Epoch Kablosuz Verici Sisteminin Kullanılması İnsan Hastalığı Küçük Kemirgen Modelleri Uzun süreli Sürekli EEG İzleme

Özet

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.

Özet

Epilepsi gibi, insanlarda pek çok aşamalı nörolojik hastalıklar, yavaş yavaş, hastalığın çeşitli evrelerinde müdahaleler test etmek için hastalığı geliştirme klinik öncesi hayvan modelleri gerektirir. Bu hayvan modelleri olgunlaşmamış kemirgenler, bu hastalıkların laboratuvar çalışması için klasik bir model organizma uygulamak özellikle zordur. Nöbetler ve diğer nörolojik bozuklukların genç hayvan modellerinde kayıt sürekli EEG nedeniyle küçük fiziksel genç kemirgenler büyüklüğü ve baraj üzerindeki bağımlılığı sütten önce bir teknik meydan okuma sunuyor. Bu nedenle, daha iyi kliniğe çeviri değil, aynı zamanda olgunlaşmamış kemirgenlerde sürekli EEG kayıt yeteneğine yeni cihazlar için bir ihtiyaç için uygun olan tedavilerin belirleyecektir klinik öncesi araştırma iyileştirilmesi için açık bir ihtiyaç değil, sadece orada. Burada, biz arkasındaki teknoloji tarif ve özellikle o olgunlaşmamış sıçanlarda kullanılmak üzere tasarlanmış yeni bir minyatür telemetri sisteminin kullanımını, göstermekaynı zamanda yetişkin hayvanlarda kullanım için etkili olan R fareler.

Giriş

eski - ve en yaygın olarak kullanılan - beyinde Biyopotansiyellerin kayıt tekniği elektroansefalogram (EEG) 'dir. Bu nöbet tespiti ^1, nöbet odakların ² lokalizasyonu ve sarsıntı ^3,4 teşhisi de dahil olmak üzere, nörolojik anormallikler için klinik kullanılmaktadır. Bu teknik aynı zamanda yaygın uyku mekanizmaları hakkında temel bilgi vermek ve uyku bozuklukları ^5,6 teşhis etmek için kullanılır.

Epilepsilerde klinik tanıda, EEG hem genetik hem de kazanılmış epilepsi hayvan modellerinde translasyonel araştırma için vazgeçilmez hale gelmiştir. Mevcut araştırma uygulamalarında, "kablolu" veya "gergin" kayıtlar standart ve rutin bir anda ⁷ haftalarca erişkin kemirgenlerde yapılmaktadır. Ancak, elektriksel gürültü, hareket eserler ve kablo çekerek kendilerini incitmeyecek hayvanlar gergin riski uzun compr varBu deneyler omised. Böylece, koşulları ve başarı oranları deneysel geliştirmek, biz hayvan ve enstrümantasyon arasındaki kablolu arayüzün ortadan kaldırılması için izin verecek yeni teknolojiler geliştirmek gerekir. gelişmenin en belirgin alan tasarımı ve uzun kullanım ömrünü korumak ve hayvan denekler için rahatsızlık en aza indirirken, yüksek kaliteli kayıtlar sağlar telemetri sistemleri uygulamasıdır. Bu cihazların fiziksel boyutunu azaltmak nörolojik hastalıkların neonatal ve juvenil kemirgen modellerinde translasyonel araştırma sağlayacaktır.

Sıçanlarda düşük kanal sayısı EEG kayıtları yoğun istihdam edilmektedir insanlara çeviri epileptik nöbetler yetenekli bastırmak için yeni tedaviler geliştirmek için. Uzun bir süre için bir veya daha fazla sitelerinden kayıtlar translasyonel araştırma epilepsi, kemirgen modelleri kullanarak için bir çok olanak açın. Bu alanda çağdaş araştırmaların çoğu kronik Seiz oluşumunu engellemek için hedefliyorSürekli değil EEG monitorizasyonu önerilen tedavinin ⁸ etkinliğini tahlil etmek durumunda ures veya epilepsi (yani epileptogenez) geliştirilmesi ve bu araştırma çabaları yoğun gerektirir; Kanal başına 0.1-100 Hz arasında faaliyet gösteren bir, iki veya dört kanallı bir küçük, basit, telemetrik sistem güçlü translasyonel araştırma bu tür teşvik edecektir. Elektrografik nöbetler genellikle davranışsal nöbetler dayalı tahliller kullanışlılığını sınırlar (kesinlikle konvülziyon olmadan) en az davranışları ile ortaya çıkar. EEG kaydı ve eş zamanlı video izleme birleştirerek stratejisi bir her nöbet yakalama imkanı verir; ve dahası, bu analitik yaklaşımlar "iktal" (ya da nöbet) olaylar ⁹ arasında epileptik beyinde meydana gelen interiktal sivri kantitatif değerlendirmesini izin verebilir. Ayrıca, sürekli yüksek kaliteli, düşük artefakt EEG kayıtları elde etmek için yeteneği, hangi kablosuz teknolojisi genellikleÜstün, önemli ölçüde deneyci yükünü azaltarak, spesifik EEG dalga formları (örneğin, teta, gama) yanı sıra, nöbet otomatik algılama eğitimi için bilgisayar tabanlı algoritmaların kullanımı gelişmesi için izin verecektir.

beyin hasarı sonrası kronik epilepsi çalışmak için birincil klinik öncesi bir model, kronik epilepsi tarafından takip edilen bir kemo-convulsant (yani, kainik asit veya pilokarpin) veya elektrikle uyarılan status epileptikus (SE) aracılığıyla ya yetişkin sıçan veya fare vardır. Bu koşullar altında, SE veya epileptik hayvanlarda sonraki nöbet ile ilişkili şiddetli kasılmalar, hayvan yırtılma gelen yaralanma veya urgan çekerek ve başlık sistemi eki korumak vidaları gevşeterek yol açabilir. Sonuçta, genellikle bu deneyleri sonlandırır, bu sorun ve kronik için yeni tedavilerin geliştirilmesine yönelik deneyler için uzun vadeli yüksek çözünürlüklü EEG kayıtları elde etmek için henüz ihtiyaçepilepsi şeyden önemlidir. Ayrıca, konut, izleme ve uzun vadeli implante hayvanlardan verileri analiz hem doğrudan maliyetleri ve araştırmacı zamanında önemli bir yatırımdır; Bu nedenle, deneme erken sonlandırma araştırmacılara derece yüksek maliyetlere neden olabilir. Epilepsi ilerleme bu modeller gibi, nöbetler genellikle sadece yeni tedaviler geliştirmek için onların kullanışlılığı olarak, hayvanlar yaralandı ihtimalini artırarak, daha sık ve daha şiddetli ^10-12 büyük olur olur. Bu hayvanlar rutin sık sık kümeler ¹³ meydana gelen, günde konvülsif nöbetler onlarca gelişebilir.

Muhtemelen biyomedikal en önemli gelişmelerden biri fare modellerinde hedef genin kullanılması olmuştur. Bu yaklaşım sağladı, ve, izin, gerçek insan sendromları ^14-16 yeniden genetik epilepsi hayvan modellerinin geliştirilmesi devam edecektir. Genetik manipülasyonlar olarak üstlenilen olabilirproof-of-prensibi tedavileri epileptik nöbetler bastırmak ya da beyin hasarı sonrası ^17-20 epilepsi gelişmesini engellemek için. Araştırmanın Bu tip EEG yüksek verimli sürekli kayıt yapabilme yeteneği dramatik yararlanacak. Halen, ya gergin veya telemetri sistemleri farelerin kaydetmek mümkündür; Ancak, yüksek kaliteli elde zorlukları, eser-serbest kayıtları sıçanlarda önemli ölçüde daha zordur ve genellikle bu fareler sürekli çıkarmaya çalışmayın sırt çeşitli formları gerektirir. Stres, böylece çalışma karıştırıcı, sonuçta deney hayvanlarının epilepsi değiştirmek istiyorum böylece nöbet şiddetini, sıklığını ve / veya süresini arttırmak ve olabilir. Küçük, hafif, düşük profilli minyatür telemetri sistemi, insan hastalıklarının genetik fare modellerinde uzun süreli EEG kaydı kolaylaştıracaktır.

Yukarıda tarif edilen problemlere ek olarak, olgun olmayan kemirgen modelinde EEG kayıtHastalığın s zorlukları kendi benzersiz kümesi vardır. Olgunlaşmamış hayvanlar 17 g (P6 sıçan) kadar az 6 olarak g (P8 fare) ağırlığındadır. Bu barajdan yavru doğal yetiştirme izin ipten ve yetersizlik nedeniyle artan stres seri günlü gergin EEG kayıtları yapmak neredeyse imkansız. Hayvanlar sütten kadar, onlar baraj bakımında kalmalıdır. Baraj, yavru herhangi bir dışa konektör takımını yok yavru sona eğilimli, ve bazı durumlarda, tüm çöp sona erer. Ayrıca, olgunlaşmamış kemirgen kafatası zor mekanik bütünlük kafatası herhangi elektrot kaideyi monte kolaylaştırır. Olgunlaşmamış kemirgenler özgü Bu sorunlar, sağlam, uzun vadeli elektrografik kayıtları yapmak için yeni bir çözüm gerektirir. 1) im: Burada minyatür kablosuz telemetri sisteminin kullanımına yönelik örnek olarak yeni bir minyatür kablosuz verici ve mevcut üç proof-of-prensibi deneyleri kullanarak EEG implantasyonu ve kayıt göstererek odaklanmakhipoksi-iskemi olgun sıçan yavru modeli, 2) yetişkin fareler status epileptikus ve sonraki spontan nöbetler ve yetişkin farelerde nöbet ve ölüme yol vasküler kavernöz malformasyonlar 3) genetik modeli uyardığı DFP ile işlenmiştir.

minyatür kablosuz telemetri sistemi dört ana gereksinimlerini karşılamak için tasarlanmıştır: (1) minimal invaziv cerrahi implantasyon; (2) baraj ve littermates ile kemirgen yavruların konut için uyumluluk; Böylece cerrahi yeniden implantasyon olmadan sürekli izleme ay için izin ünitesinin (3) düşük güç tüketimi; ve (4) kabiliyeti az hareket eserler yüksek kaliteli EEG dalga biçimleri kaydetmek için. kablosuz verici <0.6, 2.3, ve 4 gram ağırlığında ve 0.3 <0.8 ve 1.4 ^cm3 kolayca kafatasına monte bir x 7 5 ayak izi, 7 x 9 veya 7 x 12 mm ile pil bağlı siyanoakrilat jel ile hayvanın. Hiçbir kemik vida çapa güvenli cihazı tutturmak için gereklikafatası ve cerrahi zaman içinde delinmiş gereken deliklerin sayısını azaltarak kafatası. Cihaz 2 hafta, 2 ay ya da bu konfigürasyonda 6 ay hipokampus gibi derin beyin yapılardan EEG ya da yerel alan potansiyellerinin iki kanal, çoğaltabilen yeteneğine sahiptir. Kablosuz vericinin küçük boyutu, enfeksiyon riskini azaltır hayvan hareketliliğini arttırır ve sonuçta aksi bir deney için gerekli olan hayvanların zaman, para, ve sayısını artırır morbidite ve mortaliteyi azaltmaktadır. Elektronik ve batarya tüm aksi takdirde cihaz çalışmaz hale getirebilir verici çiğneme gelen baraj önlenmesi, cihaz su geçirmez ve sert hale medikal dereceli epoksi saksı edilir. Radyo frekans vericileri aksine, telemetri sistemi verici ve kullanıcı standart kemirgen konut hayvanları tutmak için izin, hayvan kafesinin altında oturur bir alıcı anten arasındaki kapasitif kuplaj kullanır. Recordi Çoklu kanalng gibi elektrokardiyogram ve elektroensefalogram olarak multi-modal Biyopotansiyellerin, kayıt için izin verir. Komorbiditelerin hayvan modelleri davranışları ^21-23 döneminde Biyopotansiyellerin kaydetmek için yeteneği ile yararlanacaktır. EEG monitorizasyonu ile davranışlarını birleştiren araştırma ve klinik öncesi çalışmalar için daha iyi bir araç ile araştırmacılar sağlayacaktır.

Protokol

Cerrahi alet sterilizasyonu için hayvan bakımı için kurumsal kurallara uyun ve kurallara uymak ve kurumunuzun Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onay almak için gerekli protokolü değiştirin.

1. Cerrahi Hazırlık

1. Temizleyin ve güvenli ve steril cerrahi sağlamak için vericiyi hazırlamak. Anti-statik paketinden verici ve ya sprey kaldırın ya da% 70 etanol içinde bekletin. Steril pamuk sünger steril serum fizyolojik ile ıslatılmış veya steril serum fizyolojik içinde batık tutmak arasındaki steril tuzlu su ve yer ile durulayın verici.
2. Toplayın ve ameliyat için gerekli araçları sterilize; Sterilizasyon için buhar otoklav. Cerrahi aletlerin listesi için malzeme ve reaktiflerin tabloya bakın.

2. Cerrahi İmplantasyon

1. Hayvan anestezisi ve IACUC onaylı protokol uyarınca, anesteziyi muhafaza. Başlangıcında ve sur sırasındagery ayak tutam refleks her 15 dakikada bir kontrol edin. yanıt eksikliği anestezi yeterli bir seviyesine işaret etmektedir.
   1. Yavrular için, O ₂ (% 100) olan izofluran (% 4) ile anestezi kullanın. Yetişkinler için, ksilazin (10 mg / kg) ile ketamin (100 mg / kg) kullanılır.
2. Stereotaksik çerçeve içinde konumunu düzeltmek. Kulak yolunun kulak çubuğu ipuçlarını yerleştirin. Kafatası genç sıçan yavrularında çok yumuşak olduğu için aşırı kulak çubukları sıkmayın. Anestezi burun konisi sabitleyin.
   1. 37 ° C ayarlanmış ısıtma yastığı koyarak ameliyat sırasında hayvan sıcak tutun. Yetişkin hayvanlarda, hayvanın gözlerine merhem yağlama geçerlidir.
3. Kesi sitesi sterilize ve steril cerrahi alan korumak.
   1. % 70 etanol ve betadin alternatif uygulamaları ile kafa derisi bez. Kafa derisinin merkezinde başlayın ve giderek daha geniş konsantrik daireler yapmak.
   2. Örtü ile hayvan örtün ve dökümlü hayvan üzerinde ameliyat yapmak. Steri koruyun% 70 etanol ile steril örtüler, sprey ekipmanı ile cerrahi set-up astar ile le cerrahi alan.
   3. Steril cerrahi eldiven ve önlük giyin (veya kurum tarafından gerektiği gibi). Steril alan korumaya yardımcı olmak için, bir cerrahi asistanı kullanın.
4. Biraz orta hat boyunca gözler, yaklaşık 2 cm arkasında hayvanın kafa derisi üzerinde bir kesi yapmak. Kafatası hala genç sıçan yavrularında çok yumuşak olduğu için neşter takarken dikkatli olun. Kesi daha az kanamaları ve hızlı iyileşir böylece tek bir kesim olun.
5. Kafatası Açığa. Verici ve kafatası kemikleri arasındaki bağı en üst düzeye çıkarmak için temiz ve kuru bir zemin hazırlayın. Saç derisini kavramak anevrizma klipleri kullanın.
   1. Yavaşça dört köşesinde orta hatta uzak kafa derisi çekin. Böyle kafatasında bregma ve lambda gibi anatomik noktalara arayın. Unutmayın kafatası kemikleri bu yaşta hayvanlarda erimiş değildir. Çapak delik için doğru yer bulmak için stereotaksik koordinatlar Paxinos atlas kullanın.
6. Bir çapak tipi matkap ile Dremel tipi aracını kullanın. Delik çapı büyük 300'den mikron olmak istenilen kayıt pozisyonlarında iki çapak delik oluşturun. Kafatasının arkasında lambda beyincik üzerinde referans elektrot için çapak delik yerleştirin.
7. Verici üzerindeki teller çapak deliklerle aynı hizaya emin olun. Elektrot telleri hizalı değilse, elektrotların tutkal kirlenme olasılığı ve zayıf sinyal ile sonuçlanır. Teller hizalamak için, vericinin uygun kontrol ve yavaşça çapak delikleri yönelik siteler üzerinde sıraya elektrotlar bükün.
8. Elektrot uçları Trim. İstenilen uzunlukta elektrotlar kırpmaya cerrahi makas kullanın. elektrot derinliği deney için gerekli olan kayıt türü için önemli olan (yani, EEG kayıtları için dura üzerinde elektrotlar yerleştirmek, ya da belirlenen beyin yapıları için stereotaksik koordinatları kullanın).
9. Liberal verici t tabanındaki siyanoakrilat uygulayıno elektrotlar kaplama önlemek için emin alanı kapsamaktadır. Siyanoakrilat yapıştırıcı hiçbir sinyal neden olacaktır yapıştırıcı ile elektrotlar kirlenmesine neden olan bir elektrik yalıtkan.
   1. Derin beyin yapıları kayıt varsa, kanül tutucu verici monte ve z ekseni kontrolü için stereotaksik kol yerleştirin. Derinlik mülk ve vericinin etrafında siyanoakrilat jel yerleştirmek için stereotaksik kol kullanılarak vericiyi indirin.
10. Güçlü yapıştırıcı bağı sağlamak için vericiyi yerleştirmeden önce iyice kuru kafatası. Kafatasına siyanoakrilat ile kaplanmış verici uygulayın. Burr delikleri karşılık gelen elektrotlar hizalamak için özen gösterin.
    1. Zarar büyük damar yapıları önlemek için deneyin. Bir dakika boyunca hafif basınç ile yerine vericiyi tutun. Verici ve kafatası arasında güçlü bir bağ oluşturmak için hafif bir baskı uygulayın.
11. Tamamen verici / kafatası arayüzünü kapatmak için yeterli ek siyanoakrilat, uygulayın. Ag sağlamak içinOOD fit ve güçlü bir bağ, temas kafatası tutkal yüzey alanını maksimize. Her iki kafatası ve vericinin duvar kaplıdır emin, vericinin etrafında bir daire siyanoakrilat yapıştırıcı uygulayın.
12. Implante verici tabanında siyanoakrilat etrafında bir şırınga yoluyla kimyasal hızlandıran (0.1 mi) uygulanır. Komşu dokuya uygulamak için özen idareli hızlandıran kullanın.
    Not: siyanoakrilat kür kimyasal ivme verici ve kafatası arasında güçlü bir bağ hızla oluşmuş olmasını sağlar. Siyanoakrilat hızlandırıcının yapıştırıcı hızlı sertleştirme için yararlı olan, ancak gerekli değildir.
13. Steril serum fizyolojik ile iyice bölgeyi yıkayarak hızlandıran çıkarın. Kesi bölgesinden yıkanmış değilse Siyanoakrialat hızlandırıcı doku tahrişe neden olabilir. Bölgeyi yıkamak için steril serum fizyolojik ile 1.0 ml şırınga doldurun ve bir şırınga iğne ile alanı sulamak. Genellikle tuzlu 0.5 ml dışarı yıkamak için yeterlihızlandırıcı.
14. Vericinin tabanı etrafında deriyi dikin, ancak verici kapatmayın. Vericinin En verimli sinirsel sinyalleri iletmek için cilt üzerinde olmalıdır. Cilt verici ve ünitenin etrafında tutkal etrafında oldukça sıkı olmalıdır. Vikril veya ipek sütür (yumuşak iplik) kullanın; immatür hayvanlarda cilt yumuşak ve yumuşak dikiş kullanılmadığı takdirde kolayca zarar görebilir. Yetişkin hayvanlar için herhangi bir dikiş materyali kullanın.
15. Stereotaksik çerçeve hayvan çıkarın ve kurtarma için ısıtılmış battaniye koyun.
16. Hayvanlar baraj dönmeden önce (37 ° C) sıcak ve ayaktan (yani, tamamen iyileşti) olduğundan emin olun. Hayvan hayvanın sırtına cilt (hayvan susuz ise, deri deforme kalacaktır) kısma sulu emin olun. Hayvan susuz ise, laktatlı Ringer tampon maddesi içinde deri altı enjeksiyon uygulayın. Onu korumak için yeterli bilinci yerine kadar sahipsiz hayvan bırakmayınsternum yatma.
    1. Ameliyat sonrası ağrı tedavisinde ve aşı yaklaşık 0.1 mi bupivakain bir deri altı enjeksiyon için hayvanlara buprenorfın (0.05mg / kg) uygulayınız.
       Not: Başlangıç ​​bütün prosedür bu yaşta (doğum sonrası gün 6) hayvanlar için 5-10 dakika içinde tamamlanmalıdır bitirmek itibaren. Cerrahi zaman yaşlı hayvanlar için daha uzun sürebilir.

3. Bakım ve Konut

Not: Bazı barajlar cihazla implante yavrular tahammül edebilir. Baraj dayanıklı olanlar arasından seçilebilir gerekebilir. Baraj verici onları toplayıp kafes etrafında yavrular hareket etmesi kabul edilebilir.

1. Hayvanlar sütten sonra, kendi kafes arkadaşı aygıtların kaldırılmasını önlemek için onları tek başına-ev.
2. Sıkıntı belirtileri mevcut (bir fanus içinde) ölümcül pentobarbital dozu (25 mg / kg) veya izofluran ile hayvan Euthanize.
3. Tel ekler ile bazı hayvan kafesleri konut Not may arasıimplante vericileri ile Fere. Hayvanlar tel ucun 'çubukları' arasında sıkışıp vericiyi alınamıyor emin olmak için tel ucun yüksekliğini kontrol ettiğinizden emin olun. Yardım için veteriner danışın.

4. Kayıt EEG

1. Kendisi veya bir kafeste hayvan koyun littermates ve baraj ile işbirliği yer. Ancak, bir yerde sadece bir tek kafeste hayvan implante. Fazla 2 saat süreyle kayıt odasında yalnız yavrular bırakmayın. Sıkıntı ve dehidratasyon belirtileri hayvanları izleyin.
2. Alıcı tabanına verilen güç kaynağını bağlayın ve güç ışığı yanar doğrulayın. (Süngü Neil-Concelman) BNC kablolar kullanarak bir veri toplama sistemine alıcı tabanını bağlayın.
3. Alıcı tabanı (Şekil 2) üstündeki hayvan kafes yerleştirin. "Sinyal" ışık verici tespit edilmiştir belirten yanmalıdır. Veriler şimdi kaydedilebilir.
4. To kayıt verileri, bir analog-dijital dönüştürücü alıcı tabanını bağlamak ve bir bilgisayar (Şekil 1) dönüştürücü bağlayın.
5. Kaydın örnekleme hızını ayarlayın. Veri sağlamak düzgün örneklenmiş. Kayıt için en az 250 Hz örnekleme hızı (önerilen 500 Hz) seçiniz (vericinin bant genişliği 0.1-100 Hz).
6. Dijital veri kaydetme ve Matlab gibi sinyal işleme yazılımları kullanılarak analiz edin.

5. EEG Analizi - Genel

1. 0-100 Hz frekans alanına zamansal EEG verileri dönüştürmek için FFTs (hızlı Fourier dönüşümlerini) gerçekleştirin.
2. 10 x tarafından Welch yöntem ve normalize dayalı 256 Hann pencere segmentleri kullanarak FFT güç spektral yoğunlukları (PSDs) tahmini ₁₀ (PSD) log gerçekleştirin. Güç spektrumu istenilen süre boyunca EEG sinyali hakim belirli frekansları göstermektedir.
3. Her hayvandan PSD ortalamasını alarak hayvanların arasında grup verileriZaman uyumlu tedaviler üzerinde. N hayvanların sayısını (PSD izleri) 'dir 1.96 x ortalama (PSD) / karekökü (n)% 95 güven aralıkları oluşturun. Bu tür kontrol grupları vs tedavi grupları karşılaştırarak gibi hayvanların kuşakları arasında EEG'nin tüm frekans içeriğinin nicel bir rapor oluşturmak için verilerinin ortalaması ve% 95 güven aralıkları çizilir.

6. Perinatal hipoksi-iskemi (HI) Model Protokolü

1. P6 uyutmak - 7 sıçan yavru (anestezi buharlaştırıcı girişi ile kutu) bir anestezi kutusuna hayvan koyarak izofluran anestezi (% 100 O ₂ ile% 4) ile. Başlangıcında ve ameliyat sırasında ayak-tutam her 15 dakikada bir refleks kontrol edin. yanıt eksikliği anestezi yeterli bir seviyesine işaret etmektedir.
2. , Sırtında yavru yerleştirin% 70 etanol ve% 10 betadin alternatif uygulamaları ile boyun ve bodur maruz kalmaktadır. Etanol / betadin fırçalayın 3 kez tekrarlayın.
3. S ile boyun derisinde 1 cm kesi yapmakboyun orta hatta cissors. Forseps ile cilt kaldırın ve makas ile kesim yapmak. Kesi yaparken kas dokusu kesmek için özen gösterin.
4. Karotis arter ortaya çıkarmak için künt diseksiyon tekniğini kullanın. Künt diseksiyon künt-burun forseps iki çift kullanın. Doku içine ipuçları takın ve cerrahi aletin bahar eylem doku yayıldı izin ver. Karotis arter maruz kadar tekrarlayın. Parlak kırmızı renkte ve görünür darbe varlığı ile karotis arter belirleyin.
5. Künt forseps kullanılarak vagus sinirinden ayrı karotid arter. Arter ve sinir arasındaki künt uçlu forseps yerleştirin. Forseps bırakın ve aracın bahar eylem vagus sinirinden karotis ayıralım.
6. Yer anevrizması karotid arter üzerinde birbirinden 4-5 mm kelepçeler. Hızlı hareketleri kaçınarak kelepçeler ile arteri zarar özen gösterin.
7. Anevrizma kelepçeler arasında karotid arteri Cauterize. Arter dağlamak içinSıcak bir cauterizer ucu ile kelepçeler arasında arter dokunun. Arter kesilir sonra, her iki ucu düzgün kanamayı önlemek için koterize sağlamak.
8. , Kelepçeleri çıkartın 3 sütür ile boyun kesi kapatın. Sadece kas dokusu sütür özen gösterin, cilt sütür.
9. Hayvan 1 saat boyunca kurtarmak için izin verin. Hayvanın nefes Monitör ve boyun kanama. Kanama varsa, HI (adım 6.10) hayvan maruz bırakmayın.
10. 37 ° C'de sıcaklık kontrollü bir odacıkta hayvan koyun ve sürekli 2 saat boyunca bölme içine% 8 O _{2/92% N2} karışımı getirmektedir.

Sonuçlar

Biz geliştirdik ve Şekil 1'de şematize tek yetişkin kemirgen, gelen EEG kaydı kavramını hayata IACUC onay süreci için, tasarım ve kurumsal hayvan tesisleri mevcut entegre gerekir.; Bu nedenle, sistem kolayca ek alan kullanmadan standart hayvan tesis kurulacak şekilde tasarlanmıştır: Hayvan azaltmak için entegre bir Faraday kafesi ile alıcının içine yerleştirilen bir normal "hayvan tesis sorunu" konut kafes içinde yer alır elektriksel gürültü. her bir alıcı baz, sinyalin bir bilgisayar (Şekil 1) bağlı olan bir sayısallaştırıcıya tellerle yapılır. Tek bir bilgisayar kullanıcısının veri toplama sisteminin kapasitesine bağlı olarak, aynı anda kaydedilen en fazla 32 hayvanlardan veri toplamak için gereklidir. Kurulum Bu tip küçük güç tüketir ve az ısı, iklim kontrollü hayvan tesisleri ile uyumlu bir özellik oluşturur. Veriler olabilirHarici sabit sürücüler, monitörde gerçek zamanlı olarak görüntülenen deneysel izleme sağlayan ve depolanan uzun vadeli (10 TB depolama ünitesi).

Baraj çöp arkadaşları ve yavru markada hasarını en aza indirmek için, çeşitli verici form faktörleri test etti. Nihai tasarım kubbeli bir silindir vardı; Sıçanlar ısırmaya ve hasar için zor bir şekil. Bir yetişkin farenin kafatası ile ilgili bir bağımsız verici Şekil 2A'da gösterilmiştir ve yüksek yoğunluğu (32 hayvan) alıcı bazları ve standart kemirgen muhafaza yerleştirildiği kayıt kulesi erken bir versiyonu, Şekil 2B'de gösterilmiştir. Güç verimliliği son derece önemli bir husustur vardı; Biz veri iletim protokolü olarak kapasitif kuplaj seçti. Aşağıdaki tasarım pil kapasitesi (Şekil 2A) bağlı olarak 6 aydan fazla sürekli EEG kaydı için izin verir. Doğum sonrası 12. günde (P12, Şekil 3A) gibi genç Fare ve P6 gibi genç sıçanlar (Figure 3B) oldukça iyi tolere verici. EEG edilen sürekli veri edinme korurken siyanoakrilat ile kafatasına verici bağlılık, hayvanlar erişkin (Şekil 3C) içine verici ile büyümeye olanak sağlar.

Verici ve kablosuz arayüzünün eşsiz minyatür form faktörü neo ve perinatal koşulların hayvan modelleri ile çalışmak için çok uygundur. Şekil 4'te veriler P7 Sprague-Dawley hipoksik-iskemik (HI) enfarktüs (% 8 O ₂ karışımı ile hipoksi 2 saat takip karotid arter ligasyonu) aşağıdaki subakut nöbet aktivitesinin EEG kaydının iki kanal gösterir sıçan yavru ^13. HI tedavi bağlandı karotis için yarımküre ipsilateral büyük bir lezyon neden olur. Burada, kayıtlar yaralı beynin her iki yarımkürede üzerinde jeneralize nöbetler iki bir küme göstermektedir. siyah iz lezyona yarımkürede Kontrlateral EEG aktivitesini gösterir,mavi iz (lezyon alanında yani) ipsilateral hemisferde EEG gösterir. Nöbet aktivitesi beynin her iki yarımkürede mevcut iken, ispilateral hemisfer devam eden beyin hasarı ²¹ göstergesidir EEG arka plan bastırma, gösterir.

Status epileptikus organofosfat, DFP ^22,23 hayvanlara enjekte edilerek erişkin sıçanlarda uyarılabilir. status epileptikus göstergesidir Şekil 5 gösterisi tekrarlayan EEG deşarjları veriler, (zamansal açılımlar Şekil 5A bakınız, B). Örnek izleri Aşağıda, 12 saat boyunca status epileptikus zaman ders zamanla nöbetlerin şiddetini rakamlarla doğrusal olmayan karışık etkiler modeli ile analiz edilmiştir. status epileptikus şiddeti gama bandında (20-60 Hz) EEG güç tarafından tanımlanır. Burada, yukarıda tarif edilen elektrik 12 hayvan arasında ortalama ve% 95 güven aralıkları ile 12 saat boyunca çizilmiştir. Th e veri hayvanlar sürekli olarak takip edildiği boyunca 12 saat boyunca devam DFP tedavinin ilk bir saat içinde gama gücü belirgin bir artış göstermektedir. Analiz Aşağıdaki yöntem, akut, status epileptikus şiddeti niceliksel ölçümü sağlar, bir olgu daha önce davranışsal önlemler ile esas olarak analiz edilmiştir. Klasik EEG bantlarında güç hesaplama kullanır ve yoğun laboratuarımızda ^24-26 antikonvülsan ilaçların etkinliğini test etmek için klinik öncesi çalışmalarda kullanılır olmuştur çünkü, bir örnek olarak bu analiz tekniği bulunmaktadır. Muhtemelen kablosuz telemetri sürekli, kesintisiz kablosuz kayıt yaparken en değerli yönü, düşük insidansı ile meydana gelen anormal spontan olayları kaydetmek için yeteneğidir. Bu tür veriler kablosuz verici sisteminin geniş yarar göstermektedir.

554fig1.jpg "/>
Şekil 1:. Epoch kayıt sisteminin şematik kablosuz kayıt sistemi iki bileşenden oluşur: 1) Biyoişaret kuvvetlendirir, ve 2) bir alıcı plakası standart kemirgen konut altına yerleştirilen kablosuz kafatası monte verici. Alıcı baz çıkışı 4 V tepe-tepe maksimum amplifiye demodüle bir bio oluşan bir analog sinyaldir. Bu sinyal daha sonra, kayıt için bir veri elde etme sistemine beslenebilir.

Şekil 2:. Verici ve alıcı Bu özel kablosuz verici (A) 4 gr ve değiştirir ^<3 kolayca sıçan ve farelerin kafatası monte edilir hacmi ve 7 x 12 mm bir yer kaplayan 1.4 cm ağırlığındadır. Pil drenaj sonra vericisi 6 ay Biyopotansiyellerin 2 kanal büyütebilired. Büyük piller daha uzun kayıt süresi için de kullanılabilir. Hayvanlar Epoch alıcı (B) üzerine standart kemirgen kafes yerleştirilir. Iki ayrı kayıt kuleleri aynı anda kayıt kulesi her nispeten küçük ayak izi (2 x 4 ', yaklaşık 60 cm x 120 cm) gösteren 16 hayvandan kayıt her yetenekli erken örnek sağda gösterilmektedir.

Şekil 3:. Sıçan ve farelerde kablosuz verici implante verici doğum sonrası 12. günde (P12, üst) gibi genç farelerde 6 aya kadar sürekli EEG kayıtları sağlar. Orta fotoğraf minyatür verici implante bir P7 sıçan yavru olduğunu. Hayvan olgunlaştıkça verici sıkıca kafatasına bağlı kalır. altta hayvan P280 ve yaş P7 sahte vericisi ile implante edildi. Sistem SIMULTA sağlarBirden hayvanlardan neous ve sürekli EEG kayıtları klinik öncesi, uzun vadeli, EEG monitorizasyonu çalışmaları için gerekli olan litre sayısını azaltarak, sütten yoluyla P7 yaşlı.

Şekil 4: telemetri sistemi ile hipoksi-iskemi kaynaklı nöbetler kayıt Çift kanal% 8 O ₂ tedavisi (hipoksi) sırasında karotis ligasyonu (iskemi) sonra bir P7 sıçan yavru kablosuz telemetri ile anormal EEG Çift kanal kayıtları.. (A) ve (B), dalga görüşlerini genişletti. Nöbet aktivitesi iskemik infarkt (mavi) ile yarımkürede bulunan önemli EEG bastırma ile her iki yarımkürede (siyah, mavi) mevcuttur.

Şekil 5: Durum epilepti Kayıtyanıt minyatür kablosuz telemetri sistemi ile cus yetişkin sıçanlarda. Yüzey EEG kayıtları (yani, dural) bir yetişkin sıçan (DFP) tedaviyi diizopropilflorofosfat için. Üst iz (A ve B) gölgeli süreleri aşağıda izleri dalga görüşlerini genişletilir. Kablosuz verici ile kaydedilen veriler daha sonra hayvanların bir grupta istatistiksel karşılaştırmalar izin frekans alanında analiz edilebilir. (C) Veri DFP'nin verilmesinden sonra 12 saat boyunca DFP kaynaklı status epileptikus (N = 12) Aşağıdaki gama bandı gücü (20-60 Hz) ortalama ve% 95 güven aralıkları vardır.

Şekil 6:. Vasküler Kavernoma bir transgenik fare modelinde EEG nöbet ve değişikliklerin kaydedilmesi Burada, transgenik bir fare kayıt (A) 'incinöbet aktivitesinin geçiyor. İlk olarak, normal bir EEG paterni mevcut olduğu (1); hemen nöbet önce beş nöbetler (3) bir küme izler öncesi iktal depresyon (2), bir dönem vardır. Nöbet sonra, anormal iktal deşarj sinyali (4) içinde bulunmaktadır. Kontrol hayvan hiçbir nöbetler ve anormal EEG özellikleri (B) sahiptir.

Tartışmalar

Hastalığın küçük hayvan modellerinde uzun süreli elektrografik kayıtları yapmak çok pahalı olabilir. Basit elektrik devreleri dayanarak ve düşük güç tüketimi vurgulayarak, uzun vadeli izleme deneyleri maliyetini azaltan bir verici sistemi (Şekil 1 ve 2) oluşturmak mümkün olmuştur. 6 aylık izleme deneyinde toplam maliyeti 470 $ gibi düşük, artı hayvan (~ harcırah 1,5 $ hayvan, 200 $ verici) maliyeti olabilir. Vericinin küçük boyutlu küçük hayvanda sürekli, kesintisiz elektrografik kayıtları, gergin ya da radyo-frekansı tabanlı kablosuz kayıt sistemleri (Şekil 4) ile birlikte elde edilmesi çok zor olan insan hastalığının klinik öncesi modellerde, izin verir. Son olarak, vericinin kafatası monte doğa, aksi takdirde bir denemeyi bozabilir hayvan ameliyat süresini ve stresi azaltır. Burada, üç diff'ten proof-of-prensibi deneyleri göstermektedirnöbet Erent deneysel modeller: perinatal hipoksi-iskemi ^{13, 27,} sıçan yavru ²⁸ (Şekil 4), DFP kaynaklı status epileptikus (Şekil 5) ve kavernöz vasküler malformasyonlar genetik kaynaklı modelinde nöbetler (Şekil 6).

Muhtemelen eser içermeyen, uzun süreli elektrografik kayıtları elde etmek için en kritik yönü ilgi kortikal bölgesinde (Şekil 4-6) sınır tanımayan elektrot erişimi doğrulamak için olduğunu. Bu ortak referans / toprak elektrot içerir. Özellikle kritik epidural EEG uygulamaları için kafatasının vericiyi takmak olduğunu. Bu işlem sırasında, bu elektrotlar çok kısa bir uzunluğu verilen siyanoakrilat ile elektrot ucu kasıtsız olarak kaplamak mümkündür. Siyanoakrilat elektrotların Kaplama EEG sinyallerini azaltmak veya tamamen kötü senaryo bunları izole edebilir. İyi elektrik bağlantısı b Benzer şekilde, eksikliğietween ortak referans / zemin ve elektrikle "gürültülü" sinyal çıkışı sonuçlanan vericide diferansiyel amplifikatör doğru çalışmasını önleyecektir hayvanın beyni. Genellikle cerrahi sonrası, kaliteli sinyalleri kafatasındaki çapak delik çevreleyen nedeniyle ödem kadar 48 saat boyunca tehlikeye girebilir. Ödem azalır gibi, sinyaller genellikle geliştirmek. Bu Burr deliği yapmadan kafatasının yüzeyine elektrotlar yerleştirilmesi ile önlenebilir. Bu sürecin sonuçları, siyanoakrilat ile kaplamak elektrotlar potansiyeli artmış yüksek frekanslı aktivite azalır nedeniyle kafatası kemik düşük geçmesi elektrik özellikleriyle ve potansiyel elektriksel sinyalleri ortak referans / zemin oluşturma gürültü izole etmek vardır. Elektrotların Practicing doğru yerleştirme fare veya sıçan kafatası kalınlığı taklit ahşap veya kaplama ince bir parça ile yapılabilir. Bu yazıda sunulan sonuçlar nereye göstermektedirkablosuz telemetri teknolojisi kullanılarak elde edilebilir kayıtların ğı.

Burada tarif edilen yöntem kullanılarak cerrahi implantasyon cerrahisi karmaşıklığına bağlı olarak, kadar az 10 dakika sürebilir. Böyle hipokampusun CA1 bölgesi olarak derin beyin yapıları, cerrahi erişim için bir stereotaksik çerçeveye monte edilmiş bir micromanipulator verici takmak için en iyisidir. mikromanipülatör fare ve sıçan ^{29 30} beyin atlas yayınlanan stereotaksik koordinatlarına göre vericiyi implant doğruluğu cerraha sağlayacaktır. Bu sadece siyanoakrilat ile vericiye hipodermik iğne bir boru parça teyel ve mikromanipülatör hipodermik iğne montajı yapılabilir. Önce cilt kapalı dikilmesi için kafatasına verici monte ederken x, y ve z koordinatları mikromanipülatör kontrolü, ek stabilite sağlayacaktır. pe etrafında kemik vidaları eklenmesiVericinin rimeter gerekli olmasa da, kafatasına verici çapa yardımcı olabilir. Kemik vidaları örneğin lityum-pilokarpin-uygulanan erişkin sıçan gibi nöbetler ve epilepsi belirli hayvan modellerinde, Bununla birlikte, etkili olabilir. Bu hayvanlar nöbet sırasında vericiyi zarar verebilir yoğun motor aktivite ile spontan çırpınma nöbetleri sahip olma eğilimindedir. Ek karmaşıklığı Bu deneylerde eklenebilir. Örneğin, verici şekilde kontrol kortikal darbe ³¹ gibi travmatik beyin hasarı, birçok farklı modelleri ile uyumludur. Verici aygıtın dayanıklılığı hayvan barınağında onlan sonra P7 vericiler hayvanlara implante ve test edilmiştir. 12 ay sonra, implantların çoğu kafatası üzerinde sağlam kaldı. Hayvanlar öldürüldü zaman kafatasları normal çıktı ve verici ayıklamak için önemli bir güç gerektiren, kafatası kemik gömülü edildi. Zaman derin beyin yapıları özenokudu vardır; Beyin büyür ve elektrotlar sabit kalması olarak, elektrotların son pozisyon değiştirmek beklenir. Burada tarif edilen teknikler için, elektrotlar genellikle orijinal pozisyonlarında kalır elektrotlar kafatası ve beyin hem de büyümeye izin dura, yukarıda ve konumlandırılmış edildi. Verici nasıl kullanılacağını uzun sınırlayıcı faktör pil boyutu (yani pil bitene kadar).

Verici konut (verici sert epoksi gömülü yani) bir kendi kendine yeten monolitik tasarım baraj ve littermates ile muhafaza olgunlaşmamış yavrular ile kullanmak için oldukça rahat. Genellikle, ko-konut baraj implante donanım veya yavruların markada imha kablolu bariyerler sonuçları ile hayvan implante. Vericinin düzgün duvarlı şekil neredeyse hiçbir donanım hatası veya markada nedeniyle yavruların kaybı ile implantasyonu için izin verir.

Bu sistemde düşük güç kapasitif çiftli iletim şeması gibi sıcaklık kontrollü bir inkübatör içinde yerleştirilmesi gibi ya da örneğin pletismografi odaları gibi deneysel cihazları ile kullanılmak için bir çok farklı deneysel senaryolarda kullanım için de çok uygundur. Aynı şekilde, alıcı anten şekli "sürücü" (kapasitif çift verici olarak sadece birkaç santim gerekir böyle vericinin yüksek T-maze.The aralığı gibi birçok farklı davranış ortamlarda sığacak şekilde manipüle edilebilir Alıcı anten) ve hayvan dayanan standart kemirgen caging veya alıcı anten yüzey alanı kapsadığı uygun kafese yerleştirilmiştir edilecek. hayvanın vücut başka bir kutup olarak hareket ise vericinin bir elektrik alanının bir kutbu olarak görev yapar. alan bazı yönelimler gibi 90 ° alıcı anten ile-üzerinden-faz sonuçlanan alıcı anteni sürücü başarısız olur böyle bir "terk". Bu oldukça nadir görülen bir durumdur. Bu teknoloji ile gelecekte çalışma yatılı maliyetleri azaltmak ve sosyal etkileşim sağlayacak aynı kafeste birden hayvanlardan kayıt sağlayacaktır. Ek gelişmeler sıcaklık ve elektromiyogram dahil kanallarının sayısını artırarak içerecektir. Cihazın mevcut tasarımı hızlı dalgalanmalar veya yüksek frekanslı salınımlar kaydı için uygun değildir, klasik EEG bantlarının, bir recoding için optimize edilmiş bir bant genişliği sağlar. Gelecekte, cihaz sinyal yüksek frekans bileşenlerini kaydetmek için modifiye ancak pil ömrü pahasına yapılabilir. Dönüştürücüler Farklı türleri, kan basıncını ve basınç-hacim ve istenen beyin yapılarının stereotaktik koordinatlarına göre kullanıcı tarafından belirtilen boyutlara verici elektrot düzenlemenin bile inşaat içerecektir.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sterile Surgical Gloves	Protective Industrial Products	100-3201 PF	Powder Free Sterile Latex Surgical Glove
Scalpel Handle	FST	10003-12
Scalpel Blade #15	FST	10015-00
Fine Scissors	FST	14090-09
Burr tool	Ram Products, Inc.	Microtorque II
Fine burr	FST	19007-07
Aneurism clip	ROBOZ	RS-5422
Toothed Forceps	FST	11022-14
Cotton-Tipped applicators	McKesson	24-103
Needle Driver	WPI	521725	Olsen-Hegar Needle Holder
Cyanoacrylate gel	Henkel	Loctite 4541
Cyanoacrylate accelerant	Henkel	Loctite 7452
Suture	Ethicon	Vicryl RB-1 J304
Elecrocautery disposable	Bovie	AA01	Fine Tip
Surgical Tray	FST	20311-21
Epitel Receiver Base	Epitel Inc	N/A
Epitel wireless transmitter	Epitel Inc	N/A
Biopac digitizer	Biopac	MP-150
PC-compatible computer