Name: recording eeg in freely moving neonatal rats using a novel method
Uploaded: 2017-05-29T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 3 s
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Este trabalho foi apoiado pela Fundação de Ciências Naturais da China (31171355) e pela Fundação de Ciências Naturais de Guangdong (S2011010003403, 2014A030313440).

Cuidados com animais, procedimento cirúrgico e procedimentos de registro estavam de acordo com as diretrizes para o Comitê de Uso e Cuidados com Animais da Universidade Normal da China do Sul. 1. Preparação do Eléctrodo (Figura 1A-C) NOTA: O loci do pino do computador é simplesmente um contato em forma de pino como parte da interface de sinal em dispositivos de comunicação. Consiste em um conector macho que se conecta ao conector fêmea. <ol><li> Cuidadosamente separar os pinos macho e fêmea do computador loci pino ( Figura 1A ) com a ajuda de uma pinça. Conecte os pinos macho e fêmea juntos para formar um eletrodo e aplicar cianoacrilato para criar uma ligação adesiva forte ( Figura 1C ). </li><li> Coloque os eletrodos em um copo cheio de água destilada para e coloque-o para o limpador ultra-sônico por 10 min. Mude-os para um forno de secagem a 45 ° C durante 30 min. Esterilizar os eletrodos usando luz UV por 30 min. </li></ol> 2. Procedimento cirúrgico (Figura 1D-F) <ol><li> Preparar os instrumentos cirúrgicos esterilizados e aparelhos estereotáxicos. Anestesiar o filhote de rato neonatal usando anestesia com isoflurano (2,5%) com ar. Quando o filhote é profundamente anestesiado, ajustar a dose de isoflurano para 1,0%. Executar uma pinça de cauda ou dedo do pé antes da cirurgia para garantir a profundidade adequada de anestesia. </li><li> Fixar a cabeça do filhote no aparelho estereotáxico, colocando as orelhas nos canais auditivos e ligeiramente apertando-os. NOTA: Não aperte excessivamente as orelhas, pois o crânio neonatal é muito macio. </li><li> Manter o campo cirúrgico estéril por pulverização de todos os equipamentos com etanol a 70%. Faça uma incisão de 15 mm na cabeça usando um bisturi. Usando fórceps, puxe suavemente o couro cabeludo longe da linha média nos quatro cantos. Coloque um pouco de algodão embebido em solução salina abaixo da pele para manter a incisão bem aberta ( Figura 1D ). </li><li> Encontre os pontos bregma e lambda no crânioE marcá-los com um lápis. Use uma agulha de seringa (26 G) para fazer dois buracos no córtex pré-frontal (PFC) e no hipocampo. OBSERVAÇÃO: O PFC está localizado a +1,8 mm posterior ao bregma e -0,5 mm lateral à linha média, enquanto o hipocampo está localizado a -2,0 mm anterior ao bregma e ± 0,5 mm lateral à linha média ( Figura 1D e E ). A profundidade do eletrodo não deve ser mais de 2 mm abaixo da superfície cortical para minimizar os danos cerebrais. </li><li> Use pinças para segurar os eletrodos e insira os eletrodos de referência e gravação no PFC e no hipocampo, respectivamente. Aplique pomada de eritromicina ao redor do eletrodo para evitar qualquer possível infecção. Fixar o eletrodo utilizando cianoacrilato. </li><li> Prepare o cimento acrílico dental de modo que tenha uma consistência gluey e viscous. Aplique o cimento dental para cobrir os eletrodos eo resto do crânio. NOTA: Secar completamente o crânio antes de aplicar o cimento dental. </li&gt; <li> Aplique 5% de ácido pícrico nos eletrodos para protegê-los. NOTA: Todo o procedimento deve ser feito em um cofre de biossegurança para manter condições estéreis. </li><li> Remover o animal do quadro estereotáxico e injectar 300 μL de glucose a 10% por via subcutânea. Coloque-o sobre um cobertor aquecido para recuperação. Certifique-se que o animal é quente (37 ° C) e ambulatorial ( ou seja, completamente recuperado). Administrar buprenorfina intraperitonealmente (0,05 mg / kg) para dor pós-cirúrgica. NOTA: Não deixe um animal sozinho até que ele tenha recuperado consciência suficiente (ou seja, comportamento normal e movimento). </li><li> Retornar o filhote para sua gaiola casa com a sua barragem depois que ele recupera a consciência. Aguarde dois dias até que o animal esteja totalmente recuperado. </li></ol> 3. Gravação EEG <ol><li> Após a recuperação completa, conecte os eletrodos implantados no crânio do filhote de cachorro ao amplificador em sua própria gaiola. Ligue o amplificador a um cabo analógico-digitalOnverter e conecte o conversor a um computador; As linhas de ligação devem ser tratadas cuidadosamente de modo a não ficar enredadas. </li><li> Selecione pelo menos 10.000 Hz taxa de amostragem na unidade de aquisição de dados para gravação (a largura de banda do transmissor é 1-100 Hz). Certifique-se de que os dados são amostrados corretamente. </li><li> Depois de obter o registo da linha de base, injectar o filhote intraperitonealmente com ácido cainico (KA) (2 mg / kg) para induzir convulsões epilépticas. 15 min após a injecção de KA observar e registar as descargas epilépticas. Os produtos da apreensão através de KA são geralmente físicos. NOTA: A duração ictal-tónica é de cerca de 15,2 ± 0,9 s, a duração da crise é de cerca de 62 ± 5 s. As convulsões podem ser prevenidas no rato neonatal, dando uma injecção IP de hidrato de cloral (400 mg / kg). </li><li> Salve os dados digitalizados e analise-os usando pacotes de software de processamento de sinal, como spike2. Revelar o nível de potência de diferentes componentes de freqüência no sinal EEG neonatalOrming uma análise de espectro de potência. Calcule a potência em um período de tempo de 1 min, encontrando a amplitude de quadrado médio-raiz de 1 a 100 Hz (banda de EEG) 9 . </li></ol>

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Os autores declaram não haver conflito de interesses.

Aqui, relatamos procedimentos cirúrgicos e de registro para a aquisição de EEG em filhotes de ratos neonatais movidos livremente por um método com fio ( Figura 3 ). Tem sido sugerido que o filhote de rato P7-P12 está na idade de desenvolvimento que corresponde a um recém-nascido a termo a termo 10 , 11 . É tecnicamente difícil obter dados de gravação de EEG de alta qualidade quando se trabalha com filhotes de ratos nesta faixa etária....

Está bem estabelecido que a comunicação contínua entre os neurónios é necessária para obter a função normal do cérebro. A comunicação interneuronal ocorre principalmente nas sinapses, onde a informação de um neurônio é transportada para um segundo neurônio. Esta transmissão sináptica é mediada por dois tipos de arranjos estruturais dedicados: sinapses elétricas ou químicas 1 . A eletrofisiologia é o campo que capta o potencial elétrico produzido durante a comunicação interneuronal que controla as funções e comportamento do corpo 2 . O EEG é o método mais comumente usado entre muitas técnicas eletrofisiológicas. O EEG é uma técnica utilizada para detectar alterações nos sinais elétricos produzidos por estímulos internos ou externos. Além disso, é um teste essencial para o diagnóstico clínico e previsão de resultados de várias condições neurológicas, tais como epilepsia, Parkinson e doença de AlzheimerE, bem como os efeitos de agentes farmacológicos e toxicológicos 3 . Geralmente, um paciente epiléptico apresenta hiperexcitabilidade e comprometimento da conectividade funcional dentro do cérebro; Estes são resumidos como descargas epilépticas interictais (IEDs) e podem ser registados pelo EEG sob a forma de picos agudos e transitórios; Ondas afiadas; Complexos pico-onda; Ou polyspikes 4 . A principal característica do cérebro epilético é a ocorrência espontânea de convulsões epilépticas, que podem ser registradas tanto no couro cabeludo como no parênquima cerebral, a fim de localizar a área cerebral responsável pelas convulsões 5 . Além disso, EEG também tem implicações muito importantes em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer (DA). Pesquisas sugerem que os registros alterados de EEG e redes oscilatórias comprometidas em pacientes com DA são comuns. No entanto, nosso conhecimento sobre a fisiopatologia das oscilações de rede em doenças neurodegenerativas iÉ surpreendentemente incompleta e precisa ser mais explorada 6 . Neste protocolo, nós projetamos um eletrodo simples com o qual se pode gravar o EEG para entender a comunicação elétrica tanto no cérebro normal quanto no patológico. A implantação cirúrgica neste método é mais barata do que outros procedimentos disponíveis 7 . Além disso, este método pode ser usado para gravar sinais de EEG de alta qualidade e estáveis ​​para prazos mais longos ( isto é, 2-4 h todos os dias durante 1 semana). Além disso, usamos eletrodos mais leves (pesando aproximadamente 26 mg) que permitem aos animais se comportar mais naturalmente 8 . Este método é amplamente aplicável ao estudo de EEG em filhotes de ratos neonatais que requer o amplificador e digitalizador, comumente usado em laboratório de eletrofisiologia e não requer nenhum dispositivo adicional.

<table><tbody><tr><td>Computer pin</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pincer</td><td>DELI Group Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>502 super glue</td><td>DELI Group Co., Ltd.</td><td>7144</td><td></td></tr><tr><td>Drying oven</td><td>Boxun</td><td>GZX-9140MBE</td><td></td></tr><tr><td>Isofluorane</td><td>RWD Life Science</td><td>902-0000-522</td><td></td></tr><tr><td>Stereotaxic apparatus</td><td>RWD Life Science</td><td>900-0068-507</td><td></td></tr><tr><td>Anesthesia apparatus</td><td>RWD Life Science</td><td>902-0000-510</td><td></td></tr><tr><td>Homeothermic Heating Device</td><td>Harvard Apparatus</td><td>K 024509</td><td></td></tr><tr><td>Amplifier Model 3000&amp;nbsp;</td><td>A-M Systems</td><td>61558</td><td></td></tr><tr><td>Micro1401 Analog Digital converter</td><td>Cambridge Electronic Design Ltd.</td><td>4383</td><td>Data acquisition unit</td></tr><tr><td>Spike2</td><td>Cambridge Electronic Design Ltd.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

recording eeg in freely moving neonatal rats using a novel method

O EEG é um método útil para detectar a atividade elétrica no cérebro. Além disso, é uma ferramenta de diagnóstico amplamente utilizada para várias condições neurológicas, tais como epilepsia e distúrbios neurodegenerativos. No entanto, é tecnicamente difícil obter gravações EEG em recém-nascidos, uma vez que requer manuseio especializado e grande cuidado. Aqui, apresentamos um novo método para gravar EEG em filhotes de ratos neonatais (P8-P15). Nós projetamos um eletrodo simples e confiável usando loci de pinos de computador; Ele pode ser facilmente implantado no crânio de um filhote de rato para gravar sinais de EEG de alta qualidade no cérebro normal e epiléptico. Os filhotes receberam uma injecção intraperitoneal (ip) da neurotoxina ácido cainico (KA) para induzir convulsões epilépticas. A implantação cirúrgica realizada neste procedimento é menos dispendiosa do que outros procedimentos EEG para neonatos. Este método permite gravar sinais EEG de alta qualidade e estáveis ​​por mais de uma semana. Além disso, este procedimento também pode ser aplicado a adultos raSt e ratinhos para estudar a epilepsia ou outros distúrbios neurológicos.

<html> Se os procedimentos cirúrgicos acima forem conduzidos adequadamente, será realizada com êxito um registo de EEG de um rato de rato neonatal de rato. 10 min após a injeção de KA, um padrão regular de sinais comportamentais surgiu na forma de movimentos irregulares e arranhões, tremores e perda de equilíbrio. A Figura 2 mostra os vestígios brutos representativos de EEG e traços expandidos interictal, ictal-tónico e ictal-clónico. Os padrões interictais e ictais de desca...

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Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

Aqui, nós introduzimos uma técnica nova projetada registrar o electroencephalography (EEG) em filhotes epileptic neonatal movendo-se livremente e descrever seus procedimentos, caraterísticas, e aplicações. Este método permite gravar EEG por mais de uma semana.

Gravação de EEG em Ratos Neonatais de Movimentação Livre Usando um Novo Método

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

13.2K visualizações.  South China Normal University.  Aqui, nós introduzimos uma técnica nova projetada registrar o electroencephalography (EEG) em filhotes epileptic neonatal movendo-se livremente e descrever seus procedimentos, caraterísticas, e aplicações. Este método permite gravar EEG por mais de uma semana. 

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Preterm EEG: A Multimodal Neurophysiological Protocol

Since its introduction in early 1950s, electroencephalography (EEG) has been widely used in the neonatal intensive care units (NICU) for assessment and monitoring of brain function in preterm and term babies. Most common indications are the diagnosis of epileptic seizures, assessment of brain maturity, and recovery from hypoxic-ischemic events. EEG recording techniques and the understanding of neonatal EEG signals have dramatically improved, but these advances have been slow to penetrate through the clinical traditions. The aim of this presentation is to bring theory and practice of advanced EEG recording available for neonatal units. 
In the theoretical part, we will present animations to illustrate how a preterm brain gives rise to spontaneous and evoked EEG activities, both of which are unique to this developmental phase, as well as crucial for a proper brain maturation. Recent animal work has shown that the structural brain development is clearly reflected in early EEG activity. Most important structures in this regard are the growing long range connections and the transient cortical structure, subplate. Sensory stimuli in a preterm baby will generate responses that are seen at a single trial level, and they have underpinnings in the subplate-cortex interaction. This brings neonatal EEG readily into a multimodal study, where EEG is not only recording cortical function, but it also tests subplate function via different sensory modalities. Finally, introduction of clinically suitable dense array EEG caps, as well as amplifiers capable of recording low frequencies, have disclosed multitude of brain activities that have as yet been overlooked.
In the practical part of this video, we show how a multimodal, dense array EEG study is performed in neonatal intensive care unit from a preterm baby in the incubator. The video demonstrates preparation of the baby and incubator, application of the EEG cap, and performance of the sensory stimulations.

This video explains the background theory of the neonatal EEG activity and the sensory responses, followed by a live demonstration of their recording in neonatal intensive care unit.

Prematuro EEG: Protocolo A Multimodal neurofisiológico

Since its introduction in early 1950s, electroencephalography (EEG) has been widely used in the neonatal intensive care units (NICU) for assessment and ...

Neurociência

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

Many progressive neurologic diseases in humans, such as epilepsy, require pre-clinical animal models that slowly develop the disease in order to test interventions at various stages of the disease process. These animal models are particularly difficult to implement in immature rodents, a classic model organism for laboratory study of these disorders. Recording continuous EEG in young animal models of seizures and other neurological disorders presents a technical challenge due to the small physical size of young rodents and their dependence on the dam prior to weaning. Therefore, there is not only a clear need for improving pre-clinical research that will better identify those therapies suitable for translation to the clinic but also a need for new devices capable of recording continuous EEG in immature rodents. Here, we describe the technology behind and demonstrate the use of a novel miniature telemetry system, specifically engineered for use in immature rats or mice, which is also effective for use in adult animals.

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.

Monitorização EEG contínuo a longo prazo no pequeno roedor modelos de doença humana, utilizando o Sistema Epoch transmissor sem fio

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

Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the neurogenesis of EEG is still very limited. Local field potentials (LFPs) recorded via a multi-laminar microelectrode can provide a more detailed account of simultaneous neural activity across different cortical layers in the neocortex, but the technique is invasive. Combining EEG and LFP measurements in a pre-clinical model can greatly enhance understanding of the neural mechanisms involved in the generation of EEG signals, and facilitate the derivation of a more realistic and biologically accurate mathematical model of EEG. A simple procedure for acquiring concurrent and co-localized EEG and multi-laminar LFP signals in the anesthetized rodent is presented here. We also investigated whether EEG signals were significantly affected by a burr hole drilled in the skull for the insertion of a microelectrode. Our results suggest that the burr hole has a negligible impact on EEG recordings.

This protocol describes a simple method for concurrent recording of co-localized electroencephalography (EEG) and multi-laminar local field potential in an anesthetized rat. A burr hole drilled in the skull for the insertion of a microelectrode is shown to produce negligible distortion of the EEG signal.

Gravação simultânea de eletroencefalografia co localizada e potencial do campo Local em roedores

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

Simultaneous Recordings of Cortical Local Field Potentials, Electrocardiogram, Electromyogram, and Breathing Rhythm from a Freely Moving Rat

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls body functions and internal organ rhythms when animals are exposed to emotional challenges and changes in their living environments. In general experiments, signals from different organs, such as the brain and the heart, are recorded by independent recording systems that require multiple recording devices and different procedures for processing the data files. This study describes a new method that can simultaneously monitor electrical biosignals, including tens of local field potentials in multiple brain regions, electrocardiograms that represent the cardiac rhythm, electromyograms that represent awake/sleep-related muscle contraction, and breathing signals, in a freely moving rat. The recording configuration of this method is based on a conventional micro-drive array for cortical local field potential recordings in which tens of electrodes are accommodated, and the signals obtained from these electrodes are integrated into a single electrical board mounted on the animal's head. Here, this recording system was improved so that signals from the peripheral organs are also transferred to an electrical interface board. In a single surgery, electrodes are first separately implanted into the appropriate body parts and the target brain areas. The open ends of all of these electrodes are then soldered to individual channels of the electrical board above the animal's head so that all of the signals can be integrated into the single electrical board. Connecting this board to a recording device allows for the collection of all of the signals into a single device, which reduces experimental costs and simplifies data processing, because all data can be handled in the same data file. This technique will aid the understanding of the neurophysiological correlates of the associations between central and peripheral organs.

This study introduces a method for the simultaneous recording of local field potentials in the brain, electrocardiograms, electromyograms, and breathing signals of a freely moving rat. This technique, which reduces experimental costs and simplifies data analysis, will contribute to the understanding of the interactions between the brain and peripheral organs.

Gravações simultâneas de potenciais de campo corticais Local, eletrocardiograma, eletromiograma e respirar o ritmo de um rato andando livremente

Monitoring the physiological dynamics of the brain and peripheral tissues is necessary for addressing a number of questions about how the brain controls ...

Electrophysiological Measurement of Noxious-evoked Brain Activity in Neonates Using a Flat-tip Probe Coupled to Electroencephalography

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. In non-verbal patients, it is very difficult to measure pain, even with pain assessment tools. Those tools are subjective or determine secondary physiological indicators which also have certain limitations particularly when exploring the effectiveness of analgesia. As cortical processing is essential for pain perception, brain activity measures may provide a useful approach to assess pain in infants. Here we present a method to assess nociception with electrophysiological brain activity recordings optimized for the use in newborn infants. To produce highly standardized and reproducible noxious stimuli we applied mechanical stimulation with a flat-tip probe, e.g., PinPrick, which is not skin-breaking and does not cause behavioral distress. The noxious-evoked potential allows the objective measurement of nociception in non-verbal patients. This method can be used in newborn infants as early as 34 weeks of gestational age. Moreover, it could be applied in different situations such as measuring the efficacy of analgesic or anesthetic drugs.

Measuring pain in non-verbal patients is a challenge. In this study we combine EEG recording with stimulation using a flat-tip probe to detect noxious-evoked brain activity in an objective manner.

Eletrofisiológica medição da atividade cerebral evocados nocivas em neonatos usando uma sonda de Flat-ponta acoplada a Eletroencefalografia

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. In non-verbal patients, it is very difficult to measure pain, even with pain assessment tools. ...

Medicina

Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel telemetric electroencephalography system in combination with standard self-adhesive hydrogel electrodes. The piglets are calmed down without the use of sedatives. After their release into the pigpen, the piglets behave normally&#8212;they drink and sleep in the same cycle as their siblings. Their sleep phases are used for the EEG recordings.

Here, we present a protocol to record telemetric electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen without the use of a sedative, making it possible to record typical EEG patterns during non-REM sleep, like spindle bursts.

Gravações de EEG não invasiva de leitões movimentando-se livremente

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel ...

Electroencephalographic Recording of Epileptic Seizures in Epilepsy-Induced Rats

Source: Soukupov&#225;, M., et al. <a href="https://app.jove.com/v/58455">Microdialysis of Excitatory Amino Acids During EEG Recordings in Freely Moving Rats.</a> J. Vis. Exp. (2018)
This video demonstrates electroencephalographic (EEG) recording of epileptic seizures in epilepsy-induced rats. A rat with electrodes implanted in the ventral hippocampus is connected to the EEG recording system and placed in a plexiglass chamber. The rat is allowed to move freely while the brain activity is recorded to monitor the occurrence of seizures.

Registro eletroencefalográfico de crises epilépticas em ratos induzidos por epilepsia

All procedures involving animal models have been reviewed by the local institutional animal care committee and the JoVE veterinary review board.
1. ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

Neurophysiology

Stimulation and Modulation Techniques

Concurrent Electroencephalographic and Local Field Potential Recordings in an Anesthetized Rat

Source: Kang, S., et al. <a href="https://app.jove.com/v/56447">Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent.</a> J. Vis. Exp. (2017).
This video demonstrates the procedure for concurrent recordings of co-localized electroencephalography (EEG) and local field potentials (LFPs) in an anesthetized rat. The process involves preparing the rat and attaching stimulating electrodes to its whisker pads. An EEG spider electrode is placed on the rat&#39;s skull for surface EEG measurements. At the same time, a multi-channel microelectrode is inserted into a specific brain region through a burr hole in the skull to record neural activity from a localized brain area.

Registros Eletroencefalográficos Simultâneos e Potenciais de Campo Local em um Rato Anestesiado

Electrophysiology Techniques

Electroencephalography Recording in a Rat Model of Focal Epilepsy

Source: Bae, J. et al., <a href="https://app.jove.com/v/52700">Brain Source Imaging in Preclinical Rat Models of Focal Epilepsy using High-Resolution EEG Recordings.</a>&#160;J. Vis. Exp. (2015)
This video demonstrates a method for high-resolution EEG recording in a rat model of focal epilepsy. It outlines the steps involved in preparing the rat, connecting a multichannel EEG mini-cap to the rat&#39;s scalp, and recording the EEG to identify seizure-related events characteristic of the epilepsy model.

Registro de eletroencefalografia em um modelo de epilepsia focal em ratos

Recording of Induced Seizures through Electroencephalography in Freely Moving Rat Pups

Source: Huo, Q. et al. <a href="https://app.jove.com/v/55489">Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method.</a> J. Vis. Exp. (2017)
The video demonstrates the recording of electroencephalogram (EEG) signals from seizure-induced rat pups. Take a freely moving pup implanted with electrodes connected to a data acquisition system. A neurotoxin is administered to induce epileptic seizures, and the resulting electrical bursting activity is monitored using the EEG signal.