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 arbeidet ble støttet av R01 NS105807/NS/NINDS NIH HHS/UNITED States and CURE basert på et stipend CURE mottatt fra United States Army Medical Research and Materiel Command, Department of Defense (DoD), gjennom Psychological Health and Traumatisk Brain Injury Research Program under Award No. W81XWH-15-2-0069. Ivan Zuidhoek er høyt verdsatt for korrekturlesing av manuskriptet.

Alle dyreprosedyrer som er beskrevet i denne protokollen ble utført i samsvar med Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) av Virginia Tech og i samsvar med National Institutes of Health's 'Guide for care and use of Laboratory Animals' .
1. Protokoll for håndtering av dyr
MERK: Denne protokollen er ment å habituate dyr bestilt fra en leverandør til anlegget etter ankomst og for å kondisjonere dem til å bli håndtert av eksperimentereren. Dette forbedr...

<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 motsetning til CCI- og FPI-modeller som induserer enten fokus eller kombinasjon av fokal og diffus skade, gjør modellen av repeterende diffus TBI beskrevet i denne protokollen mulighet for induksjon av diffus skade i fravær av fokal hjerneskade og krever ikke hodebunn eller kraniale åpninger og tilhørende betennelse. En ekstra fordel med fraværet av kraniektomy i denne modellen er at det gjør det mulig å ikke bare implantere elektrodene for kronisk kontinuerlig EEG-opptak, men også etableringen av et tynnet kra...

Hvert år påvirker TBI anslagsvis 60 millioner mennesker over hele verden. Berørte individer har høyere risiko for å utvikle epilepsi, noe som kan manifestere år etter den første skaden. Selv om alvorlige TBIer er forbundet med en høyere risiko for epilepsi, øker selv mild TBI en persons sjanse til å utvikle epilepsi1,2,3,4. Alle TBO-er kan klassifiseres som fokal, diffuse eller en kombinasjon av begge. Diffus hjerneskade, tilstede i mange om ikke alle TBIer, er et resultat av hjernevev av forskjellige tettheter som skjærer mot hverandre på grunn av akselerasjonsretardasjon og rotasjonskrefter. Per definisjon oppstår diffus skade bare isolert i mild /hjernerystelse, ikke-gjennomtrengende hjerneskade, der ingen hjerneskader er synlige på beregnede tomografiskanninger5.
Det er for tiden to kritiske problemer i behandling av pasienter som har, eller er i fare for, å utvikle posttraumatisk epilepsi (PTE). Den første er at når PTE har manifestert, anfall er resistente mot tilgjengelige antiepileptiske legemidler (AEDs)6. For det andre er AEDer like ineffektive for å forhindre epileptogenese, og det finnes ingen effektive alternative terapeutiske tilnærminger. For å løse dette underskuddet og finne bedre terapeutiske mål og kandidater til behandling, vil det være nødvendig å utforske nye cellulære og molekylære mekanismer ved roten av PTE6.
En av de fremtredende trekk ved posttraumatisk epilepsi er den latente perioden mellom den første traumatiske hendelsen og utbruddet av spontane, uprovoserte, tilbakevendende anfall. Hendelsene som oppstår i dette tidsmessige vinduet er et naturlig fokus for forskere, fordi dette tidsvinduet kan tillate behandling og forebygging av PTE helt. Dyremodeller brukes oftest til denne forskningen fordi de tilbyr flere forskjellige fordeler, ikke minst av dem er at kontinuerlig overvåking av menneskelige pasienter vil være både upraktisk og kostbart over slike potensielt lange tidsspenn. I tillegg kan cellulære og molekylære mekanismer ved roten av epileptogenesis bare utforskes i dyremodeller.
Dyremodeller med spontane posttraumatiske anfall og epilepsi foretrekkes fremfor modeller der anfall induseres etter TBI med mindre fysiologisk relevante midler, for eksempel ved chemoconvulsants eller elektrisk stimulering akutt, kronisk eller ved opptenning. Spontane posttraumatiske anfallsmodeller tester hvordan TBI endrer det sunne hjernenettverket som fører til epileptogenese. Studier som bruker ekstra stimulering etter TBI vurderer hvordan eksponering for TBI reduserer anfallsterskelen og påvirker mottakelighet for anfall. Fordelene med dyremodeller med anfall indusert kjemisk eller med elektrisk stimulering er i testing av de spesifikke mekanismene for refractoriness til AEDer og effekten av eksisterende og nye AEDer. Likevel kan graden av relevans og oversettelse av disse dataene til mennesker væretvetydige 7 på grunn av følgende: 1) anfallsmekanismer kan være forskjellig fra de som induseres av TBI alene; 2) ikke alle disse modellene fører til spontane anfall7; 3) lesjoner skapt av konvulsiv tupp middel selv, med kanylen som kreves for levering, eller ved å stimulere elektrodeplassering i dybdestrukturer (f.eks. hippocampus eller amygdala) kan allerede forårsake økt anfallsfølsomhet og til og med hippocampal epileptiformfeltpotensialer7. Videre produserer noen konvulsive midler (dvs. kainic syre) direkte hippocampal lesjoner og sklerose, som ikke er typisk etter diffus TBI.
Inntil nylig, bare to dyr modeller av posttraumatisk epilepsi eksisterte: kontrollert kortikal innvirkning (CCI, fokal) eller væske perkusjon skade (FPI, fokal og diffus)8. Begge modellene resulterer i store fokale lesjoner sammen med vevstap, blødning og gliose hos gnagere8. Disse modellene etterligner posttraumatisk epilepsi indusert av store fokale lesjoner. En fersk studie viste at gjentatt (3x) diffus TBI er tilstrekkelig for utvikling av spontane anfall og epilepsi hos mus selv i fravær av fokale lesjoner9, og legger til en tredje gnager PTE-modell med bekreftede spontane tilbakevendende anfall. Denne nye modellen etterligner cellulære og molekylære endringer indusert av diffuse TBI, som bedre representerer den menneskelige befolkningen med milde, hjernerystelser. I denne modellen, latent perioden på tre uker eller mer før anfall utbruddet og fremveksten av sent, spontane, tilbakevendende anfall gjør det mulig å undersøke de grunnleggende årsakene til posttraumatisk epileptogenesis, teste effekten av forebyggende tilnærminger og nye terapeutiske kandidater etter anfall utbruddet, og har potensial for utvikling av biomarkører av posttraumatisk epileptogenesis fordi omtrent halvparten av dyrene utvikler posttraumatisk epilepsi.
Valget av dyremodell for studiet av posttraumatisk epilepsi avhenger av det vitenskapelige spørsmålet, typen hjerneskade undersøkt, og hvilke verktøy som skal brukes til å bestemme de underliggende cellulære og molekylære mekanismene. Til syvende og sist må enhver modell av posttraumatisk epilepsi demonstrere både fremveksten av spontane anfall etter TBI og en innledende ventetid i en undergruppe av TBI-dyr, fordi ikke alle pasienter som pådrar seg en TBI, fortsetter å utvikle epilepsi. For å gjøre dette brukes elektroencefalografi (EEG) med samtidig videooppkjøp i denne protokollen. Det er avgjørende å forstå de tekniske aspektene bak datainnsamlingsmaskinvare og tilnærminger for nøyaktig datatolkning. De kritiske maskinvareaspektene inkluderer typen opptakssystem, type elektroder (skrue eller ledningsledning) og materiale de er laget av, synkronisert videoanskaffelse (som en del av EEG-systemet eller tredjeparten), og egenskapene til datasystemet. Det er viktig å sette de riktige oppkjøpsparametrene i alle typer systemer avhengig av studiemål, EEG-hendelser av interesse, videre analysemetode og bærekraft av datalagring. Til slutt må metoden for elektrodekonfigurasjon (montasje) vurderes, da hver har fordeler og ulemper og vil påvirke datatolkningen.
Denne protokollen beskriver hvordan du bruker den modifiserte Marmarou vektfallmodell10,11 for å indusere diffus skade som resulterer i spontan, uprovosert, tilbakevendende anfall hos mus, beskriver kirurgiske tilnærminger for å skaffe seg en enkelt- og flerkanals kontinuerlig, og synkronisert video EEG ved hjelp av monopolar, bipolar eller blandet montasje.

<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 ledende årsak til ervervet epilepsi. TBI kan resultere i en fokal eller diffus hjerneskade. Fokal skade er et resultat av direkte mekaniske krefter, noen ganger penetrerer gjennom kraniet, og skaper en direkte lesjon i hjernevevet. Disse er synlige under hjerneavbildning som områder med kontusjon, kutting og blødning. Fokale lesjoner induserer nevronal død og glial arrdannelse og er tilstede hos 20%−25% av alle mennesker som pådrar seg en TBI. Men i de fleste TBI tilfeller, skade er forårsaket av akselerasjon-retardasjon krefter og påfølgende vev klipping, noe som resulterer i ikke-fokal, diffus skade. En underpopulasjon av TBI-pasienter fortsetter å utvikle posttraumatisk epilepsi (PTE) etter en ventetid på måneder eller år. For tiden er det umulig å forutsi hvilke pasienter som vil utvikle PTE, og anfall hos PTE-pasienter er utfordrende å kontrollere, noe som krever videre forskning. Inntil nylig var feltet begrenset til bare to dyre-/gnagermodeller med validerte spontane posttraumatiske anfall, som begge presenterer med store fokale lesjoner med massivt vevstap i cortex og noen ganger subkortikale strukturer. I motsetning til disse tilnærmingene ble det fastslått at diffus tbi indusert ved hjelp av en modifisert vektdråpemodell er tilstrekkelig til å initiere utvikling av spontane konvulsive og ikke-konvulsive anfall, selv i fravær av fokale lesjoner eller vevstap. I likhet med menneskelige pasienter med ervervet posttraumatisk epilepsi, presenterer denne modellen med en ventetid etter skade før anfall utbruddet. I denne protokollen vil samfunnet bli utstyrt med en ny modell av posttraumatisk epilepsi, som beskriver hvordan man induserer diffus ikke-lesjonelt TBI etterfulgt av kontinuerlig langsiktig video-elektroencefalografisk dyreovervåking i løpet av flere måneder. Denne protokollen vil detalj dyr håndtering, vekt fall prosedyre, elektrode plassering for to oppkjøpssystemer, og hyppige utfordringer oppstått under hvert av trinnene i kirurgi, postoperativ overvåking, og datainnsamling.

Protokollen som er skissert her beskriver metoden for induksjon av en diffus skade isolert (f.eks. i fravær en fokal lesjon) ved hjelp av en musemodell av repeterende diffus TBI (Figur 1). Figur 1A viser vektfallenheten og komponentene ( figur1A, a1−a5) som brukes til induksjon av TBI i denne modellen og avgjørende trinn under prosedyren (Figur 1B, b1−b5</...

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 protokollen beskriver en ny dyremodell av posttraumatisk epilepsi etter repeterende mild traumatisk hjerneskade. Den første delen detaljer skritt for traumatisk hjerneskade induksjon ved hjelp av en modifisert vekt fall modell. Den andre delen gir instruksjoner om kirurgisk tilnærming for en- og flerkanals elektroencefalografiske datainnsamlingssystemer.

Indusere posttraumatisk epilepsi i en musemodell av repeterende diffus 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 ...

Vår protokoll er den første til å detalj en musemodell av posttraumatisk epilepsi indusert av mild traumatisk hjerneskade. Bruken av en mild diffus traumatisk hjerneskademodell etterligner et viktig aspekt ved patologien til menneskelig traumatisk hjerneskade som nesten alltid har en diffus komponent. For å utvikle biomarkører og behandlinger er det nødvendig med forskning ved hjelp av modeller som reproduserer aspekter av menneskelig patologi på riktig måte.Vår traumatiske hjerneskademodell har også potensial til å gi innsikt i mekanismene som forårsaker svekkelse av hjernefunksjonen etter mild traumatisk hjerneskade eller hjernerystelse. Etter å ha bekreftet mangel på respons på smerterefleks, legg musen på en skumpute og plasser musens hode under vektdråperøret. Plasser en flat 1,3 centimeter diameter en millimeter tykk 880 mg vekt rustfritt stål plate i midten av dyrets hode mellom øynene og ørene.Fjern pinnen i vektdråperøret for å frigjøre 100 gram vektstangen fra en høyde på 50 centimeter. For å indusere en sham skade i kontrollmusene, fjern vektstangen fra røret for å forhindre utilsiktet frigjøring av pinnen under vektfall. Etter vektfall induksjon, plasser dyret på ryggen på en varmepute dekket med et sterilt polyforet absorberende håndkle med overvåking til full recumbency.Legg deretter musen i et rent bur som har blitt varmet opp på en varmepute med gjenopprettingsgel og noen fuktede chow-stykker i 45 minutter. For å forberede det kirurgiske feltet for EEG elektrodeimplantasjon, plasser en temperatursensor på puten og plasser den re-bedøvede hjerneskadde musen på en steril drapering på toppen av varmeputen på det stereotaktiske apparatet. Etter å ha festet hodet på plass med ørestenger, påfør smøresalve på dyrets øyne og bruk hårfjerningskrem for å fjerne håret fra hodebunnen.Desinfiser den eksponerte huden med tre 20-sekunders vekslende vattpinner av povidon jod kirurgisk antiseptisk løsning og 70% etanol i en sirkulær bevegelse. Etter å ha fjernet hodebunnen, bruk små hemostater på de åpne hudgrensene for å utvide det eksponerte området. Deretter bruker du skalpellen til å forsiktig fjerne periosteum og vattpinne kraniet med hydrogenperoksid.Når kraniet er ryddet av vev og viser et hvitt utseende, tørk beinet med en steril gasbind eller vattpinne. For elektrodeimplantasjon, bruk en høyhastighets drill med en rund 0,5 millimeter stålbit på 5 000 til 6000 rotasjoner per minutt for å lage seks graders hull for skrueelektrodene. Når alle hullene er boret, plasser de seks skrueelektrodene i burrhullene og bland en halv scoop med tannsementpulver med flere dråper løsemiddel.Bruk en slikkepott til å røre til tannsementblandingen er klebrig, men formbar og stiv nok til å kondenseres riktig når den plasseres på dyrets kraniet. Påfør sementen over hele den eksponerte overflaten av kraniet og hver skrueelektrode. Etter ett til to minutter slår du på loddejernet og plasserer de tre EEG-hodefestet i en stereotaktisk holderarm.Plasser hodefestet over skallen slik at de seks trådledningsposisjonene stemmer over ledningsposisjonen til trådledningen til hver skrueelektrode. Senk enheten slik at ventraldelen hviler på toppen av tannsementen. Vri ledningen på hver bly fra hver av skrueelektrodene med den tilsvarende trådledningen til hodefestet, lodde hvert vridd par ledning for riktig signalledning og bruk saks til å trimme overflødig ledning.Bøy hvert loddet par trådledninger rundt hodefestet. Når alle parene er bøyd, dekk hele ledningen med fersk tannsement slik at bare den svarte delen av hodebraketten eksponeres. Slipp hemostats holder huden klaffer og bruke klorhexidin antiseptisk til området rundt implantatet for å unngå infeksjon.Deretter overfører du dyret fra apparatet til en balanse for å måle dyrets vekt som en referanse for fremtidig overvåking før du plasserer dyret i et rent bur på en varm varmepute med overvåking, gjenopprettingsgel og noen fuktede chow-stykker. I dette tallet vises et spontant anfall i en mus 97 dager etter gjentatt vektdråpe traumatisk hjerneskade registrert ved hjelp av en tre EEG-hodefeste konfigurert som demonstrert i denne videoprotokollen. Her vises et spontant ikke-konvulsivt elektrografisk anfall registrert i en mus 65 dager etter gjentatt vektfall traumatisk hjerneskade.I denne figuren ble et spontant anfall i en mus 23 dager etter gjentatt vektfall traumatisk hjerneskade registrert ved hjelp av en EEG-hodefeste. Spektralkraften til et typisk anfall indikerer den høyeste tettheten å være i området 10 til 40 hertz med en topp på 15 hertz. Denne protokollen viser tidslinjene for anfallsinnsett hos dyr etter repeterende vektfall traumatisk hjerneskade som viser forekomsten av anfall klynger i noen dyr og understreker viktigheten av å anskaffe kontinuerlig i stedet for intermitterende opptak.Riktig plassering av stålskiven, forsiktig implantasjon av skrueelektrodene og forsiktig lodde av trådledningene er alle avgjørende for et vellykket langsiktig eksperiment. Etter EEG-overvåking kan dyr med hjerneskade som utvikler anfall stratifiseres fra de som ikke gjør det for etterfølgende analyse av deres cellulære, molekylære og fysiologiske forskjeller. Å stratifisere dyr med posttraumatisk epilepsi fra de som pådrar seg traumatisk hjerneskade, men ikke utvikler anfall, er avgjørende for utviklingen av intervensjoner 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 bruk og Behavioral Assessment of Motor Skill Learning Etter sensorimotorisk Cortex Injury i en musemodell med hjerneinfarkt

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

Forandringer Hole Board - Måling Behavior, kognisjon og sosialt samspill i 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

Utforsker bruken av isolerte uttrykk og Film Clips å evaluere Emotion Anerkjennelse av mennesker 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

Gjentatte Transkraniell magnetisk stimulering til Ensidig halvkule av 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 Running og miljø kompleksitet som en terapeutisk intervensjon i en dyremodell av 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 av romlig minneverdigelse i en musemodell av traumatisk hjerneskade ved hjelp av en radial vanntrinn 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

Oppdage atferdsmessige underskudd i rotter etter 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

Bruker Laser Doppler avbildning og overvåking for å analysere ryggmargen mikrosirkulasjonen i rotte

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 å indusere en depresjon-lignende oppførsel 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-forbedret frykt læring, en Robust gnager modell av posttraumatisk stresslidelse

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