Name: inducing post-traumatic epilepsy in a mouse model of repetitive diffuse traumatic brain injury
Uploaded: 2020-02-10T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Inducing Post-Traumatic Epilepsy in a Mouse Model of Repetitive Diffuse Traumatic Brain Injury Video at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af R01 NS105807/NS/NINDS NIH HHS / USA og CURE baseret på et tilskud CURE modtaget fra United States Army Medical Research and Materiel Command, Department of Defense (DoD), gennem Psychological Health og Traumatic Brain Injury Research Program under Award No. W81XWH-15-2-0069. Ivan Zuidhoek er meget værdsat for korrekturlæsning af manuskriptet.

Alle de dyreprocedurer, der er beskrevet i denne protokol, blev udført i overensstemmelse med Virginia Techs institutionelle komité for dyrepleje og -anvendelse (IACUC) og i overensstemmelse med National Institutes of Healths »Vejledning til pleje og anvendelse af laboratoriedyr« .
1. Protokol om håndtering af dyr
BEMÆRK: Denne protokol har til formål at vænne dyr, der er bestilt fra en leverandør til anlægget efter ankomsten, og at betingelse dem om at bliv...

<ol>
	<li>Christensen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+risk+of+epilepsy+after+traumatic+brain+injury+in+children+and+young+adults:+a+population-based+cohort+study.">Long-term risk of epilepsy after traumatic brain injury in children and young adults: a population-based cohort study.</a> Lancet. 373 (9669), 1105-1110 (2009).</li><li>Lowenstein, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epilepsy+after+head+injury:+an+overview.">Epilepsy after head injury: an overview.</a> Epilepsia. 50, 4-9 (2009).</li><li>Ferguson, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+population-based+study+of+risk+of+epilepsy+after+hospitalization+for+traumatic+brain+injury.">A population-based study of risk of epilepsy after hospitalization for traumatic brain injury.</a> Epilepsia. 51 (5), 891-898 (2010).</li><li>Abou-Abbass, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+and+clinical+characteristics+of+traumatic+brain+injury+in+Lebanon:+A+systematic+review.">Epidemiology and clinical characteristics of traumatic brain injury in Lebanon: A systematic review.</a> Medicine (Baltimore). 95 (47), 5342 (2016).</li><li>Management of Concussion/mTBI Working Group. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VA/DoD+Clinical+Practice+Guideline+for+Management+of+Concussion/Mild+Traumatic+Brain+Injury.">VA/DoD Clinical Practice Guideline for Management of Concussion/Mild Traumatic Brain Injury.</a> The Journal of Rehabilitation Research and Development. 46 (6), 1-68 (2009).</li><li>Piccenna, L., Shears, G., O'Brien, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Management+of+post-traumatic+epilepsy:+An+evidence+review+over+the+last+5+years+and+future+directions.">Management of post-traumatic epilepsy: An evidence review over the last 5 years and future directions.</a> Epilepsia Open. 2 (2), 123-144 (2017).</li><li>Loscher, W., Brandt, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevention+or+modification+of+epileptogenesis+after+brain+insults:+experimental+approaches+and+translational+research.">Prevention or modification of epileptogenesis after brain insults: experimental approaches and translational research.</a> Pharmacological Reviews. 62 (4), 668-700 (2010).</li><li>Ostergard, T., Sweet, J., Kusyk, D., Herring, E., Miller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+post-traumatic+epilepsy.">Animal models of post-traumatic epilepsy.</a> Journal of Neuroscience Methods. 272, 50-55 (2016).</li><li>Shandra, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repetitive+Diffuse+Mild+Traumatic+Brain+Injury+Causes+an+Atypical+Astrocyte+Response+and+Spontaneous+Recurrent+Seizures.">Repetitive Diffuse Mild Traumatic Brain Injury Causes an Atypical Astrocyte Response and Spontaneous Recurrent Seizures.</a> Journal of Neuroscience. 39 (10), 1944-1963 (2019).</li><li>Foda, M. A., Marmarou, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+model+of+diffuse+brain+injury+in+rats.+Part+II:+Morphological+characterization.">A new model of diffuse brain injury in rats. Part II: Morphological characterization.</a> Journal of Neurosurgery. 80 (2), 301-313 (1994).</li><li>Marmarou, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+model+of+diffuse+brain+injury+in+rats.+Part+I:+Pathophysiology+and+biomechanics.">A new model of diffuse brain injury in rats. Part I: Pathophysiology and biomechanics.</a> Journal of Neurosurgery. 80 (2), 291-300 (1994).</li><li>Paxinos, G., Keith, B. J., Franklin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. , (2007).</li><li>Shandra, O., Robel, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+and+Manipulating+Astrocyte+Function+In+Vivo+in+the+Context+of+CNS+Injury.">Imaging and Manipulating Astrocyte Function In Vivo in the Context of CNS Injury.</a> Methods in Molecular Biology. 1938, 233-246 (2019).</li><li>Pitkanen, A., Immonen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epilepsy+related+to+traumatic+brain+injury.">Epilepsy related to traumatic brain injury.</a> Neurotherapeutics. 11 (2), 286-296 (2014).</li><li>Kharatishvili, I., Nissinen, J. P., McIntosh, T. K., Pitkanen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+of+posttraumatic+epilepsy+induced+by+lateral+fluid-percussion+brain+injury+in+rats.">A model of posttraumatic epilepsy induced by lateral fluid-percussion brain injury in rats.</a> Neuroscience. 140 (2), 685-697 (2006).</li><li>Pitkanen, A., Bolkvadze, T., Immonen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anti-epileptogenesis+in+rodent+post-traumatic+epilepsy+models.">Anti-epileptogenesis in rodent post-traumatic epilepsy models.</a> Neuroscience Letters. 497 (3), 163-171 (2011).</li><li>Gades, N. M., Danneman, P. J., Wixson, S. K., Tolley, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+magnitude+and+duration+of+the+analgesic+effect+of+morphine,+butorphanol,+and+buprenorphine+in+rats+and+mice.">The magnitude and duration of the analgesic effect of morphine, butorphanol, and buprenorphine in rats and mice.</a> Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 39 (2), 8-13 (2000).</li></ol>

I modsætning til CCI- og FPI-modeller, der inducerer enten fokal eller kombination af fokale og diffuse skader, giver modellen for gentagne diffuse TBI, der er beskrevet i denne protokol, mulighed for induktion af diffus skade i mangel af fokal hjerneskade og kræver ikke hovedbunds- eller kranieåbninger og den tilhørende inflammation. En ekstra fordel ved fraværet af kraniektomi i denne model er, at det gør det muligt at ikke kun implantere elektroder til kronisk kontinuerlig EEG optagelse, men også oprettelsen af...

Hvert år påvirker TBI anslået 60 millioner mennesker på verdensplan. Påvirket individer har højere risiko for at udvikle epilepsi, som kan manifestere år efter den første skade. Selv om svær TBI er forbundet med en højere risiko for epilepsi, selv mild TBI øger en persons chance for at udvikle epilepsi1,2,3,4. Alle TBI'er kan klassificeres som fokale, diffuse eller en kombination af begge. Diffus hjerneskade, til stede i mange, hvis ikke alle TBI'er, er et resultat af hjernevæv af forskellige tætheder klipning mod hinanden på grund af acceleration-deceleration og roterende kræfter. Pr. definition forekommer diffus skade kun isoleret i mild/concussive ikke-gennemtrængende hjerneskade, hvor der ikke er synlige hjernelæsioner på computertomografiscanninger5.
Der er i øjeblikket to kritiske problemer i forvaltningen af patienter, der har eller er i risiko for at udvikle posttraumatisk epilepsi (PTE). Den første er, at når PTE har manifesteret, anfald er resistente over for tilgængelige anti-epileptiske lægemidler (AED' er)6. For det andet er AED'er lige så ineffektive til at forebygge epileptogenese, og der findes ingen effektive alternative terapeutiske tilgange. For at afhjælpe dette underskud og finde bedre terapeutiske mål og kandidater til behandling, vil det være nødvendigt at udforske nye cellulære og molekylære mekanismer i roden af PTE6.
Et af de fremtrædende træk ved post-traumatisk epilepsi er den latente periode mellem den oprindelige traumatiske begivenhed og udbrud af spontane, uprovokerede, tilbagevendende anfald. De hændelser, der opstår i dette tidsmæssige vindue er et naturligt fokus for forskere, fordi denne tid vindue kan tillade behandling og forebyggelse af PTE helt. Dyremodeller er mest almindeligt anvendt til denne forskning, fordi de tilbyder flere forskellige fordele, ikke mindst som er, at løbende overvågning af menneskelige patienter ville være både upraktisk og dyrt over sådanne potentielt lange perioder. Derudover kan cellulære og molekylære mekanismer ved roden af epileptogenese kun udforskes i dyremodeller.
Dyremodeller med spontane posttraumatiske anfald og epilepsi foretrækkes frem for modeller, hvor anfald fremkaldes efter TBI med mindre fysiologisk relevante midler, såsom ved chemoconvulsants eller elektrisk stimulation akut, kronisk eller ved optænding. Spontane post-traumatiske beslaglæggelse modeller teste, hvordan TBI ændrer den sunde hjerne netværk, der fører til epileptogenese. Undersøgelser, der anvender yderligere stimulation efter TBI, vurderer, hvordan eksponering for TBI reducerer krampetærsklen og påvirker modtagelighed for anfald. Fordelene ved dyremodeller med anfald, der er induceret kemisk eller med elektrisk stimulation, er ved at teste de specifikke mekanismer for refractoriness til AED'er og effekten af eksisterende og nye AED'er. Men graden af relevans og oversættelse af disse data til mennesker kan være tvetydige 7 på grund af følgende: 1) krampemekanismer kan være forskellig fra dem, der frembringes af TBI alene; 2) ikke alle disse modeller fører til spontane anfald7; 3) læsioner skabt af krampemiddel selv, med kanyle, der kræves for dens levering, eller ved at stimulere elektrode placering i dybden strukturer (f.eks hippocampus eller amygdala) kan allerede forårsage øget beslaglæggelse modtagelighed og endda hippocampal epileptiform felt potentialer7. Desuden producerer nogle krampefulde stoffer (dvs. kainicsyre) direkte hippocampale læsioner og sklerose, hvilket ikke er typisk efter diffus TBI.
Indtil for nylig eksisterede der kun to dyremodeller af posttraumatisk epilepsi: kontrolleret kortikal påvirkning (CCI, fokal) eller væskeslagskade (FPI, fokal og diffus)8. Begge modeller resultere i store fokale læsioner sammen med vævstab, blødning, og gliose hos gnavere8. Disse modeller efterligner posttraumatisk epilepsi induceret af store fokale læsioner. En nylig undersøgelse viste, at gentagne (3x) diffus TBI er tilstrækkelig til udvikling af spontane anfald og epilepsi hos mus, selv i mangel af fokale læsioner9, tilføje en tredje gnaver PTE model med bekræftede spontane tilbagevendende anfald. Denne nye model efterligner cellulære og molekylære ændringer fremkaldt af diffus TBI, bedre repræsenterer den menneskelige befolkning med mild, concussive TBI'er. I denne model, den latente periode på tre uger eller mere før beslaglæggelse debut og fremkomsten af sene, spontane, tilbagevendende anfald giver mulighed for at undersøge de grundlæggende årsager til post-traumatisk epileptogenese, teste effekten af forebyggende tilgange og nye terapeutiske kandidater efter beslaglæggelse debut, og har potentiale for udvikling af biomarkører af post-traumatisk epileptogenese fordi omkring halvdelen af dyrene udvikler post-traumatisk epilepsi.
Valget af dyremodel til undersøgelse af posttraumatisk epilepsi afhænger af det videnskabelige spørgsmål, den type hjerneskade, der undersøges, og hvilke værktøjer der vil blive brugt til at bestemme de underliggende cellulære og molekylære mekanismer. I sidste ende skal enhver model af posttraumatisk epilepsi påvise både fremkomsten af spontane anfald efter TBI og en indledende latenstid i en delmængde af TBI-dyr, fordi ikke alle patienter, der pådrager sig en TBI, fortsætter med at udvikle epilepsi. For at gøre dette, elektroencefalografi (EEG) med samtidig video erhvervelse bruges i denne protokol. Det er afgørende for nøjagtig datafortolkning at forstå de tekniske aspekter bag hardware og tilgange til dataindsamling. De kritiske hardware aspekter omfatter den type optagelse system, type elektroder (skrue eller wire bly) og materiale, de er lavet af, synkroniseret video erhvervelse (som en del af EEG-systemet eller tredjepart), og egenskaber af edb-systemet. Det er bydende nødvendigt at fastsætte de relevante anskaffelsesparametre i enhver type system afhængigt af undersøgelsesmål, EEG-hændelser af interesse, yderligere analysemetode og datalagringens bæredygtighed. Endelig skal metoden til elektrodekonfiguration (montage) overvejes, da de hver især har fordele og ulemper og vil påvirke datafortolkningen.
Denne protokol beskriver, hvordan man bruger den modificerede Marmarou vægttab model10,11 til at fremkalde diffus skade resulterer i spontane, uprovokerede, tilbagevendende anfald i mus, beskriver kirurgiske tilgange til at erhverve en enkelt- og multi-kanal kontinuerlig, og synkroniseret video EEG ved hjælp af monopolar, bipolar, eller blandet montage.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.10&#34; screw</td>
			<td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td>
			<td>8209</td>
			<td>0.10 inch long stainless steel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.10&#34; screw</td>
			<td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td>
			<td>8403</td>
			<td>0.10 inch long with pre-soldered wire lead</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.12&#34; screw</td>
			<td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td>
			<td>8212</td>
			<td>0.12 inch long stainless steel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1EEG headmount</td>
			<td>Invitro1 (subsidiary of Plastics One), VA, USA</td>
			<td>MS333/8-A/SPC</td>
			<td>3 individually Teflon-insulated platinum iridium wire electrodes (twisted or untwisted, 0.005 inch diameter) extending below threaded plastic pedestal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2EEG/1EMG headmount</td>
			<td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td>
			<td>8201</td>
			<td>2EEG/1EMG channels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3% hydrogen peroxide</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Pharmacy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3EEG headmount</td>
			<td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td>
			<td>8235-SM-C</td>
			<td>custom 6-Pin Connector for 3EEG channels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine</td>
			<td>Par Pharmaceuticals, Cos. Inc., Spring Valley, NY, USA</td>
			<td>060969</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine</td>
			<td>Par Pharmaceuticals, Cos. Inc., Spring Valley, NY, USA</td>
			<td>060969</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/6 mice</td>
			<td>Harlan/Envigo Laboratories Inc</td>
			<td></td>
			<td>male, 12-16 weeks old</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/6 mice</td>
			<td>The Jackson Laboratory</td>
			<td></td>
			<td>male, 12-16 weeks old</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carprofen</td>
			<td>Zoetis Services LLC, Parsippany, NJ, USA</td>
			<td>026357</td>
			<td>NOTE: this drug is added during weight drop only if stereotactic electrode implantation will be performed on the same day</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorhexidine antiseptic</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Pharmacy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dental cement and solvent kit</td>
			<td>Stoelting Co., USA</td>
			<td>51459</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drill</td>
			<td>Foredom</td>
			<td>HP4-917</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drill bit</td>
			<td>Meisinger USA, LLC, USA</td>
			<td>HM1-005-HP</td>
			<td>0.5 mm, Round, 1/4, Steel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dry sterilizer</td>
			<td>Cellpoint Scientific, USA</td>
			<td></td>
			<td>Germinator 500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EEG System 1</td>
			<td>Biopac Systems, CA, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EEG System 2</td>
			<td>Pinnacle Technology Inc., KS, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol &#8805;70%</td>
			<td>VWR, USA</td>
			<td>71001-652</td>
			<td>KOPTEC USP, Biotechnology Grade (140 Proof)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye ointment</td>
			<td>Pro Labs Ltd, USA</td>
			<td></td>
			<td>Puralube Vet Ointment Sterile Ocular Lubricant available in general online stores and pharmacies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluriso liquid for inhalation anesthesia</td>
			<td>MWI Veterinary Supply Co., USA</td>
			<td>502017</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hair removal product</td>
			<td>Church &#38; Dwight Co., Inc., USA</td>
			<td></td>
			<td>Nair cream</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>MWI Veterinary Supply Co., USA</td>
			<td>502017</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone-iodine surgical solution</td>
			<td>Purdue Products, USA</td>
			<td>004677</td>
			<td>Betadine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rimadyl/Carprofen</td>
			<td>Zoetis Services LLC, Parsippany, NJ, USA</td>
			<td>026357</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solder</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Harware store</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soldering iron</td>
			<td>Weller, USA</td>
			<td>WP35</td>
			<td>ST7 tip, 0.8mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel disc</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile cotton swabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile gauze pads</td>
			<td>Fisher Scientific, USA</td>
			<td>22362178</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile poly-lined absorbent towels pads</td>
			<td>Cardinal Health, USA</td>
			<td>3520</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue adhesive</td>
			<td>3M Animal Care Products, USA</td>
			<td>1469SB</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

inducing post-traumatic epilepsy in a mouse model of repetitive diffuse traumatic brain injury

Traumatisk hjerneskade (TBI) er en førende årsag til erhvervet epilepsi. TBI kan resultere i en brændvidde eller diffus hjerneskade. Focal skade er et resultat af direkte mekaniske kræfter, undertiden trænge gennem kraniet, hvilket skaber en direkte læsion i hjernevævet. Disse er synlige under hjernebilleddannelse som områder med kontusion, laceration, og blødning. Brændioner fremkalder neuronal død og glial ardannelse og er til stede i 20%−25% af alle mennesker, der pådrager sig en TBI. I de fleste TBI-tilfælde forårsages der imidlertid skade af accelerationsdecelerationskræfter og efterfølgende vævsklipning, hvilket resulterer i nonfocal, diffus skade. En delpopulation af TBI-patienter fortsætter med at udvikle posttraumatisk epilepsi (PTE) efter en ventetid på måneder eller år. I øjeblikket er det umuligt at forudsige, hvilke patienter der vil udvikle PTE, og anfald hos PTE-patienter udfordrer at kontrollere, hvilket kræver yderligere forskning. Indtil for nylig var feltet begrænset til kun to dyre-/gnaveremodeller med validerede spontane posttraumatiske anfald, der begge præsenterede store fokale læsioner med massive vævstab i cortex og undertiden subkortikale strukturer. I modsætning til disse tilgange blev det fastslået, at diffus TBI induceret ved hjælp af en modificeret vægttabsmodel er tilstrækkelig til at indlede udvikling af spontane krampeanfald og ikke-krampeanfald, selv i mangel af fokale læsioner eller vævstab. Svarende til menneskelige patienter med erhvervet post-traumatisk epilepsi, denne model præsenterer med en latenstid efter skade før beslaglæggelse debut. I denne protokol vil samfundet blive forsynet med en ny model for posttraumatisk epilepsi, der beskriver, hvordan man kan fremkalde diffus ikke-læsional TBI efterfulgt af kontinuerlig langsigtet video-elektroencefalografisk overvågning af dyr i løbet af flere måneder. Denne protokol vil indeholde en detaljeret håndtering af dyr, vægtfaldsproceduren, elektrodeplaceringen for to anskaffelsessystemer og de hyppige udfordringer, der er opstået under hvert af trinene i kirurgi, postoperativ overvågning og dataindsamling.

Den protokol, der er skitseret her, beskriver metoden til induktion af en diffus skade isoleret (f.eks. i mangel af en fostlæsion) ved hjælp af en musemodel af gentagne diffuse TBI (Figur 1). Figur 1A viser vægtdråbeanordningen og dens komponenter ( figur1A, a1−a5), der anvendes til induktion af TBI i denne model, og afgørende trin under proceduren (figur 1<stron...

Watch this Scientific Journal Video about Inducing Post-Traumatic Epilepsy in a Mouse Model of Repetitive Diffuse Traumatic Brain Injury Video at JoVE.com

Inducing Post-Traumatic Epilepsy in a Mouse Model of Repetitive Diffuse Traumatic Brain Injury Video (Video) | JoVE

Denne systematiske protokol beskriver en ny dyremodel af posttraumatisk epilepsi efter gentagne mild traumatisk hjerneskade. Den første del detaljer trin for traumatisk hjerneskade induktion ved hjælp af en modificeret vægttab model. Den anden del indeholder instruktioner om den kirurgiske tilgang til enkelt- og multi-kanal elektroencefalografiske dataindsamlingssystemer.

Inducerende post-traumatisk epilepsi i en mus model af gentagne diffuse traumatisk hjerneskade

Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of acquired epilepsy. TBI can result in a focal or diffuse brain injury. Focal injury is a result of ...

Vores protokol er den første til at beskrive en musemodel af posttraumatisk epilepsi forårsaget af mild traumatisk hjerneskade. Brugen af en mild diffus traumatisk hjerneskade model efterligner et vigtigt aspekt af patologi af menneskelige traumatisk hjerneskade, som næsten altid har en diffus komponent. For at udvikle biomarkører og behandlinger er der behov for forskning ved hjælp af modeller, der på passende vis reproducerer aspekter af menneskelig patologi.Vores traumatiske hjerneskade model har også potentiale til at give indsigt i de mekanismer, der forårsager svækkelse af hjernens funktion efter mild traumatisk hjerneskade eller hjernerystelse. Efter at have bekræftet en manglende reaktion på smerte refleks, placere musen på en skum pad og placere hovedet af musen under vægten drop rør. Placer en flad 1,3 centimeter diameter en millimeter tyk 880 milligram vægt rustfrit stål disk i midten af dyrets hoved mellem øjnene og ørerne.Fjern stiften i vægtdråberøret for at frigøre 100 gram vægtstangen fra en højde på 50 centimeter. For at fremkalde en fingeret skade i kontrolmusene skal vægtstangen fjernes fra røret for at forhindre utilsigtet frigivelse af stiften under vægttab. Efter vægtfald induktion, placere dyret på ryggen på en varmepude dækket med en steril poly foret absorberende håndklæde med overvågning, indtil fuld recumbency.Derefter placere musen i et rent bur, der er blevet opvarmet på en varmepude med nyttiggørelse gel og et par fugtet chow stykker i 45 minutter. For at forberede det kirurgiske felt til EEG elektrode implantation, placere en temperatursensor på puden og placere re-bedøvet hjernen tilskadekomne mus på en steril drapere på toppen af varmepuden på stereotaktiske apparat. Efter fastsættelse af hovedet på plads med ørestænger, anvende smørende salve til dyrets øjne og bruge depilatory creme til at fjerne håret fra hovedbunden.Desinficere den eksponerede hud med tre 20-sekunders vekslende svaberprøver af povidone jod kirurgisk antiseptisk opløsning og 70% ethanol i en cirkulær bevægelse. Efter fjernelse af hovedbunden, anvende små hemostats på den åbnede hud grænser for at udvide det udsatte område. Brug derefter skalpel til forsigtigt at fjerne periosteum og pode kraniet med brintoverilte.Når kraniet er renset for væv og udviser en hvidlig udseende, tør knoglen med en steril gaze eller vatpind. Til elektrodeimplantatering skal du bruge en højhastighedsboremaskine med en rund 0,5 millimeter stålbit ved 5.000 til 6.000 rotationer i minuttet for at skabe seks grathuller til skrueelektroderne. Når alle hullerne er blevet boret, skal de seks skrueelektroder ind i grathullerne og blande en halv scoop af dental cementpulver med flere dråber opløsningsmiddel.Brug en spatel til at røre, indtil dental cement blandingen er klæbrig, men formbar og stiv nok til at være ordentligt kondenseret, når de placeres på dyrets kranium. Påfør cementen over hele den eksponerede overflade af kraniet og hver skrueelektrode. Efter et til to minutter tændes loddejernet, og den tre EEG-hovedmontering sættes i en stereotaktisk holderarm.Placer hovedbeslag over kraniet, så de seks wire bly positioner matcher placeringen af trådledningen af hver skrue elektrode. Sænk enheden, så dens ventrale del hviler oven på tandcementet. Drej ledningen af hver ledning fra hver af skrueelektroderne med den tilsvarende ledningsledning af hovedmonteringen, lodde hver snoet ledning for korrekt signalledning og brug en saks til at trimme overskydende ledning.Bøj hver loddet par wire fører rundt om hovedbeslag. Når alle par er blevet bøjet, dække alle wiren med frisk dental cement forlader kun den sorte del af hovedet mount udsat. Slip hemostaterne, der holder hudklapperne, og påfør chlorhexidinantiseptisk på området omkring implantatet for at undgå infektion.Overfør derefter dyret fra apparatet til en balance for at måle dyrets vægt som reference til fremtidig overvågning, før dyret anbringes i et rent bur på en varm varmepude med overvågning, genvindingsgel og et par fugtede chow-stykker. I dette tal, en spontan anfald i en mus 97 dage efter gentagne vægt fald traumatisk hjerneskade registreres ved hjælp af en tre EEG hoved mount konfigureret som vist i denne video protokol er vist. Her vises et spontant ikke-krampeanfald elektrografisk anfald, der er registreret i en mus 65 dage efter gentagne vægttab traumatisk hjerneskade.I dette tal, en spontan anfald i en mus 23 dage efter gentagne vægt dråbe traumatisk hjerneskade blev registreret ved hjælp af en en EEG hoved mount. Den spektrale effekt af en typisk beslaglæggelse indikerer den højeste tæthed at være i intervallet 10 til 40 hertz med et højdepunkt på 15 hertz. Denne protokol viser tidsfrister for beslaglæggelse debut hos dyr efter gentagne vægt dråbe traumatisk hjerneskade viser forekomsten af beslaglæggelse klyngedannelse hos nogle dyr og understreger betydningen af at erhverve kontinuerlige snarere end intermitterende optagelser.Korrekt placering af stålskiven, omhyggelig implantation af skrueelektroderne og omhyggelig lodning af trådledningerne er alle afgørende for et vellykket langsigtet eksperiment. Efter EEG overvågning, dyr med hjerneskade, der udvikler anfald kan stratificeres fra dem, der ikke til efterfølgende analyse af deres cellulære, molekylære, og fysiologiske forskelle. At stratificere dyr med posttraumatisk epilepsi fra dem, der pådrager sig traumatisk hjerneskade, men ikke udvikler anfald, er afgørende for udviklingen af interventioner og biomarkører.

Research

JoVE Journal

Behavior

Inducing Post-Traumatic Epilepsy in a Mouse Model of Repetitive Diffuse Traumatic Brain Injury

Compensatory Limb Use and Behavioral Assessment of Motor Skill Learning Following Sensorimotor Cortex Injury in a Mouse Model of Ischemic Stroke

Compensatory Limb Use and Behavioral Assessment of Motor Skill Learning Following Sensorimotor Cortex Injury in a Mouse Model of Ischemic Stroke Video (Video) | JoVE

Kompenserende Limb Brug og Behavioral Assessment of Motor Skill Læring Efter sensorimotorisk Cortex Injury i en musemodel for iskæmisk slagtilfælde

Mouse models have become increasingly popular in the field of behavioral neuroscience, and specifically in studies of experimental stroke. As models ...

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats Video (Video) | JoVE

Den modificerede Hole Board - Måling Behavior, Erkendelse og social interaktion hos mus og rotter

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

Exploring the Use of Isolated Expressions and Film Clips to Evaluate Emotion Recognition by People with Traumatic Brain Injury

Exploring the Use of Isolated Expressions and Film Clips to Evaluate Emotion Recognition by People with Traumatic Brain Injury Video (Video) | JoVE

Udforskning af anvendelsen af ​​isolerede Udtryk og filmklip til Evaluer Emotion anerkendelse af personer med traumatisk hjerneskade

The current study presented 60 people with traumatic brain injury (TBI) and 60 controls with isolated facial emotion expressions, isolated vocal emotion ...

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to the Unilateral Hemisphere of Rat Brain

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to the Unilateral Hemisphere of Rat Brain Video (Video) | JoVE

Gentagne Transcranial magnetisk stimulation til den ensidige halvkugle af Rat Brain

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, ...

Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD

Wheel Running and Environmental Complexity as a Therapeutic Intervention in an Animal Model of FASD Video (Video) | JoVE

Wheel Løb og komplekst miljø som en terapeutisk intervention i en dyremodel for FASD

Aerobic exercise (e.g., wheel running (WR) extensively used in animal research) positively impacts many measures of neuroplastic potential in the brain, ...

Assessing Spatial Memory Impairment in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury Using a Radial Water Tread Maze

Assessing Spatial Memory Impairment in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury Using a Radial Water Tread Maze Video (Video) | JoVE

Vurdering af rumlig hukommelsessvigt i en musemodel af traumatisk hjerneskade ved hjælp af en radial vandløbs labyrint

Despite the recent increase in use of mouse models in scientific research, researchers continue to use cognitive tasks that were originally designed and ...

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury

Detecting Behavioral Deficits in Rats After Traumatic Brain Injury Video (Video) | JoVE

Påvisning af adfærdsmæssige underskud i rotter efter traumatisk hjerneskade

With the increasing incidence of traumatic brain injury (TBI) in both civilian and military populations, TBI is now considered a chronic disease; however, ...

Using Laser Doppler Imaging and Monitoring to Analyze Spinal Cord Microcirculation in Rat

Using Laser Doppler Imaging and Monitoring to Analyze Spinal Cord Microcirculation in Rat Video (Video) | JoVE

Ved hjælp af Laser Doppler Imaging og overvågning til at analysere rygmarven mikrocirkulationen i Rat

Laser Doppler flowmetry (LDF) is a noninvasive method for blood flow (BF) measurement, which makes it preferable for measuring microcirculatory ...

A New Method for Inducing a Depression-Like Behavior in Rats

A New Method for Inducing a Depression-Like Behavior in Rats Video (Video) | JoVE

En ny metode for at fremkalde en Depression-lignende adfærd i rotter

Contagious depression is a phenomenon that is yet to be fully recognized and this stems from insufficient material on the subject. At the moment, there is ...

Stress-Enhanced Fear Learning, a Robust Rodent Model of Post-Traumatic Stress Disorder

Stress-Enhanced Fear Learning, a Robust Rodent Model of Post-Traumatic Stress Disorder Video (Video) | JoVE

Stress-forstærket frygten læring, en Robust gnaver Model af post-traumatisk Stress Disorder

Fear behaviors are important for survival, but disproportionately high levels of fear can increase the vulnerability for developing psychiatric disorders ...