مراقبة مخطط كهربية القلب في الوقت الحقيقي أثناء تدريب جهاز المشي في الفئران

Summary

مخطط كهربية القلب (ECG) هو المتغير الرئيسي لفهم الفيزيولوجيا الكهربية للقلب. ممارسة الرياضة البدنية لها آثار مفيدة ولكنها قد تكون ضارة أيضا في سياق أمراض القلب والأوعية الدموية. توفر هذه المخطوطة طريقة لتسجيل تخطيط القلب في الوقت الفعلي أثناء التمرين ، والتي يمكن أن تعمل على التحقيق في آثاره على الفيزيولوجيا الكهربية للقلب في الفئران.

Abstract

ممارسة الرياضة البدنية بانتظام هو مساهم رئيسي في صحة القلب والأوعية الدموية ، مما يؤثر على مختلف عمليات التمثيل الغذائي وكذلك الفيزيولوجيا الكهربية. ومع ذلك ، في بعض أمراض القلب مثل متلازمات عدم انتظام ضربات القلب الموروثة ، على سبيل المثال ، اعتلال عضلة القلب المسبب لاضطراب النظم (ACM) أو التهاب عضلة القلب ، قد يكون للتمرين البدني آثار سلبية على القلب مما يؤدي إلى إنتاج الركيزة المسببة لاضطراب النظم. في الوقت الحالي ، الآليات الجزيئية الأساسية لإعادة تشكيل اضطراب النظم المرتبط بالتمرين غير معروفة إلى حد كبير ، وبالتالي لا يزال من غير الواضح أي تواتر ومدة وشدة التمرين يمكن اعتباره آمنا في سياق المرض (الأمراض).

تسمح الطريقة المقترحة بدراسة التأثيرات الارتباكية / المضادة لاضطراب النظم للتمرين البدني من خلال الجمع بين التدريب على جهاز المشي والمراقبة في الوقت الفعلي لتخطيط القلب. تستخدم أجهزة القياس عن بعد القابلة للزرع لتسجيل تخطيط القلب باستمرار للفئران التي تتحرك بحرية على مدى فترة تصل إلى 3 أشهر سواء أثناء الراحة أو أثناء التدريب على جهاز المشي. يستخدم برنامج الحصول على البيانات مع وحدات التحليل الخاصة به لتحليل معلمات تخطيط القلب الأساسية مثل معدل ضربات القلب أو مدة الموجة P أو فاصل العلاقات العامة أو فترة QRS أو مدة QT أثناء التدريب وبعده. علاوة على ذلك ، يتم تقييم معلمات تقلب معدل ضربات القلب (HRV) وحدوث عدم انتظام ضربات القلب. باختصار ، تصف هذه المخطوطة نهجا خطوة بخطوة لاستكشاف التأثيرات التي يسببها التمرين تجريبيا على الفيزيولوجيا الكهربية للقلب ، بما في ذلك إعادة تشكيل اضطراب النظم المحتمل في نماذج الفئران.

Introduction

النشاط البدني المنتظم مهم لحياة صحية. ومع ذلك ، تؤدي بعض أمراض القلب والأوعية الدموية إلى مواقف يكون فيها هذا الاتفاق المنطقي مشكوكا فيه على الأقل. في المرضى الذين يعانون من التهاب عضلة القلب ، تظهر البيانات الحالية حتى الآثار الضارة لممارسة الرياضة ، وبالتالي ، فمن المستحسن إيقاف جميع التمارين لفترة معينة في هؤلاء المرضى¹،^2،3. في أمراض القلب والأوعية الدموية الأخرى (CVD) مثل متلازمات عدم انتظام ضربات القلب الموروثة ، توجد أدلة أقل نسبيا على المستوى المناسب من التمارين⁴،^5،6،⁷ ، مما يجعل الاستشارة السريرية في هذه الحالات ، ومعظمها للمرضى الشباب والنشطين بدنيا ^، صعبة للغاية.

تم اقتراح إعادة البناء السلبية التي تؤدي إلى تقليل الانقباض وفشل القلب وإعادة تشكيل اضطراب النظم مما يؤدي إلى عدم انتظام ضربات القلب والموت القلبي المفاجئ كسمات مميزة للآثار الضارة المرتبطة بالتمرين على القلب⁸. يشير عدد كبير من الدراسات إلى الآثار المفيدة للتمرين المعتدل على مجموعة واسعة من الأمراض المختلفة ^9,10. ومع ذلك ، قد يكون للتدريب المكثف آثار ضارة على القلب مما يؤدي إلى عدم انتظام ضربات القلب خاصة في الرياضيين الأصحاء¹¹. على الرغم من أن عمليات إعادة البناء الهيكلية التي تؤدي إلى إنتاج ركيزة ضعيفة لاضطراب النظم قد تكمن وراء هذا الموقف المتناقض كما هو موضح في عدائي الماراثون¹² ، إلا أن الآليات المحددة لإعادة البناء السلبية المرتبطة بالتمارين الرياضية في كل من الأشخاص الأصحاء والمرضى الذين يعانون من أمراض القلب والأوعية الدموية لا تزال غير معروفة إلى حد كبير.

في الحيوانات ، وخاصة في الفئران ، تم تطوير العديد من النماذج المناسبة لتقليد مجموعة واسعة من أمراض القلب والأوعية الدموية^13,14. أيضا ، تم إنشاء نماذج تمارين وبروتوكولات تدريب مختلفة في الفئران¹⁵،¹⁶،17 ، بما في ذلك التدريب على جهاز المشي الآلي ، والجري الطوعي للعجلات (VWR) ، والسباحة^17،18. يعتمد تقييم الفيزيولوجيا الكهربية للقلب عن طريق مراقبة تخطيط القلب بشكل كلاسيكي على اتصال مباشر بين الحيوان ونوع من أجهزة الكشف. وبالتالي ، إما أن تحتاج الحيوانات إلى التخدير ، على سبيل المثال ، للحصول على تسجيلات تخطيط القلب باستخدام أقطاب كهربائية حادة¹⁹ ، أو تحتاج الحيوانات إلى شل حركتها بواسطة مقيد 20 ، أو يتم تقليل جودة البيانات بسبب القطع الأثرية الحركية ، على سبيل المثال ، عند استخدام أقطاب كهربائية²¹ أو منصات موصلة ²² تسمح فقط بالتحليل الأساسي. وبالتالي ، لا يتوافق أي من الأساليب المذكورة أعلاه مع بروتوكولات التدريب وبالتالي يمنع الدراسات حول الآليات المتعلقة بالتمرين التي تؤدي إلى إعادة تشكيل سلبية في الفئران. يمكن لأجهزة القياس عن بعد القابلة للزرع التغلب على هذه العقبات وهي في الوقت الحاضر أقوى أداة ومعيار ذهبي لتقييم الفيزيولوجيا الكهربية للفئران في الجسم الحي في الحيوانات الواعية والمتحركة^23,24. تم تطوير حلول أجهزة القياس عن بعد الحالية لمراقبة الفئران في أقفاصها^25,26 ، وعادة ما تتطلب وضع جهاز استقبال تحت القفص للحصول على البيانات ، مما يجعل المراقبة في الوقت الفعلي خارج هذه الظروف صعبة. نقدم هنا نهجا للتحقيق في آثار التمرين على الفيزيولوجيا الكهربية للقلب وعدم انتظام ضربات القلب عن طريق تسجيل تخطيط القلب في الوقت الفعلي أثناء تدريب جهاز المشي في الفئران باستخدام أجهزة القياس عن بعد المزروعة. تم تحليل جميع المعلمات التي تم الحصول عليها كما هو موضح سابقا من قبل Tomsits et ^al.23.

Protocol

تم إجراء جميع الإجراءات الحيوانية وفقا للمبادئ التوجيهية للجنة رعاية الحيوان والأخلاقيات بجامعة ميونيخ وتمت الموافقة على جميع الإجراءات من قبل حكومة بافاريا ، ميونيخ ، ألمانيا (ROB-55.2-2532.Vet_02-16-200). تم استخدام أربعة ذكور من الفئران البرية التي تم تربيتها في المنزل C57BL / 6N في هذه الدراسة.

1. التحضير والزرع الجراحي لجهاز الإرسال

ملاحظة: للحصول على بروتوكول مفصل لإعداد جهاز الإرسال وزرعه ، راجع McCauley et ^al.26.

1. تحضير جهاز الإرسال
   1. استخدم أجهزة إرسال جديدة مباشرة لأنها معقمة. إذا تم إعادة استخدام أجهزة الإرسال ، فقم بتنظيف الجهاز عن طريق وضعه في محلول ملحي للتخلص من بقع الدم ، وقم بإزالة أي شظايا من الأنسجة الملتصقة بجهاز الإرسال وأقطاب الرصاص. بعد التنظيف الأولي ، إذا لزم الأمر ، اغمر جهاز الإرسال في محلول تنظيف بنسبة 1٪ (انظر جدول المواد) لمدة 4 ساعات لتنظيف جهاز الإرسال بشكل أكبر.
   2. قم بتنشيط جهاز الإرسال عن طريق وضع المغناطيس المرفق على مقربة. بعد التنشيط ، اختبر الإشارة من جهاز الإرسال باستخدام جهاز راديو بتردد AM 530 هرتز. يشير صوت تنبيه حاد وواضح إلى تنشيط جهاز الإرسال ، في حين أن جهاز الإرسال المعطل لا يعطي أي إشارة.
2. التحضير الجراحي والزرع
   ملاحظة: يجب إجراء جميع العمليات الجراحية في ظل ظروف نظيفة ومعقمة.
   1. تطهير جميع الأسطح والمعدات القابلة لإعادة الاستخدام قبل الاستخدام واستخدام المستهلكات المعقمة ، على سبيل المثال ، الشاش والقفازات ، إلخ.
   2. قم بإعداد أسلاك جهاز الإرسال عن طريق تقصير الأطوال المثلى ، ويؤدي السالب (الأبيض) إلى حوالي 3.5 سم ويؤدي الموجب (الأحمر) إلى 2.5 سم. قم بإزالة غلاف العزل الأحمر والأبيض على طرف الأقطاب الكهربائية عن طريق عمل قطع صغير لفضح 5-7 مم من السلك الموصل.
      ملاحظة: تم اقتراح هذه الأطوال للفئران BALB / c أو C57BL / 6 البالغة من العمر 9-12 أسبوعا ، والتي تزن ~ 25 جم. اضبط ما إذا كانت الحيوانات المستخدمة في الدراسة أكبر / أثقل.
   3. لاحظ وزن جهاز الإرسال ووزن جسم الماوس. لاحظ أيضا الرقم التسلسلي وقيم المعايرة لجهاز الإرسال الذي يوفره DSI.
      ملاحظة: يستخدم وزن جسم الحيوان لحساب جرعات التخدير والمسكنات. يستخدم وزن الجسم الأولي أيضا كمرجع لتقييم تعافي الحيوان بعد الجراحة.
   4. تخدير الفأر في غرفة تحريض متصلة بمبخر إيزوفلوران متدفق ب 2٪ -3٪ إيزوفلوران (حجم / حجم) مدفوعا ب 1 لتر / دقيقة من الأكسجين بنسبة 100٪. انتظر بداية التخدير الكامل وتحقق من قرصة إصبع القدم ومنعكس الجفن لضمان عمق التخدير المناسب قبل المتابعة.
   5. بعد ذلك ، ضع الحيوان المخدر في وضع ضعيف واستخدم مرهما (انظر جدول المواد) لمنع جفاف العين أثناء العملية. قم بإجراء العملية الجراحية في ظل ظروف نظيفة على جناح جراحي للحفاظ على درجة حرارة جسم الفأر عند 37 درجة مئوية. أدخل مسبار المستقيم كمستشعر لدرجة الحرارة.
   6. الحفاظ على التخدير عن طريق تطبيق الأيزوفلوران المستمر (1.5٪ -2٪). حقن الفنتانيل (0.50 ميكروغرام / جم) داخل الصفاق لتسكين الألم. قم بتوصيل جهاز الامتزاز بإعداد التهوية لتجنب تسرب الغاز الزائد إلى غرفة العمليات (موصى به).
   7. أدخل أقطاب كهربائية لتخطيط كهربية القلب بالإبرة في كلا الذراعين وقطب التأريض في الساق اليسرى للماوس للحصول على تكوين ECG من الرصاص الأول لمراقبة تخطيط القلب أثناء الجراحة وللحصول على تخطيط كهربية القلب الأساسي.
   8. حلق البطن والصدر وعقم منطقة الجراحة باستخدام الكلورهيكسيدين / الكحول (انظر جدول المواد). استخدم الملقط لشد الجلد وإجراء شق بطني في منتصف البطن بطول 1.5-2 سم باستخدام المقص (بضع البطن).
   9. اصنع جيبا تحت الجلد (حوالي 1 مم) في الجزء العلوي الأيمن من الصدر وأسفل الصدر الأيسر أسفل القلب لوضع أسلاك الأقطاب الكهربائية ، كما هو موضح في الشكل 1.
   10. ضع جسم المرسل برفق في الصفاق فوق الأمعاء. أدخل إبرة 14 G تحت الجلد من كلا الجيبين في الجزء العلوي الأيمن من الصدر وجيب الصدر الأيسر السفلي المصنوع مسبقا لإنشاء نفق لوضع القطب الكهربائي.
   11. قم بتوجيه الأقطاب الكهربائية الحمراء والبيضاء عبر الإبرة لوضعها في تكوين الرصاص II. ضع أطراف الأقطاب الكهربائية وثبتها باستخدام 6.0 خيوط ، قطب موجب (أحمر) في أسفل الصدر الأيسر والقطب السالب (أبيض) في الجزء العلوي الأيمن من الصدر.
   12. خياطة جميع الشقوق باستخدام 6.0 خيوط وتطبيق مطهر (انظر جدول المواد) على الجروح. انقل الحيوان إلى قفص التعافي (/ قفص واحد فقط) وضعه تحت مصدر حرارة للحفاظ على درجة حرارة الجسم حتى الشفاء التام من التخدير. فقط بعد الشفاء التام والقدرة على الحفاظ على الاستلقاء القصي ، يمكن إعادة الحيوان إلى الشركة إذا لزم الأمر.
   13. تزويد الحيوان بجرعة كافية من المسكنات والمضادات الحيوية بعد الجراحة. استخدم كاربروفين (5 ميكروغرام / جم) كمسكن وإنروفلوكساسين (5 ميكروغرام / جم) كمضاد حيوي. راقب الجرح على فترات منتظمة للتأكد من عدم حدوث التهاب أو تفزر الجرح.
   14. بعد 7-10 أيام من فترة الشفاء بعد الجراحة ، يكون الحيوان جاهزا للخضوع لتدريب جهاز المشي. تأكد من التئام الجروح بشكل صحيح ، وأن الماوس يتمتع بصحة جيدة قبل بدء التدريب.
       ملاحظة: بعد الانتهاء من الفترة التجريبية ، لا يتطلب استخدام أجهزة إرسال القياس عن بعد طريقة محددة للقتل الرحيم. يعتمد اختيار الطريقة على التحليل اللاحق ومتطلباته المحددة لحالة الأنسجة وكذلك على قواعد ولوائح رعاية الحيوانات المحلية وموافقة لجنة الأخلاقيات المحلية المعنية.

2. الحصول على البيانات

1. الترتيبات المسبقة
   1. لبدء الحصول على البيانات ، ضع قفص الحيوان على مستقبل الإشارة. قم بتوصيل مستقبل الإشارة بنظام الحصول على البيانات الذي يتكون من مصفوفة تبادل البيانات وواجهة الإشارة. قم بتوصيل نظام الحصول على البيانات بجهاز كمبيوتر باستخدام برنامج الاكتساب لتصور البيانات (انظر تفاصيل الإعداد في الشكل 2A).
   2. ابدأ تشغيل البرنامج وقم بتأكيد اسم المستخدم والترخيص على الشاشة التالية، ثم انقر فوق متابعة. انقر فوق الأجهزة لإعداد جهاز الإرسال وجهاز استقبال الإشارة. حدد تحرير تكوين Physio Tel/HD (MX2) لفتح نافذة تكوين.
   3. حدد تكوين MX2 في عرض القائمة في علامة تبويب التكوين لرؤية جميع أجهزة الإرسال المتاحة وأرقامها التسلسلية في العمود المتاح. انقر واسحب جهاز الإرسال المزروع من العمود المتاح إلى العمود المحدد.
      ملاحظة: إذا كان جهاز الإرسال مدرجا في العمود المحدد، فستتم إضافته أيضا إلى تكوين MX2 في علامة تبويب التكوين في أقصى اليسار.
   4. تشير الرموز الملونة بجوار الرقم التسلسلي لجهاز الإرسال إلى الحالة. تحقق من حالة جميع أجهزة الإرسال: أخضر مع علامة اختيار = جهاز الإرسال متزامن وجاهز ؛ أحمر مع علامة تعجب = جهاز الإرسال غير متوفر حاليا ، على سبيل المثال ، تم تكوينه حاليا في تجربة على نظام آخر ؛ الأصفر = جهاز الإرسال يقوم بالمزامنة أو لا يحتوي على أي أجهزة استقبال متصلة. تأكد من وجود ضوء أخضر يشير إلى نقل البيانات الاسمي.
   5. لتكوين جهاز الإرسال ، حدد الرقم التسلسلي لجهاز الإرسال المضاف وانقر فوق إنشاء غرسة جديدة. حدد ETA-F10 من القائمة المنسدلة لنموذج الزرع للاطلاع على تفاصيل الزرع.
   6. حدد الطراز والرقم التسلسلي لجهاز الاستقبال من القائمة الموجودة في أقصى يسار جهاز الاستقبال (أجهزة الاستقبال) المرتبطة بالزرع. تظهر قائمة بأجهزة الاستقبال المتصلة والمتصلة ضمن هذه القائمة مع مربع اختيار.
   7. انقر فوق البحث عن ETA Implant لتعيين مستقبل إشارة لجهاز الإرسال المزروع. افتح قائمة نوع الإشارة وحدد ECG بمعدل عينة يبلغ 1000 هرتز. أدخل قيم المعايرة على ظهر عبوة الغرسة. حدد حفظ وإنهاء.
   8. انقر فوق إعداد في شريط القائمة وحدد إعداد الموضوع. سيظهر مربع حوار يحتوي على تفاصيل الموضوع. أدخل اسم الملف المطلوب ، والذي سيتم حفظه في إعداد الموضوع.
   9. حدد جنس الحيوان وحدد الماوس من القائمة المنسدلة للأنواع. افتح القائمة المنسدلة للتحليل وحدد ECG (الوحدة النمطية). قم بتغيير الملصقات الافتراضية إلى ECG والوحدات إلى mV إذا رغبت في ذلك. حدد المشغل المجاور لتخطيط القلب.
   10. انقر فوق ECG أسفل اسم الموضوع داخل القائمة اليمنى القصوى لفتح قائمة تفاصيل القناة. حدد معلمات ECG المطلوبة مثل Num (رقم الدورة) أو HR (معدل ضربات القلب) أو فترات مثل PR-I و QT-I و RR-I و QRS وما إلى ذلك. من قائمة المعلمات.
   11. لإعداد العرض ، انقر فوق إعداد في شريط القائمة وحدد إعداد التجربة. يظهر مربع حوار إعداد. حدد إعداد الرسم البياني من القائمة اليمنى القصوى لتحديد ما يصل إلى 16 نافذة رسومية توفر كلا من البيانات الأولية ، على سبيل المثال ، إشارات ECG والمعلمات المشتقة ، على سبيل المثال ، حلقة XY ، اتجاه الموارد البشرية. لعرض مخطط كهربية القلب، حدد خانة الاختيار تمكين الصفحة للصفحة 1.
2. تدريب جهاز المشي مع تسجيل تخطيط القلب في الوقت الفعلي في وقت واحد
   1. قم بإعداد إعداد تجريبي كما هو موضح في الشكل 2B لجهاز المشي ثنائي المسار مع مراقبة تخطيط القلب في الوقت الفعلي أثناء التدريب.
      ملاحظة: يوصى باستخدام جهاز مشي القوارض المكون من 5 حارات (انظر جدول المواد) للتدريب. يتكون الإعداد من حزام ناقل مقسم إلى خمس مقصورات تشغيل ووحدة تحكم مزودة بشاشة تعمل باللمس. يتم تشكيل كل حجرة تشغيل بواسطة صندوق زجاجي شفاف مع غطاء ، مثبت على الحزام الناقل. تحتوي كل حجرة على شبكة صدمة كهربائية حيث تعمل النبضات الكهربائية القصيرة كحافز للحفاظ على تشغيل الحيوان. يتم توصيل كل حجرة بشكل فردي بوحدة التحكم لتمكين الضبط الخاص للمقصورة لشدة الصدمات. يمكن لوحدة التحكم عرض مسافة الجري وعدد الصدمات والمدة الإجمالية للصدمات. نظرا لأن جميع المقصورات تشترك في نفس الحزام الناقل ، لا يمكن ضبط السرعة والميل إلا لجميع المقصورات في نفس الوقت.
   2. لتمكين نقل إشارة جيد أثناء التدريب ، ضع مستقبل الإشارة أعلى الصندوق الذي ينشئ ممر الجري مع الحيوان كما هو موضح في الشكل 2 ب. يختلف الموضع الدقيق لمستقبل الإشارة على ممر الجري بين الحيوانات الفردية بسبب اختلاف نسب الإشارة / الضوضاء.
      1. حرك مستقبل الإشارة حتى يتم العثور على الموضع الأمثل على حارة الجري. افعل ذلك عن طريق إجراء تجربة اختبار مع تحت التدريب ولاحظ الموضع بأفضل نسبة إشارة / ضوضاء. استخدم هذا الموضع الأمثل للتجربة الفعلية.
         ملاحظة: نظرا لحجم مستقبل الإشارة ووضع جهاز الاستقبال الطبيعي لمحور ممرات الجري (كما هو موضح في الشكل 2B) ، يمكن لحيوانين فقط التدريب في نفس الوقت مع مراقبة ECG في هذا التكوين.
   3. قسم تدريب جهاز المشي إلى المرحلتين التاليتين.
      1. مرحلة التأقلم: الوقت الذي يتكيف فيه الحيوان مع ظروف التدريب. قم بإجراء بروتوكول تأقلم لمدة أسبوع واحد كما هو موضح في الجدول 1 مع سرعة الجري ووقت التدريب لكل يوم كما هو موضح.
      2. مرحلة التدريب: بعد التأقلم تدريب الحيوان بسرعة ثابتة لفترة محددة في اليوم لمدة X أيام. بالنسبة لهذا البروتوكول ، قم بإجراء نظام تدريب لمدة 5 أيام على مدار 3 أسابيع بسرعة ثابتة تبلغ 25 سم / ثانية ومدة 60 دقيقة / يوم (الجدول 2). بعد 5 أيام من التدريب ، وفر استراحة لمدة 2 يوم قبل الأسبوع التالي من التدريب.
         ملاحظة: يحدد X إجمالي عدد أيام التدريب ويتم تعريفه بناء على الهدف التجريبي.
   4. قم بتشغيل جهاز المشي. اضبط منحدر جهاز المشي والسرعة وشدة الصدمة وفقا لبروتوكول التدريب. استخدم منحدرا تصاعديا بمقدار 5 درجات ، مما يؤدي إلى مستوى معتدل من التوتر (موصى به). استخدم نفس الميل لمرحلة التأقلم ومرحلة التدريب.
      ملاحظة: يحدد ميل جهاز المشي كثافة التدريب. اختر الميل المطلوب. يمكن أن يختلف بروتوكول التدريب بناء على الهدف التجريبي.
   5. اضغط على الإعدادات في وحدة التحكم وحدد اختبار الشبكة. يؤدي هذا إلى فتح شاشة تحديد حجم الشبكة. حدد الفئران. ستظهر شاشة اختبار الشبكة مع اختبارين فرعيين: اختبار الصدمة واختبار التنظيف. اضغط على ابدأ لبدء اختبار الصدمة. ستظهر رسالة تحذر المستخدم من صدمات الاختبار. لبدء الاختبار ، قم بتأكيد التحذير عن طريق لمس الشاشة.
   6. ضع الجزء الموصل من ملحق الإسفنج المزود مع جهاز المشي على شبكة جهاز المشي. ضعه حتى تظهر كلمة Pass على الشاشة. اختبر جميع الشبكات مثل هذا. سينتهي الاختبار تلقائيا بعد اجتياز جميع الممرات بنجاح ولكن يمكن للمستخدم إيقافه في أي وقت عن طريق الضغط على زر الإيقاف .
   7. لمتابعة اختبار التنظيف ، اضغط على زر >> وابدأ وانتظر حتى يتم تشغيل الاختبار. سيتوقف هذا الاختبار أيضا تلقائيا بمجرد اجتياز جميع الممرات له. إذا فشل الاختبار ، فستظهر رسالة تحذير على الشاشة. المس الرسالة لرؤية النتيجة.
      ملاحظة: يتم إجراء هذه الاختبارات للتحقق من نظافة الشبكة ووظيفتها. يجب أن تكون الشبكات نظيفة لضمان الكشف الجيد عن الحيوانات وبالتالي التسليم الصحيح للتحفيز الكهربائي إذا لزم الأمر. إذا فشل الاختبار ، فقم بتنظيف الشبكات ، وتحقق مما إذا كانت جميع الكابلات متصلة بشكل صحيح وكرر الاختبار.
   8. نقل الحيوان إلى مقصورة الجري. ضع مستقبل الإشارة على الصندوق الشفاف وقم بتوصيل مستقبل الإشارة عبر كابل التوصيل بنظام الحصول على البيانات ، والذي يتكون من مصفوفة تبادل البيانات وواجهة الإشارة ، والتي بدورها تتصل بجهاز كمبيوتر مع تشغيل برنامج الاستحواذ لعرض إشارة ECG أثناء التجربة.
   9. اضغط على ابدأ للدخول إلى وضع التشغيل. ستتلقى الحيوانات دفعة كهربائية قصيرة عند ملامستها للشبكة الكهربائية ، والتي ستدفع الحيوان نحو ممر الجري. استخدم الحد الأدنى من شدة الصدمة 0.1 مللي أمبير. هذا يكفي لتحفيز الحيوانات ولكنه غير مرئي في تسجيل تخطيط القلب. حاول وضع كريات الطعام خارج خطوط الجري على مرأى من الحيوان لإبقائه متحفزا.
      ملاحظة: النطاق الذي قدمته الشركة المصنعة للصدمات الكهربائية هو 0.1 مللي أمبير -2 مللي أمبير. قد تكون الزيادة في شدة الصدمة ضرورية في سلالات الفئران المختلفة أو في ظل ظروف تجريبية مختلفة ، ومع ذلك ، نوصي باستخدام أقل شدة صدمة ممكنة. بدلا من ذلك ، لتقليل الصدمات الكهربائية الكلية ، حاول إبقاء الحيوان على حارة الجري عن طريق دفعه برفق ، على سبيل المثال ، باستخدام براعم الأذن القطنية أو عن طريق تحفيزه بنفخة لطيفة من الهواء المضغوط. إذا تم تدريب الحيوانات بشكل جيد ، يمكن فصل الشبكة الكهربائية وممر الجري بقطعة من الستايروفوم لتجنب الصدمات غير المرغوب فيها.
   10. إذا لم يتدرب ولا يمكن تحفيزه حتى مع حدوث صدمة كهربائية ، فقم بإزالته من بروتوكول التدريب لذلك اليوم إذا لم يكن هناك تحسن خلال أول 15 دقيقة من التجربة.
   11. عند الانتهاء ، اترك الحيوان يستريح لمدة 5 دقائق بعد التدريب قبل نقله مرة أخرى إلى القفص. قم بإزالة مستقبل الإشارة من الصندوق الشفاف وضعه مرة أخرى أسفل القفص كما هو موضح في الشكل 2 أ. قم بإيقاف تشغيل جهاز المشي لتجنب أي صدمات غير مرغوب فيها.
   12. قم بتنظيف حزام جهاز المشي ومقصورات الجري والشبكة الكهربائية بعامل تنظيف غير كحولي. الممرات النظيفة تؤدي إلى نتائج تدريب أفضل.
       ملاحظة: أثناء التدريب ، من المهم تنظيف الممرات باستمرار ، حيث تتوقف الحيوانات عن الجري في الممرات المتسخة. نستخدم براعم الأذن القطنية للتخلص من براز الحيوانات أثناء التدريب.

3. تحليل البيانات

ملاحظة: اعتمادا على أهداف البحث الفردية ، يمكن الحصول على معلمات مختلفة وتحليلها. يركز هذا البروتوكول على جانبين: تحليل سمات تخطيط القلب الكمية وحدوث عدم انتظام ضربات القلب قبل التدريب وأثناءه وبعده باستخدام نهج سبق وصفه بواسطة Tomsits et ^al.23. وتحليل تقلب معدل ضربات القلب (HRV)²⁷.

1. تحليل تخطيط القلب
   1. للحصول على وصف مفصل ، راجع Tomsits et ^al.23. باختصار ، ابدأ تشغيل البرنامج ، وقم بتأكيد اسم المستخدم والرقم التسلسلي لترخيص البرنامج ، وانقر فوق متابعة.
   2. لفتح ملف بملحق. PnmExp ، انقر فوق تحميل التجربة. يفتح مربع حوار الاستعراض بحثا عن مجلد ، وحدد الملف ، وانقر فوق فتح.
   3. انتقل إلى الإجراءات / بدء المراجعة في شريط الأدوات وحدد مربع الحوار تحميل بيانات المراجعة ، والذي يوفر نظرة عامة على جميع الموضوعات وإشاراتها المسجلة ضمن التجربة المحددة مسبقا.
   4. حدد الملف المراد تحليله بالنقر فوق مربع الاختيار بجوار اسمه في لوحة الموضوعات على الجانب الأيسر من الشاشة. لتحليل تخطيط كهربية القلب، حدد خانة الاختيار بجوار ECG في لوحة أنواع الإشارات.
   5. حدد إما التسجيل بأكمله أو حدد نطاقا أو مدة باستخدام خيار النطاق الزمني. انقر فوق "موافق " لتحميل مجموعة البيانات المحددة في المراجعة وفتح نوافذ الأحداث والمعلمات تلقائيا.
   6. لعرض مخطط كهربية القلب ، انقر فوق إعداد الرسم البياني في شريط أدوات القائمة لفتح نافذة جديدة. حدد أساسي في نوع الإشارة ، وأدخل الوقت 0: 00: 00: 01 ، ثم حدد التسمية المطلوبة ، ووحدة العرض ، وحدود المحور المنخفض والعالي عن طريق إدخال مربعات النص المعنية. قم بالتأكيد بالنقر فوق مربع الاختيار تمكين الصفحة وستظهر نافذة تتبع ECG المحددة.
   7. اضبط أبعاد المحور X والمحور Y لتخطيط القلب عن طريق النقر المزدوج. انقر بزر الماوس الأيسر على التتبع لإظهار التعليق التوضيحي للموجة والتعرف على كل جزء من التتبع والتعليق عليه ، موجة P و Q و R و T بشكل صحيح.
      ملاحظة: إذا كانت التعليقات التوضيحية غير صحيحة ، فيمكن استخدام العديد من الخيارات ، QRS ، PT ، Advanced ، Noise ، Marks ، Notes ، Precision ، لتحسين ، على سبيل المثال ، خيار التحليل / السمات باستخدام النقر بزر الماوس الأيمن. للحصول على وصف مفصل ، راجع Tomsits et ^al.23.
   8. حدد معلمات ECG المطلوبة من نافذة المعلمة وانسخها إلى جدول بيانات أو برنامج إحصائي لمزيد من التحليل.
2. كشف عدم انتظام ضربات القلب
   1. للكشف عن عدم انتظام ضربات القلب ، انقر فوق التجربة / رؤى البيانات لفتح نافذة جديدة لرؤى البيانات.
   2. حدد قواعد البحث المخصصة لفحص التسجيل في لوحة البحث. قم بإنشاء بحث جديد عن طريق تحديد إنشاء بحث جديد بعد النقر بزر الماوس الأيمن داخل قائمة البحث.
   3. في القائمة المنسدلة لمربع حوار الإدخال ، حدد قاعدة البحث المعنية وانقر فوق "موافق " لإضافة قاعدة البحث هذه إلى القائمة. لتطبيق قواعد البحث، انقر عليها واسحبها إلى قناة الاهتمام على اليمين.
   4. في لوحة النتائج، يتم عرض كل قسم داخل تسجيل ECG تنطبق عليه القاعدة. للحصول على نظرة عامة مفصلة حول قواعد البحث المختلفة ، راجع Tomsits et ^al.23. للحصول على قاعدتين مثاليتين ، بطء القلب وعدم انتظام دقات القلب ، انظر التعريف والوصف أدناه.
      ملاحظة: بالنسبة لقواعد البحث هذه ، يتم تعريف معدل ضربات القلب الفسيولوجي للفئران وفقا ل Kaese et ^al.28 على أنه 500-724 نبضة / دقيقة ، وهو ما يتوافق مع طول دورة 82-110 مللي ثانية.
      1. بطء القلب: في نهج من خطوتين ، حدد كل فترة RR فردية أطول من 120 مللي ثانية. نظرا لأن بطء القلب يتطلب أكثر من فاصل RR ممدود واحد ، حدد قاعدة بحث إضافية لتحديد 20 فترة RR متتالية أطول من 120 مللي ثانية فقط مثل بطء القلب على النحو التالي: بطء القلب الفردي كقيمة (HR_cyc0) <500 ، وبطء القلب كسلسلة (بطء القلب الفردي ، 1) > = 20. انقر فوق "موافق " لإضافة قاعدة البحث هذه إلى القائمة.
      2. باتباع نفس النهج الخاص بتسرع القلب ، حدد تسرع القلب الفردي على أنه القيمة (HR_cyc0) >724 ، مع تحديد كل فترة RR فردية أقصر من 82 مللي ثانية ، ثم أضف قاعدة البحث الإضافية تسرع القلب كسلسلة (عدم انتظام دقات القلب مفرد ، 1) > = 20. انقر فوق "موافق " لإضافة قاعدة البحث هذه إلى القائمة.
3. تحليل تقلب معدل ضربات القلب
   ملاحظة: لا يتم إجراء تحليل تقلب معدل ضربات القلب (HRV) في برنامج الاستحواذ ويتطلب تصدير البيانات من برنامج الاستحواذ بتنسيق قابل للقراءة. هنا ، نقدم دليلا قصيرا خطوة بخطوة لتصدير البيانات بتنسيق البيانات الأوروبي المستخدم على نطاق واسع (EDF).
   1. ابدأ تشغيل البرنامج ، وقم بتأكيد اسم المستخدم والرقم التسلسلي ، وانقر فوق متابعة.
   2. لتصدير تتبع ECG على سبيل المثال ، تحليل HRV ، انقر فوق تجربة وحدد تصدير إلى EDF. في نافذة تصدير إلى EDF ، حدد رقم الحيوان ، وتحقق من ECG ، وحدد نطاقا زمنيا سيتم تصدير البيانات إليه وانقر فوق تصدير.
      ملاحظة: لا يوجد حد للنطاق الزمني المصدر الذي حدده البرنامج ، ستستغرق معالجة المزيد من البيانات وقتا أطول. ومن الممكن أيضا تقسيم الصادرات إلى أقسام، على سبيل المثال، 24 ساعة وإعادة إدماجها في وقت لاحق إذا لزم الأمر.
   3. ابدأ تشغيل برنامج التحليل المستخدم لتحليل HRV (انظر جدول المواد) ، وانقر فوق ملف وحدد فتح لتحميل ملف EDF المطلوب.
   4. انقر فوق HRV وحدد الإعدادات. سيؤدي هذا إلى فتح نافذة لتعيين معلمات مختلفة. ضمن اكتشاف الإيقاع ، حدد الأنواع التي يتم إجراء تحليل HRV لها. سيؤدي اختيار الأنواع إلى تعيين قيم عرض حاوية الرسم البياني وعتبة pRR وقيمة متوسط SDARR داخل لوحة التحليل إلى معيار محدد مسبقا.
   5. حدد HRV واختر عرض التقرير. انسخ النتائج إلى برنامج إحصائي لمزيد من التحليل الإحصائي.
   6. يمكن أن تكون جودة الإشارة أقل بكثير خلال مراحل التدريب. إذا كان الأمر كذلك ، فحدد يدويا الدورات ذات P و QRS المرئيين للتحليل اللاحق. استبعاد علامات البيانات السيئة وعلامات البيانات بدون موجات P واضحة من التحليل. افعل ذلك تحت دراسة متأنية من محلل تخطيط القلب ذي الخبرة لتجنب القضاء على نقاط البيانات الجيدة.

النتائج

اعتمادا على أهداف البحث الفردية ، سيختلف التحليل اللاحق لبيانات القياس عن بعد التي تم الحصول عليها اختلافا كبيرا. هنا ، نوضح جدوى الطريقة من خلال الحصول على بيانات جيدة الجودة مسجلة خلال فترات التدريب وتقديم نتائج مثالية لتخطيط القلب وتحليلات تقلب معدل ضربات القلب قبل التدريب وأثناءه وب?...

Discussion

توصي الإرشادات الحالية بالنشاط البدني المنتظم حيث ثبت أنه معدل مهم لعوامل الخطر القلبية الوعائية³⁰. هناك أيضا مجموعة متزايدة من الأدلة على أن النشاط البدني المعتدل قد يحمي من الرجفان الأذيني (AF) في كل من الوقاية الأولية والثانوية³¹،^32،

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
14-gauge needle	Sterican	584125
Any mouse	e.g. Jackson Laboratories
Bepanthen	Bayer	1578675
Carprofen 0.005 mg/µL	Zoetis	53716-49-7
Data Exchange Matrix 2.0 (MX2)	Data Science International		Manages communication between PhysioTel and PhysioTel HD telemetry implants and the acquisition computer.
Enrofloxacin 25 mg/ml	Baytril	400614.00.00
Fentanyl 0.5 mg/10 mL	Braun Melsungen
Fine forceps	Fine Science Tools	11295-51
Five Lane Treadmill for Mouse	Panlab - Harvard Apparatus	76-0896	Includes treadmill unit, touchscreen control unit, a sponge , and cables
Iris scissors	Fine Science Tools	14084-08
Isoflurane 1 mL/mL	Cp-Pharma	31303
Isoflurane vaporizer system	Hugo Sachs Elektronik	34-0458, 34-1030, 73-4911, 34-0415, 73-4910	Includes an induction chamber, a gas evacuation unit and charcoal filters
LabChart Pro 8.1.16	ADInstruments
Magnet	Data Science International
Modified Bain circuit	Hugo Sachs Elektronik	73-4860	Includes an anesthesia mask for mice
Modular connectors	Data Science International		Connecting cables between Reciever, Signal Interface and Matrix 2.0 (MX2)
Novafil s 5-0	Medtrocin/Covidien	88864555-23
Octal BioAmp	ADInstruments	FE238-0239	Amplifier for recording Surface ECG
Octenisept	Schülke	121418
Oxygen 5 L	Linde	2020175	Includes a pressure regulator
PhysioTel ETA-F10 transmitter	Data Science International
PhysioTel receiver RPC-1	Data Science International		Signal reciever
Ponemah 6.42	Data Science International		ECG Analysis Software
Powerlab	ADInstruments	3516-1277	Suface ECG Acquisition hardware device. Includes ECG electrode leads
Prism 8.0.1	Graph Pad
Radio Device (Sony AF/AM)	Sony
Signal Interface	Data Science International		Acquires and synchronizes digital signals with telemetry data in Ponemah v6.x.
Spring scissors	Fine Science Tools	91500-09
Surgical platform	Kent Scientific	SURGI-M
Tergazyme 1%	Alconox	13051.0	Commercial cleaning solution
Tweezers	Kent Scientific	INS600098-2