נושא בעלי חיים&quot; דיור שממוקם בתוך מקלט עם כלוב פאראדיי משולב להפחתה רעש חשמלי. האות מכל בסיס מקלט שנערכה על ידי חוטים לdigitizer שמחובר למחשב (איור 1). יש צורך במחשב בודד כדי לאסוף נתונים מהמרחק של עד 32 בעלי החיים שנרשמו במקביל, בהתאם ליכולת של מערכת רכישת נתונים של המשתמש. סוג זה של התקנה צורך מעט חשמל ומייצר חום קטן, תכונה תואמת עם מתקני בעלי חיים אקלים מבוקר. הנתונים יכולים להיותלטווח ארוך מוצג בזמן אמת על המסך, המאפשר ניטור ניסוי, ומאוחסן בכוננים קשיחים חיצוניים (יחידת אחסון 10 TB). על מנת למזער את הנזק על ידי המלטה וקניבלי גור על ידי הסכר, שבדקנו גורמי צורת משדר שונים. העיצוב הסופי היה גליל כיפה; צורה קשה לחולדות לנשוך ונזק. משדר בודד על הגולגולת של חולדה בוגרת מוצג באיור 2 א וגרסה מוקדמת של צפיפות גבוהה (32 בעלי חיים) בסיסי מקלט ואסדות הקלטה שבי דיור מכרסמים סטנדרטי ממוקם מוצגת באיור 2. יעילות צריכת חשמל הייתה שיקול חשוב מאוד; בחרנו צימוד קיבולי כפרוטוקול העברת נתונים. העיצוב הבא מאפשר הקלטת EEG המתמשך במשך 6 חודשים בהתאם לקיבולת סוללה (איור 2 א). עכברים צעירים כמו יום לידה 12 (P12, איור 3 א) וחולדות צעירות כמו P6 (Figurדואר 3B) לסבול משדר די טוב. הקפדת משדר לגולגולת עם cyanoacrylate מאפשרת חיות לגדול עם משדר לבגרות (איור 3 ג), תוך שמירה על רכישה רציפה של נתוני ה- EEG. גורם צורה הממוזערת הייחודית של ממשק משדר אלחוטי ומשאיל את עצמו לעבודה עם מודלים של בעלי חיים בתנאים הניאו וסביב לידה. הנתונים באיור 4 מראה דו-ערוצי הקלטת EEG של תת-פעילות של התקפים חריפים שלהלן (HI) (קשירת עורק הראשי ואחריו 2 שעות של היפוקסיה עם O 8% 2 תערובת) אוטם חוסר חמצן-איסכמי בP7 Sprague-Dawley גור חולדה 13. טיפול HI גורם נגע גדול בחצי הכדור ipsilateral לתרדמת ligated. כאן, ההקלטות להראות אשכול של שני התקפים כלליים על שני ההמיספרות של המוח נפגע. העקבות השחורות מתארת ​​את פעילות ה- EEG בחצי הכדור הנגדי לנגע,עקבות כחולות מציגה EEG באונות ipsilateral (כלומר באזור של הנגע). בעוד פעילות ההתקפים נמצאת בשני ההמיספרות של המוח, בחצי כדור ispilateral תערוכות דיכוי רקע EEG, אשר מעיד על נזק מוחי מתמשך 21. סטטוס אפילפטיקוס יכול להיגרם בחולדות מבוגרות על ידי הזרקת החיות עם organophosphate, DFP 22,23. הנתונים בפריקות EEG איור 5 תכנית חוזר על עצמו, שמעידים על סטטוס אפילפטיקוס (ראו הרחבות זמניות איור 5 א &#39;, ב&#39;). להלן מדגם העקבות, כמובן הזמן של הסטטוס אפילפטיקוס מעל 12 שעות כבר ניתח עם מודל מעורב תופעות שאינם ליניארי שמכמת את עוצמת ההתקפים לאורך זמן. החומרה של הסטטוס אפילפטיקוס מוגדרת על ידי כוח EEG בלהקת גמא (20-60 הרץ). כאן, הכח שתואר לעיל היה בממוצע על פני 12 בעלי חיים וזמם על 12 שעות עם מרווחי ביטחון של 95%. ה<html> נתוני דואר תערוכות עלייה ניכר בכוח גמא בתוך השעה הראשונה של טיפול DFP, שנמשך מעל 12 שעות שבמהלכו בעלי החיים היו במעקב באופן רציף. השיטה של ​​הניתוח הבא מאפשרת למדוד כמותית של חומרת הסטטוס אפילפטיקוס החריף, תופעה ניתחה בעבר בעיקר באמצעים התנהגותיים. אנו כוללים טכניקת ניתוח זה כדוגמא, כי הוא מנצל את כוח חישוב בלהקות EEG קלאסיים וכבר נעשה שימוש נרחב במחקרים פרה-קליניים לבדיקת היעילות של תרופות נוגדות פרכוסים במעבדה שלנו 24-26. אולי ההיבט החשוב ביותר של ביצוע הקלטות רציפות, ללא הפרעה אלחוטיות עם טלמטריה האלחוטית הוא היכולת להקליט אירועים ספונטניים חריגים המתרחשים בשכיחות נמוכה. נתונים אלו סוגים להדגים את התועלת הרחבה של מערכת משדר האלחוטית. 554fig1.jpg &quot;/&gt; איור 1:. סכמטי של מערכת הקלטת אפוק מערכת ההקלטה האלחוטית מורכבת משני רכיבים: משדר רכוב גולגולת אלחוטית שמגביר את biosignal, ו -2) צלחת מקלט ממוקמת מתחת דיור מכרסמים סטנדרטי 1). הפלט של בסיס המקלט הוא אות אנלוגי המורכב מbiosignal demodulated המוגבר עד למקסימום של 4 V שיא-לשיא. אות זה אז יכולה להיות מוזנת למערכת רכישת נתונים להקלטה. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52554/52554fig2.jpg" /> איור 2:. משדר ומקלט משדר זה ​​בפרט אלחוטי () שוקל 4 גרם ומחליף &lt;1.4 סנטימטר 3 של נפח ועם טביעת רגל של 7 x 12 מ&quot;מ מותקן בקלות לגולגולת של חולדות ועכברים. המשדר יכול להגביר 2 ערוצים של biopotentials עד 6 חודשים לאחר שהסוללה הוא ניקוזאד. סוללות גדולות יותר יכולות לשמש לזמן הקלטה ארוך יותר. בעלי חיים ממוקמים בכליאת מכרסמים סטנדרטית על גבי מקלט אפוק (B). מופיע בצד ימין הוא דוגמא מוקדמת של שתי אסדות הקלטה נפרדות לכל מסוגלים להקליט מ -16 בעלי חיים בו זמנית מדגים את טביעת הרגל קטנה יחסית (2 &quot;x 4&quot;, 60 סנטימטרים x 120 סנטימטרים בערך) של כל אחד מאסדות ההקלטה. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52554/52554fig3.jpg" /> איור 3:. השתלת משדר האלחוטי בחולדות ועכברים המשדר מאפשר הקלטות EEG מתמשכות לתקופה של עד 6 חודשים בעכברים צעירים כמו יום לידה 12 (P12, למעלה). התמונה האמצעית היא של גור החולדה P7 מושתל עם משדר הזעיר. משדר נשאר מחובר היטב לגולגולת כחיה מתבגרת. בעלי החיים בתחתית הוא P280 והושתל במשדר דמה בP7 גיל. המערכת מאפשרת simultaהקלטות EEG neous ורציפות מבעלי חיים רבים בגילי P7 באמצעות גמילה, צמצום מספר ההמלטות הדרושות לטווח ארוך פרה-קליני,, מחקרי ניטור EEG. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/52554/52554fig4.jpg" /> איור 4: Dual-ערוץ הקלטת התקפים נגרמים היפוקסיה-איסכמיה עם מערכת טלמטריה הקלטות ערוץ הכפול של EEG החריג עם טלמטריה האלחוטית בגור חולדה P7 לאחר קשירת הצוואר (איסכמיה) במהלך 8% טיפול O 2 (היפוקסיה).. (א) ו- (ב), הרחיבו את הנופים של הגל. פעילות התקפים נמצאת בשני ההמיספרות (השחור, כחול) עם דיכוי EEG משמעותי נוכח בחצי הכדור עם אוטם איסכמי (כחולה). <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52554/52554fig5.jpg" /> איור 5: הקלטת epilepti מעמדcus בחולדות מבוגרות. הקלטות EEG השטח (כלומר, dural) עם מערכת טלמטריה האלחוטית הזעירה בתגובה לdiisopropylfluorophosphate טיפול (DFP) בחולדה בוגרת. תקופות מוצלות בזכר העליון (A ו- B) מתרחבות נופים של צורות הגל בעקבות להלן. הנתונים שנרשמו עם משדר האלחוטי אז יכולים להיות מנותחים בתחום התדר המאפשר השוואות סטטיסטיות במדגם של בעלי חיים. (ג) נתונים הם מרווחי ביטחון הממוצע ו -95% מכוח להקת גמא (20-60 הרץ) הבאים אפילפטיקוס המושרה DFP מעמד (N = 12) מעל 12 שעות לאחר מתן של DFP. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/52554/52554fig6.jpg" /> ה הקלטה של התקפים ושינויים בEEG במודל של עכברים מהונדסים של מומים מחלה כלי דם כאן, אנו להקליט מעכבר מהונדס (): איור 6.בעובר פעילות התקפים. בהתחלה, דפוס EEG הרגיל הוא הווה (1); מייד לפני ההתקף יש תקופה של דיכאון טרום ictal (2), שאחריו מקבץ של חמישה התקפים (3). בעקבות ההתקפים, פריקות ictal נורמליות נמצאות באות (4). יש חיה בקרה לא התקפים ולא תכונות חריגות EEG (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.

ניטור EEG הרציף ארוך טווח במודלים של מכרסמים קטנים של מחלות אנושיות באמצעות מערכת אפוק משדר אלחוטי

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.

סימולטני וידאו-EEG-אק ג ניטור כדי לזהות Neurocardiac בתפקוד במודלים של העכבר של אפילפסיה

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.

Electroencephalography סימולטני, מדידה בזמן אמת של הריכוז לקטט ומניפולצית Optogenetic של פעילות עצבית בקליפת המוח המכרסמת

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;

שימוש במערכת וידאו-EEG אלחוטית לניטור אפילפטית פולט בעקבות נוזל לרוחב-פגיעה מוחית טראומטית

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.

ניטור סימולטני של אלקטרופיזיולוגיה אלחוטית ומבחן התנהגותי של זיכרון ככלי לחקר נוירוגנזה בהיפוקמפוס

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.

ללא הרחקה EEG Radiotelemetry: אפידורל ודיפ תוך-מוחי Stereotaxic EEG אלקטרודה מיקום

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.

Electroencephalographic רכישה בצפיפות גבוהה במודל מכרסם שימוש בעלות נמוכה ומשאבי קוד פתוח

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.

המודל פילוקרפין של אפילפסיה של אונה רקתית EEG ניטור באמצעות מערכת Radiotelemetry בעכברים

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.

ניתוח הקלטות אלקטרוקרדיוגרפיה ארוכות טווח לאיתור הפרעות קצב בעכברים

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

<meta charset="utf8"></head><body>הקלטות EEG/ECG רציפות בארנבים באמצעות מיקום אלקטרודות תת-עוריות

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>הליך השתלה כירורגית ותצורת חיווט לניטור EEG/ECG רציף לטווח ארוך בארנבים

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.

ניטור EEG הרציף ארוך טווח במודלים של מכרסמים קטנים של מחלות אנושיות באמצעות מערכת אפוק משדר אלחוטי

Summary

Explore More Videos

PLAYLIST