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

Este trabalho foi apoiado pelo R01 NS105807/NS/NINDS NIH HHS/Estados Unidos e CURE com base em uma cura concedida recebida do Comando de Pesquisa Médica do Exército dos Estados Unidos e do Comando Materiel, Departamento de Defesa (DoD), através do Programa de Pesquisa em Saúde Psicológica e Lesão Cerebral Traumática o Prêmio Nº. W81XWH-15-2-0069. Ivan Zuidhoek é muito apreciado por revisar o manuscrito.

Todos os procedimentos em animais descritos neste protocolo foram realizados de acordo com o Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) da Virginia Tech e em conformidade com o 'Guia para o Cuidado e Uso de Animais De Laboratório' dos Institutos Nacionais de Saúde. .
1. Protocolo de manuseio de animais
NOTA: Este protocolo destina-se a habituar animais encomendados de um fornecedor para a instalação após a chegada e condicioná-los a serem manusea...

<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>

Em contraste com os modelos CCI e FPI induzindo ou focal ou combinação de lesão focal e difusa, o modelo de TBI difuso repetitivo descrito neste protocolo permite a indução de lesão difusa na ausência de lesão cerebral focal e não requer aberturas de couro cabeludo ou craniana e a inflamação associada. Um benefício adicional da ausência de craniectomia neste modelo é que ele permite não só implantar os eletrodos para gravação crônica contínua de EEG, mas também a criação de uma janela craniana de c...

Todos os anos, a TBI afeta cerca de 60 milhões de pessoas em todo o mundo. Indivíduos impactados têm maior risco de desenvolver epilepsia, o que pode se manifestar anos após a lesão inicial. Embora os TBIs graves estejam associados a um maior risco de epilepsia, mesmo o TBI leve aumenta a chance de um indivíduo desenvolver epilepsia1,2,3,4. Todos os TBIs podem ser classificados como focas, difusos ou uma combinação de ambos. A lesão cerebral difusa, presente em muitos, se não todos os TBIs, é resultado de tecidos cerebrais de diferentes densidades se escorando uns contra os outros devido à aceleração-desaceleração e forças rotacionais. Por definição, a lesão difusa só ocorre isoladamente em lesão cerebral leve/concussiva, na qual não há lesões cerebrais visíveis em tomografiacomputadorizadacomputadorizada 5.
Atualmente, há dois problemas críticos no manejo de pacientes que têm, ou estão em risco de desenvolver epilepsia pós-traumática (PTE). A primeira é que, uma vez manifestado pelo PTE, as apreensões são resistentes às drogas antiepilépticas disponíveis (AEDs)6. Em segundo lugar, os AEDs são igualmente ineficazes na prevenção da epilepileptogênese, e não há abordagens terapêuticas alternativas eficazes. Para enfrentar esse déficit e encontrar melhores metas terapêuticas e candidatos ao tratamento, será necessário explorar novos mecanismos celulares e moleculares na raiz do PTE6.
Uma das características proeminentes da epilepsia pós-traumática é o período latente entre o evento traumático inicial e o início de convulsões espontâneas, não provocadas e recorrentes. Os eventos que ocorrem dentro dessa janela temporal são um foco natural para os pesquisadores, pois desta vez a janela pode permitir o tratamento e a prevenção do PTE completamente. Os modelos animais são mais utilizados para esta pesquisa porque oferecem vários benefícios distintos, e não menos importante é que o monitoramento contínuo de pacientes humanos seria ao mesmo tempo impraticável e caro ao longo de tais períodos potencialmente longos de tempo. Além disso, mecanismos celulares e moleculares na raiz da epileptogênese só podem ser explorados em modelos animais.
Modelos animais com convulsões pós-traumáticas espontâneas e epilepsia são preferidos em modelos onde as convulsões são induzidas após o TBI por meios menos fisiologicamente relevantes, como por quimioconvulsivos ou estimulação elétrica agudamente, cronicamente ou por acender. Modelos espontâneos de convulsão pós-traumática testam como o TBI modifica a rede cerebral saudável que leva à epilofegênese. Estudos utilizando estimulação adicional após o TBI avaliar como a exposição ao TBI reduz o limiar de convulsão e afeta a suscetibilidade às convulsões. As vantagens dos modelos animais com convulsões induzidas quimicamente ou com estimulação elétrica estão em testar os mecanismos específicos de refratividade aos AEDs e a eficácia dos AEDs existentes e novos. No entanto, o grau de relevância e tradução desses dados para humanos pode ser ambíguo7 devido ao seguinte: 1) mecanismos de apreensão podem ser diferentes daqueles induzidos apenas pelo TBI; 2) nem todos esses modelos levam a convulsões espontâneas7; 3) lesões criadas pelo próprio agente convulsivo, com a cânula necessária para sua entrega, ou estimulando a colocação de eletrodos em estruturas de profundidade (por exemplo, o hipocampo ou amilgdala) já podem causar maior suscetibilidade de convulsões e até mesmo potenciais de campo epilépformehipo7. Além disso, alguns agentes convulsivos (ou seja, ácido kainic) produzem lesões hipocampais diretas e esclerose, o que não é típico após tbi difuso.
Até recentemente, existiam apenas dois modelos animais de epilepsia pós-traumática: impacto cortical controlado (CCI, focal) ou lesão de percussão fluida (FPI, focal e difusa)8. Ambos os modelos resultam em grandes lesões focais ao lado da perda de tecido, hemorragia e gliose em roedores8. Esses modelos imitam epilepsia pós-traumática induzida por grandes lesões focais. Um estudo recente demonstrou que o TBI difuso repetido (3x) é suficiente para o desenvolvimento de convulsões espontâneas e epilepsia em camundongos mesmo na ausência de lesões focais9,adicionando um terceiro modelo de PTE roedor com convulsões espontâneas confirmadas. Este novo modelo imita mudanças celulares e moleculares induzidas pelo TBI difuso, representando melhor a população humana com TBIs leves e concussivos. Nesse modelo, o período latente de três semanas ou mais antes do início da convulsão e o surgimento de convulsões tardias, espontâneas e recorrentes permite investigar as causas básicas da epileptogênese pós-traumática, testando a eficácia de abordagens preventivas e novos candidatos terapêuticos após o início da convulsão, e tem potencial para o desenvolvimento de biomarcadores de epileptogênese pós-traumática porque aproximadamente metade dos animais desenvolvem epilepsia pós-traumática.
A escolha do modelo animal para o estudo da epilepsia pós-traumática depende da questão científica, do tipo de lesão cerebral investigada e de quais ferramentas serão usadas para determinar os mecanismos celulares e moleculares subjacentes. Em última análise, qualquer modelo de epilepsia pós-traumática deve demonstrar tanto o surgimento de convulsões espontâneas após o TBI quanto um período inicial de latência em um subconjunto de animais TBI, porque nem todos os pacientes que incorrem em um TBI passam a desenvolver epilepsia. Para isso, a eletroencefalografia (EEG) com aquisição simultânea de vídeo é utilizada neste protocolo. Entender os aspectos técnicos por trás do hardware e abordagens de aquisição de dados é fundamental para uma interpretação precisa dos dados. Os aspectos críticos do hardware incluem o tipo de sistema de gravação, tipo de eletrodos (parafuso ou suporte de arame) e material de que são feitos, aquisição sincronizada de vídeo sincronizado (como parte do sistema EEG ou terceiros) e propriedades do sistema de computador. É imprescindível definir os parâmetros de aquisição adequados em qualquer tipo de sistema, dependendo da meta de estudo, eventos de interesse eEG, método de análise adicional e sustentabilidade do armazenamento de dados. Por fim, o método de configuração de eletrodos (montagem) deve ser considerado, pois cada um tem vantagens e desvantagens e afetará a interpretação dos dados.
Este protocolo detalha como usar o modelo de queda de peso marmarou modificado10,11 para induzir lesões difusas resultando em convulsões espontâneas, não provocadas e recorrentes em camundongos, descreve abordagens cirúrgicas para adquirir um EEG de vídeo contínuo e multicanal único e sincronizado usando a montagem monopolar, bipolar ou mista.

<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

Lesão cerebral traumática (TBI) é uma das principais causas de epilepsia adquirida. O TBI pode resultar em uma lesão cerebral focal ou difusa. A lesão focal é resultado de forças mecânicas diretas, às vezes penetrando pelo crânio, criando uma lesão direta no tecido cerebral. Estes são visíveis durante a imagem cerebral como áreas com contusão, laceração e hemorragia. Lesões focais induzem a morte neuronal e a formação de cicatrizes gliais e estão presentes em 20%-25% de todas as pessoas que incorrem em um TCE. No entanto, na maioria dos casos de TBI, a lesão é causada por forças de aceleração-desaceleração e posterior escofeteca de tecido, resultando em danos não focais e difusos. Uma subpopulação de pacientes com TBI continua a desenvolver epilepsia pós-traumática (EPT) após um período de latência de meses ou anos. Atualmente, é impossível prever quais pacientes desenvolverão PTE, e as convulsões em pacientes com PTE são desafiadoras de controlar, necessitando de mais pesquisas. Até recentemente, o campo se limitava a apenas dois modelos de animais/roedores com convulsões pós-traumáticas validadas, ambos apresentando grandes lesões focais com perda maciça de tecido no córtex e às vezes estruturas subcorticais. Ao contrário dessas abordagens, foi determinado que o TBI difuso induzido usando um modelo modificado de queda de peso é suficiente para iniciar o desenvolvimento de convulsões convulsivas espontâneas e não convulsivas, mesmo na ausência de lesões focais ou perda de tecido. Semelhante a pacientes humanos com epilepsia pós-traumática adquirida, este modelo apresenta um período de latência após lesão antes do início da convulsão. Neste protocolo, a comunidade receberá um novo modelo de epilepsia pós-traumática, detalhando como induzir TBI difuso não-lesão seguido de monitoramento contínuo de animais eletroencefalográficos de vídeo a longo prazo ao longo de vários meses. Este protocolo detalhará o manuseio de animais, o procedimento de queda de peso, a colocação de eletrodos para dois sistemas de aquisição e os desafios frequentes encontrados durante cada uma das etapas de cirurgia, monitoramento pós-operatório e aquisição de dados.

O protocolo aqui descrito descreve o método de indução de uma lesão difusa isoladamente (por exemplo, na ausência de uma lesão focal) utilizando um modelo de camundongo de TBI difuso repetitivo (Figura 1). A Figura 1A retrata o dispositivo de queda de peso e seus componentes (Figura 1A, a1-a5) usadopara indução de TBI neste modelo e passos cruciais durante o procedimento (<strong class="xfig...

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

Este protocolo sistemático descreve um novo modelo animal de epilepsia pós-traumática após lesão cerebral traumática repetitiva. A primeira parte detalha etapas para indução traumática de lesão cerebral usando um modelo modificado de queda de peso. A segunda parte fornece instruções sobre a abordagem cirúrgica para sistemas de aquisição de dados eletroencefalográficos de um único e multicanal.

Induzir epilepsia pós-traumática em um modelo de camundongo de lesão cerebral traumática difusa repetitiva

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 ...

Nosso protocolo é o primeiro a detalhar um modelo de camundongo de epilepsia pós-traumática induzida por lesão cerebral traumática leve. O uso de um modelo de lesão cerebral traumática leve e difusa imita um aspecto importante da patologia da lesão cerebral traumática humana que quase sempre tem um componente difundido. Para desenvolver biomarcadores e tratamentos, são necessárias pesquisas utilizando modelos que reproduzem adequadamente aspectos da patologia humana.Nosso modelo de lesão cerebral traumática também tem o potencial de fornecer uma visão dos mecanismos que causam comprometimento da função cerebral após lesão cerebral traumática leve ou concussão. Depois de confirmar a falta de resposta ao reflexo da dor, coloque o mouse em uma almofada de espuma e posicione a cabeça do mouse sob o tubo de queda de peso. Coloque um disco de aço inoxidável de 1,3 milímetros de diâmetro plano de 880 miligramas de espessura no centro da cabeça do animal entre os olhos e as orelhas.Remova o pino no tubo de queda de peso para liberar a haste de peso de 100 gramas de uma altura de 50 centímetros. Para induzir uma lesão falsa nos camundongos de controle, remova a haste de peso do tubo para evitar a liberação acidental do pino durante a queda de peso. Após a indução da queda de peso, coloque o animal de costas em uma almofada de aquecimento coberta com uma toalha absorvente poli forrada estéril com monitoramento até a recumbência total.Em seguida, coloque o mouse em uma gaiola limpa que foi aquecida em uma almofada de aquecimento com gel de recuperação e algumas peças de chow umedecidos por 45 minutos. Para preparar o campo cirúrgico para implantação de eletrodos EEG, coloque um sensor de temperatura sobre a almofada e coloque o rato re-anestesiado do cérebro em uma cortina estéril em cima da almofada de aquecimento no aparelho estereotático. Depois de fixar a cabeça no lugar com barras de ouvido, aplique pomada lubrificante nos olhos do animal e use creme depilatório para remover o cabelo do couro cabeludo.Desinfete a pele exposta com três cotonetes alternados de 20 segundos de solução antisséptica cirúrgica de iodo povidone e 70% etanol em movimento circular. Após a remoção do couro cabeludo, aplique pequenas hemostatas nas bordas abertas da pele para expandir a área exposta. Em seguida, use o bisturi para remover suavemente o periósteo e cotonete do crânio com peróxido de hidrogênio.Quando o crânio é limpo de tecido e exibe uma aparência esbranquiçada, seque o osso com uma gaze ou cotonete estéril. Para implantação de eletrodos, use uma broca de alta velocidade com uma broca de aço redonda de 0,5 milímetros a 5.000 a 6.000 rotações por minuto para criar seis orifícios de rebarba para os eletrodos do parafuso. Quando todos os furos tiverem sido perfurados, coloque os seis eletrodos de parafuso nos orifícios de rebarba e misture meia colher de pó de cimento dental com várias gotas de solvente.Use uma espátula para mexer até que a mistura de cimento dental seja brega, mas maleável e dura o suficiente para ser devidamente condensada quando colocada no crânio do animal. Aplique o cimento sobre toda a superfície exposta do crânio e cada eletrodo de parafuso. Após um a dois minutos, ligue o ferro de solda e coloque a montagem da cabeça de três EEG em um braço estereotático.Posicione a montagem da cabeça sobre o crânio para que as seis posições de chumbo do fio combinem com a posição do cabo de cada eletrodo de parafuso. Abaixe o dispositivo para que sua parte ventral repouse sobre o cimento dentário. Torça o fio de cada chumbo de cada um dos eletrodos do parafuso com o fio correspondente do suporte da cabeça, solde cada par de fio torcido para condução adequada do sinal e use uma tesoura para aparar qualquer excesso de fio.Dobre cada par de fios soldados ao redor da montagem da cabeça. Quando todos os pares tiverem sido dobrados, cubra todo o fio com cimento dentário fresco deixando apenas a porção preta do suporte da cabeça exposta. Libere os hemostatos segurando os retalhos da pele e aplique antisséptico de clorexidina na área ao redor do implante para evitar infecções.Em seguida, transfira o animal do aparelho para um equilíbrio para medir o peso do animal como referência para monitoramento futuro antes de colocar o animal em uma gaiola limpa em uma almofada de aquecimento quente com monitoramento, gel de recuperação e algumas peças umedecidos de chow. Nesta figura, uma convulsão espontânea em um rato 97 dias após a repetida queda de peso traumatismo craniano registrado usando uma montagem de cabeça de três EEG configurada como demonstrado neste protocolo de vídeo é mostrada. Aqui, uma convulsão eletrográfica espontânea não convulsiva registrada em um rato 65 dias após a repetida queda de peso de lesão cerebral traumática é mostrada.Nesta figura, uma convulsão espontânea em um rato 23 dias após repetida queda de peso lesão cerebral traumática foi registrada usando um suporte de cabeça EEG. O poder espectral de uma convulsão típica indica a maior densidade de 10 a 40 hertz com um pico de 15 hertz. Este protocolo demonstra os cronogramas para o início da convulsão em animais após a queda de peso repetitivo de lesão cerebral traumática demonstrando a incidência de agrupamento convulsivo em alguns animais e enfatizando a importância de adquirir registros contínuos e não intermitentes.A colocação adequada do disco de aço, a implantação cuidadosa dos eletrodos do parafuso e a solda cuidadosa dos cabos são cruciais para um experimento de longo prazo bem sucedido. Após o monitoramento do EEG, animais com lesões cerebrais que desenvolvem convulsões podem ser estratificados daqueles que não fazem para análise posterior de suas diferenças celulares, moleculares e fisiológicas. Estratificar animais com epilepsia pós-traumática daqueles que incorrem em lesões cerebrais traumáticas, mas não desenvolvem convulsões, é fundamental para o desenvolvimento de intervenções e biomarcadores.

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

Compensatória Limb Uso e Avaliação Comportamental de Habilidade Aprendizagem Motora Após Lesão Sensorimotor Cortex em um modelo do rato de Acidente Vascular Cerebral Isquêmico

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

Comportamento

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

The Hole Board Modificado - Medir Comportamento, Cognição e Interação Social em camundongos e ratos

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

Explorando o uso de expressões isoladas e clipes de filmes para avaliar Emoção Reconhecimento por pessoas com lesão cerebral traumática

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

Estimulação Magnética Transcraniana repetitiva para o Hemisfério unilateral do cérebro de rato

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

Corrida roda e complexidade ambiental como uma intervenção terapêutica em um modelo animal de 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

Avaliando a insuficiência da memória espacial em um modelo de mouse de lesão cerebral traumática usando um labirinto de roda de água radial

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

Detecção de défices comportamentais em ratos após lesão cerebral traumática

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

Usando Laser Doppler Imaging e acompanhamento para analisar a microcirculação na medula espinhal em ratos

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

Um novo método para induzir um comportamento parecido com depressão em ratos

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

Aprendizagem avançada stress medo, um modelo robusto de roedor do transtorno de estresse pós-traumático

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