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Method Article
ここでは、脳を記録し、心臓の同時ビデオを用いたマウスで計測される生体信号プロトコルを提案脳波 (EEG) や心電図 (ECG)。また発作、パワー スペクトル、心機能および心拍変動の結果として得られる脳波心電図の分析手法について述べる.
てんかんの発作は心拍数変化、伝導ブロック、asystoles、てんかん (SUDEP) における突然死のリスクが増加する可能性がある不整脈など心臓のリズム障害を呼び起こすことができます。脳波 (EEG) や心電図 (ECG) は、異常な脳の患者の心拍リズムを監視するため広く使用されている臨床診断ツールです。ここでは、同時に、それぞれの測定動作、脳や心臓の活動へのマウスでビデオ、脳波、心電図を記録する方法を説明します。記載法を利用して、つなぎ縄でつながれた (すなわち、有線) 録音設定マウスの頭に注入電極が録音機器に配線されています。無線テレメトリー システムの記録と比較して、つなぎ縄でつながれた整理は大きい可能な脳波や他の biopotentials; 録音するチャンネル数などのいくつかの技術的な利点を所有しています。電極コストの削減。録音の大きい帯域 (すなわち、サンプリング レート)。この手法の基本には、それぞれ筋電図 (EMG) や脈筋と呼吸活性の評価など、他の生体信号の記録に合わせて簡単に変更できます。脳波-心電図記録を実行する方法に加え、また、発作、脳波スペクトル パワー、心機能とマウスを使用して例を実験で示す心拍変動の結果として得られるデータを定量化する方法を詳細します。Kcna1遺伝子欠失によるてんかん。てんかんやその他の神経疾患のマウスモデルの監視ビデオ脳波心電図は、脳、心臓、または脳心の相互作用のレベルで障害を識別するために強力なツールを提供します。
脳波 (EEG) 心電図 (ECG) は、それぞれ生体内で脳と心機能を評価するための強力かつ広く使用されている技術。脳波は、脳の電気的活動の記録を電極を頭皮に1に接続することによってです。非侵襲的な脳波で記録された信号は、主に大脳皮質の錐体細胞1,2によって生成された興奮性および抑制性シナプス後電位の電位から生じる電圧変動を表します。脳波は、評価およびてんかん3,4患者を管理するための最も一般的な neurodiagnostic テストです。それは、てんかん発作を伴わない欠神発作など非痙攣性ステータスてんかん重積5,6の痙攣行動症状が明らかなときに便利です。逆に、非てんかん関連ビデオ脳波モニタリング7のないてんかん発作と痙攣のエピソードや意識の喪失につながる条件可能性だってあります。てんかんの分野でその有用性だけでなく脳波は睡眠障害、脳症、記憶障害に関連する異常な脳活動を検出するに手術2中に全身麻酔を補完するために使用も広く,8,9。
脳波、心電図とは対照的 (またはそれとして心電図は時々 省略される)10心臓の電気的活動の記録です。心電図は通常、上肢下肢と胸壁は、収縮と弛緩の10、11の各心臓サイクル中に心筋によって生成される電圧の変化の検出を可能に電極を接続することによって実行されます。正常心臓周期の心電図波形の主要コンポーネントは、P 波、QRS の複合体、および T 波心房脱分極、心室脱分極および心室再分極、10、をそれぞれに対応する11. 心電図は不整脈や心臓伝導システム12の欠陥を識別するために使用します。てんかん13、突然の予想外の死と同様、突然の心停止のリスクが大幅に増加したので、てんかん患者心電図を使用して、潜在的に生命を脅かす不整脈を識別することの重要性を増幅します。 14,15。
臨床応用に加え脳波と心電図の録音は疾患のマウスモデルの脳や心臓の機能障害を特定するために欠かせないツールになっています。従来これらの録音は個別に実行されていましたが、ここで我々 はマウスで同時に心電図、脳波、ビデオを記録する手法をについて説明します。同時ビデオ脳波心電図法の詳しいはこちらはマウスの頭に注入電極が録音機器に配線されているテザーの録音設定を利用しています。歴史的に、これがテザリングや有線、構成が標準となって、脳波マウス; のため方法を最も広く使用しかし、無線の EEG テレメトリ システムも最近開発されて、16の人気を集めています。
無線脳波システムに比べ、テザーの配置はいくつかの技術的な利点があるため、目的のアプリケーションに応じて望ましいを所有しています。これらの利点は、脳波や他の biopotentials; 録音するチャネルの大きい数電極コストの削減。電極の使い捨て。信号損失の少ない感受性大きい頻度帯域幅 (すなわち。、サンプリング レート) 録音17。適切に行われて、ここで説明したテザー記録法は高品質、アーチファクト、脳波と心電図を提供できるデータ同時に行動を監視するための対応するビデオと共に。この脳波と心電図データは、神経、心臓を識別するために、採掘できるまたは neurocardiac 異常脳波の変化、発作などパワー スペクトル、心臓伝導ブロック (すなわち。、心臓の拍動をスキップ)、および心拍変動の変化。これらの脳波心電図の定量的方法のアプリケーションを示すためには、マウス (-/-) Kcna1ノックアウト実験例を紹介します。Kcna1-/-マウス不足電圧ゲート Kv1.1 α サブユニットと自発性発作、心臓機能障害、てんかん関連する劇物の同時の脳波心電図測定のための理想的なモデルを作るそれらの早すぎる死の結果として展示neurocardiac の機能不全。
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機関の制度的動物ケアおよび使用委員会 (IACUC) によって承認された、すべて実験プロシージャの国立機関の健康 (NIH) のガイドラインに従い実施する必要があります。このプロトコルに必要な主な手術器具は、図 1のとおりです。
1. 注入用電極の準備
2. 手術のためマウスを準備
3. 頭蓋骨に電極を取り付ける
4. 心電図のワイヤーを埋め込む
5. 脳波のワイヤーを埋め込む
6. 歯科用セメントと頭切開を閉じる
7. 手術後の回復を助ける
8. 記録脳波心電図信号つなぎ縄でつながれたマウスから
9. 脳波の分析
10. 心電図の解析
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Neurocardiac の異常を識別するために脳波心電図のデータを分析する方法を示すためには、結果が表示されますKcna1-/-マウス (2 ヶ月) の 24 時間脳波心電図記録のため。彼らは信頼性が高く、頻繁に一般化された強直間代発作活動の開始を示すために、電圧ゲート Kv1.1 α-サブユニットKcna1遺伝子によってエンコードの不足のために設計...
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成果物から解放された高品質脳波心電図記録を得るためには、劣化や注入電極とワイヤの緩みを防ぐためにあらゆる予防措置を取られるべき。脳波頭インプラントがルーズになると、脳と線の接触は減らされた信号の振幅につながるを低下します。緩やかなインプラントや貧しいワイヤ接点運動成果物とバック グラウンド ノイズを録音に導入、電気信号の歪みもあります。最大強度と密着?...
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著者が明らかに何もありません。
この作品は、市民てんかん (許可番号 35489) の研究のため米国によって支えられました。健康の国民の協会は、(許可番号 R01NS100954、R01NS099188)。ルイジアナ州立大学健康科学センター マルコム ・ ファイスト員。
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
VistaVision stereozoom dissecting microscope | VWR | ||
Dolan-Jenner MI-150 microscopy illuminator, with ring light | VWR | MI-150RL | |
CS Series scale | Ohaus | CS200 | for weighing animal |
T/Pump professional | Stryker | recirculating water heat pad system | |
Ideal Micro Drill | Roboz Surgical Instruments | RS-6300 | |
Ideal Micro Drill Burr Set | Cell Point Scientific | 60-1000 | only need the 0.8-mm size |
electric trimmer | Wahl | 9962 | mini clipper |
tabletop vise | Eclipse Tools | PD-372 | PD-372 Mini-tabletop suction vise |
fine scissors | Fine Science Tools | 14058-11 | ToughCut, Straight, Sharp/Sharp, 11.5 cm |
Crile-Wood needle holder | Fine Science Tools | 12003-15 | Straight, Serrated, 15 cm, with lock - For applying wound clips |
Dumont #7 forceps | Fine Science Tools | 11297-00 | Standard Tips, Curved, Dumostar, 11.5 cm |
Adson forceps | Fine Science Tools | 11006-12 | Serrated, Straight, 12 cm |
Olsen-Hegar needle holder with suture cutter | Fine Science Tools | 12002-12 | Straight, Serrated, 12 cm, with lock |
scalpel handle #3 | Fine Science Tools | 10003-12 | |
surgical blades #15 | Havel's | FHS15 | |
6-0 surgical suture | Unify | S-N618R13 | non-absorbable, monofilament, black |
gauze sponges | Coviden | 2346 | 12 ply, 7.6 cm x 7.6 cm |
cotton-tipped swabs | Constix | SC-9 | 15.2-cm total length |
super glue | Loctite | LOC1364076 | gel control |
Michel wound clips, 7.5mm | Kent Scientific | INS700750 | |
polycarboxylate dental cement kit | Prime-dent | 010-036 | Type 1 fine grain |
tuberculin syringe | BD | 309623 | |
polyethylene tubing | Intramedic | 427431 | PE160, 1.143 mm (ID) x 1.575 mm (OD) |
chlorhexidine | Sigma-Aldrich | C9394 | |
ethanol | Sigma-Aldrich | E7023-500ML | |
Puralube vet ointment | Dechra Veterinary Products | opthalamic eye ointment | |
mouse anesthetic cocktail | Ketamine (80 mg/kg), Xylazine (10 mg/kg), and Acepromazine (1 mg/kg) | ||
carprofen | Rimadyl (trade name) | ||
HydroGel | ClearH20 | 70-01-5022 | hydrating gel; 56-g cups |
Ponemah software | Data Sciences International | data acquisition and analysis software; version 5.2 or greater with Electrocardiogram Module | |
7700 Digital Signal conditioner | Data Sciences International | ||
12 Channel Isolated Bio-potential Pod | Data Sciences International | ||
fish tank | Topfin | for use as recording chamber; 20.8 gallon aquarium; 40.8 cm (L) X 21.3 cm (W) X 25.5 cm (H) | |
Digital Communication Module (DCOM) | Data Sciences International | 13-7715-70 | |
12 Channel Isolated Bio-potential Pod | Data Sciences International | 12-7770-BIO12 | |
serial link cable | Data Sciences International | J03557-20 | connects DCOM to bio-potential pod |
Acquisition Interface (ACQ-7700USB) | Data Sciences International | PNM-P3P-7002 | |
network video camera | Axis Communications | P1343, day/night capability | |
8-Port Gigabit Smart Switch | Cisco | SG200-08 | 8-port gigabit ethernet swith with 4 power over ethernet supported ports (Cisco Small Business 200 Series) |
10-pin male nanoconnector with guide post hole | Omnetics | NPS-10-WD-30.0-C-G | electrode for implantation on the mouse head |
10-socket female nanoconnector with guide post | Omnetics | NSS-10-WD-2.0-C-G | connector for electrode implant |
1.5-mm female touchproof connector cables | PlasticsOne | 441 | 1 signal, gold-plated; for connecting the wiring from the head-mount implant to the bio-potential pod |
soldering iron | Weller | WESD51 BUNDLE | digital soldering station |
solder | Bernzomatic | 327797 | lead free, silver bearing, acid flux core solder |
heat shrink tubing | URBEST | collection of tubing with 1.5- to 10-mm internal diameters | |
heat gun | Dewalt | D26960 | |
mounting tape (double-sided) | 3M Scotch | MMM114 | 114/DC Heavy Duty Mounting Tape, 2.54 cm x 1.27 m |
desktop computer | Dell | recommended minimum requirements: 3rd Gen Intel Core i7-3770 processor with HD4000 graphics; 4 GB RAM, 1 GB AMD Radeon HD 7570 video card; 1 TB hard drive; Windows 7 OS | |
permanent marker | Sharpie | 37001 | black color, ultra fine point |
toothpicks | for mixing and applying the polycarboxylate dental cement | ||
LabChart Pro software | ADInstruments | power spectrum software; version 8.1.3 or greater | |
Kubios HRV software | Univ. of Eastern Finland | HRV analysis software; version 2.2 | |
Notepad | Microsoft | simple text editor software |
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