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

Detta arbete stöddes av R01 NS105807/NS/NINDS NIH HHS/UNITED STATES och CURE baserat på ett bidragCURE som mottagits från United States Army Medical Research and Materiel Command, Department of Defense (DoD), genom Psychological Health and Traumatic Brain Injury Research Program under Award No. W81XWH-15-2-0069. Ivan Zuidhoek är mycket uppskattad för korrektur läsa manuskriptet.

Alla djurförfaranden som beskrivs i detta protokoll utfördes i enlighet med institutional animal care and use committee (IACUC) i Virginia Tech och i enlighet med National Institutes of Health's "Guide for the Care and Use of Laboratory Animals" .
1. Protokoll om djurhantering
OBS: Detta protokoll är avsett att vänja djur som beställts från en leverantör till anläggningen efter ankomsten och att villkora dem att hanteras av experimentören. Detta förbättrar ...

<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 motsats till CCI- och FPI-modeller som inducerar antingen fokal eller kombination av fokal och diffus skada, möjliggör modellen av repetitivdiffust TBI som beskrivs i detta protokoll för induktion av diffus skada i avsaknad av brännvidd svaroskada och kräver inte hårbotten eller kranialöppningar och tillhörande inflammation. En extra fördel med frånvaron av traniectomy i denna modell är att det gör det möjligt att inte bara implantera elektroderna för kronisk kontinuerlig EEG-inspelning, men också skapan...

Varje år påverkar TBI uppskattningsvis 60 miljoner människor världen över. Drabbade individer löper större risk att utveckla epilepsi, vilket kan manifestera år efter den första skadan. Även allvarliga TBC är förknippade med en högre risk för epilepsi, även mild TBI ökar en individs chans att utveckla epilepsi1,2,3,4. Alla TBI kan klassificeras som focal, diffusa eller en kombination av båda. Diffus hjärnskada, som finns i många om inte alla TBI, är ett resultat av hjärnvävnader av olika densiteter som klipper mot varandra på grund av accelerationsretardation och rotationskrafter. Per definition uppstår diffus skada endast i isolering i mild / hjärnskakning icke-penetrerande hjärnskada, där inga hjärnskador är synliga på datortomografi skanningar5.
Det finns för närvarande två kritiska problem i förvaltningen av patienter som har, eller löper risk att utveckla posttraumatisk epilepsi (PTE). Den första är att när PTE har manifesterat, beslag är resistenta mot tillgängliga antiepileptiska läkemedel (AED)6. För det andra är AED lika ineffektiva när det gäller att förebygga epileptogenes, och det finns inga effektiva alternativa terapeutiska metoder. För att ta itu med detta underskott och hitta bättre terapeutiska mål och kandidater för behandling, kommer det att bli nödvändigt att utforska nya cellulära och molekylära mekanismer vid roten av PTE6.
En av de framträdande dragen i posttraumatisk epilepsi är den latenta perioden mellan den första traumatiska händelsen och uppkomsten av spontana, oprovocerade, återkommande anfall. De händelser som inträffar inom detta tidsmässiga fönster är ett naturligt fokus för forskare, eftersom detta tidsfönster kan möjliggöra behandling och förebyggande av PTE helt och hållet. Djurmodeller används oftast för denna forskning eftersom de erbjuder flera olika fördelar, inte minst är att kontinuerlig övervakning av mänskliga patienter skulle vara både opraktisk och kostsam under så potentiellt lång tid. Dessutom kan cellulära och molekylära mekanismer vid roten av epileptogenes endast utforskas i djurmodeller.
Djurmodeller med spontana posttraumatiska anfall och epilepsi föredras framför modeller där anfall induceras efter TBI med mindre fysiologiskt relevanta medel, såsom genom chemoconvulans eller elektrisk stimulering akut, kroniskt eller genom tändsticka. Spontana posttraumatiska beslag modeller testa hur TBI ändrar friska hjärnan nätverk som leder till epileptogenes. Studier med ytterligare stimulering efter TBI bedöma hur exponering för TBI minskar krampanfall tröskel och påverkar mottaglighet för anfall. Fördelarna med djurmodeller med anfall som orsakas kemiskt eller med elektrisk stimulering är att testa de specifika mekanismerna för brytning till AEDs och effekten av befintliga och nya AEDs. Men graden av relevans och översättning av dessa uppgifter för människor kan vara tvetydig7 på grund av följande: 1) beslagmekanismer kan skilja sig från dem som orsakas av TBI ensam; 2) inte alla dessa modeller leder till spontana anfall7; 3) skador som skapats av konvulsant ansmedlet själv, med kanylen som krävs för dess leverans, eller genom att stimulera elektrodplacering i djupstrukturer (t.ex. hippocampus eller amygdala) kan redan orsaka ökad krampanfall och även hippocampus epileptiform fältpotentialer7. Dessutom producerar vissa konvulsiva medel (dvs. kainsyra) direkta hippocampus lesioner och skleros, vilket inte är typiskt efter diffust TBI.
Fram till nyligen fanns endast två djurmodeller av posttraumatisk epilepsi: kontrollerad när som påverkas (CCI, focal) eller vätskeslagverkskada (FPI, fokal och diffus)8. Båda modellerna resulterar i stora fokalskador vid sidan av vävnadsförlust, blödning och gliosis hos gnagare8. Dessa modeller efterliknar posttraumatisk epilepsi framkallas av stora focal organskador. En färsk studie visade att upprepade (3x) diffusa TBI är tillräcklig för utveckling av spontana anfall och epilepsi hos möss även i avsaknad av fokal skador9, lägga till en tredje gnagare PTE modell med bekräftade spontana återkommande anfall. Denna nya modell härmar cellulära och molekylära förändringar som orsakas av diffusa TBI, bättre representerar den mänskliga befolkningen med milda, hjärnskakning TBI. I denna modell, den latenta perioden på tre veckor eller mer före beslag debut och uppkomsten av sena, spontana, återkommande beslag gör det möjligt att undersöka de grundläggande orsakerna till posttraumatisk epileptogenes, testa effekten av förebyggande metoder och nya terapeutiska kandidater efter beslag debut, och har potential för utveckling av biomarkörer av posttraumatisk epileptogenes eftersom ungefär hälften av djuren utvecklar posttraumatisk epilepsi.
Valet av djurmodell för studier av posttraumatisk epilepsi beror på den vetenskapliga frågan, vilken typ av hjärnskada som undersökts och vilka verktyg som kommer att användas för att bestämma de underliggande cellulära och molekylära mekanismerna. I slutändan måste alla modeller av posttraumatisk epilepsi visa både uppkomsten av spontana anfall efter TBI och en inledande latensperiod i en delmängd av TBI djur, eftersom inte alla patienter som ådrar sig en TBI fortsätta att utveckla epilepsi. För att göra detta används elektroencefalografi (EEG) med samtidig videoanskaffning i detta protokoll. Att förstå de tekniska aspekterna bakom dataanskaffningsmaskinvara och metoder är avgörande för korrekt datatolkning. De kritiska maskinvaruaspekterna omfattar typen av inspelningssystem, typ av elektroder (skruv- eller trådkabel) och material som de är tillverkade av synkroniserade videoförvärv (som en del av EEG-systemet eller tredje parten) och egenskaperna hos datorsystemet. Det är absolut nödvändigt att fastställa lämpliga anskaffningsparametrar i alla typer av system beroende på studiemål, EEG-händelser av intresse, ytterligare analysmetod och hållbarhet för datalagring. Slutligen måste metoden för elektrodkonfiguration (montage) beaktas, eftersom var och en har fördelar och nackdelar och kommer att påverka datatolkningen.
Detta protokoll beskriver hur man använder den modifierade Marmarou viktdroppmodell10,11 för att inducera diffus skada som resulterar i spontana, oprovocerade, återkommande anfall hos möss, beskriver kirurgiska metoder för att förvärva en enda- och flerkanalskontinuerlig, och synkroniserad video EEG med monopol, bipolär, eller blandade 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 hjärnskada (TBI) är en ledande orsak till förvärvad epilepsi. TBI kan resultera i en fokal eller diffus hjärnskada. Focal skada är ett resultat av direkta mekaniska krafter, ibland tränger genom kraniet, skapa en direkt skada i hjärnvävnaden. Dessa är synliga under hjärnavbildning som områden med kontusion, skärsår och blödning. Focal skador inducera neuronal död och gliaärr bildning och finns i 20%−25% av alla människor som ådrar sig en TBI. I de flesta fall av tbi orsakas dock skador av accelerationsretardationskrafter och efterföljande vävnadssklippning, vilket resulterar i icke-fokal, diffus aska. En subpopulation av TBI-patienter fortsätter att utveckla posttraumatisk epilepsi (PTE) efter en latensperiod på månader eller år. För närvarande är det omöjligt att förutsäga vilka patienter som kommer att utveckla PTE, och beslag hos PTE patienter är utmanande att kontrollera, vilket kräver ytterligare forskning. Fram till nyligen var fältet begränsat till endast två djur / gnagare modeller med validerade spontana posttraumatiska anfall, båda presenterar med stora fokal skador med massiv vävnad förlust i cortex och ibland subkortikala strukturer. I motsats till dessa metoder, det fastställdes att diffusa TBI inducerad med hjälp av en modifierad viktminskning modell är tillräcklig för att initiera utvecklingen av spontana konvulsiva och icke-konvulsiva anfall, även i avsaknad av focal skador eller vävnad förlust. I likhet med mänskliga patienter med förvärvad posttraumatisk epilepsi, presenterar denna modell med en latensperiod efter skada före anfall debut. I detta protokoll kommer samhället att förses med en ny modell av posttraumatisk epilepsi, med uppgifter om hur man inducerar diffusa icke-lesional TBI följt av kontinuerlig långsiktig video-elektroencefalografiska djur övervakning under loppet av flera månader. Detta protokoll kommer att detalj djurhantering, viktminskning förfarande, elektrod placering för två förvärvssystem, och de frekventa utmaningar som uppstått under vart och ett av stegen i kirurgi, postoperativ övervakning och datainsamling.

Protokollet som beskrivs här beskriver metoden för induktion av en diffus skada i isolering (t.ex. i avsaknad av en brännviddlesion) med hjälp av en musmodell av repetitiv diffus tbi (figur 1). Figur 1A visar viktdroppsanordningen och dess komponenter ( figur1A, a1−a5) som används för induktion av TBI i denna modell och viktiga steg under proceduren(figur 1<stro...

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

Detta systematiska protokoll beskriver en ny djurmodell av posttraumatisk epilepsi efter repetitiva mild traumatisk hjärnskada. Den första delen detaljer steg för traumatisk hjärnskada induktion med hjälp av en modifierad viktminskning modell. Den andra delen ger instruktioner om den kirurgiska metoden för single- och flerkanaliga elektroencefalografiska datainsamlingssystem.

Inducerande posttraumatisk epilepsi i en musmodell av repetitiva diffusa traumatisk hjärnskada

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 ...

Vårt protokoll är den första att detalj en mus modell av posttraumatisk epilepsi framkallas av mild traumatiska hjärnan skada. Användningen av en mild diffust traumatiska hjärnan skada modell härmar en viktig aspekt av patologi av mänskliga traumatisk hjärnskada som nästan alltid har en diffus komponent. För att utveckla biomarkörer och behandlingar behövs forskning med hjälp av modeller som på lämpligt sätt reproducerar aspekter av människans patologi.Vår traumatiska hjärnskada modell har också potential att ge insikt i de mekanismer som orsakar försämring av hjärnans funktion efter mild traumatisk hjärnskada eller hjärnskakning. Efter att ha bekräftat en brist på svar på smärtreflex, placera musen på en skum pad och placera huvudet på musen under viktdroppröret. Placera en platt 1,3 centimeter diameter en millimeter tjock 880 milligram vikt rostfritt stål skiva i mitten av djurets huvud mellan ögonen och öronen.Ta bort stiftet i viktdropubröret för att frigöra 100 grams viktstaven från en höjd av 50 centimeter. För att framkalla en skenskada hos kontrollmössen, ta bort viktstaven från röret för att förhindra oavsiktlig frisättning av stiftet under viktfall. Efter viktfallsinduktion, placera djuret på ryggen på en värmedyna täckt med en steril polyfodrad absorberande handduk med övervakning tills full recumbency.Placera sedan musen i en ren bur som har värmts på en värmedyna med återhämtningsgel och några fuktade chowbitar i 45 minuter. För att förbereda operationsfältet för EEG-elektrodimplantation, placera en temperatursensor på dynan och placera den återsövda hjärnskadade musen på en steril drapering ovanpå värmedynan på stereotaktiskapparaten. Efter fastställande huvudet på plats med öronstänger, applicera smörjande salva på djurets ögon och använd depilatory grädde för att ta bort håret från hårbotten.Desinficera den exponerade huden med tre 20-sekunders alternerande svabbprover av povidon jod kirurgisk antiseptisk lösning och 70%etanol i en cirkulär rörelse. Efter att ha tagit bort hårbotten, applicera små hemostater på den öppnade hudens gränser för att expandera det utsatta området. Därefter använder skalpell för att försiktigt ta bort periosteum och svabb kraniet med väteperoxid.När kraniet rensas av vävnad och uppvisar ett vitaktigt utseende, torka benet med en steril gasbinda eller svabb. För elektrodimplantation, använd en höghastighetsborr med en rund 0,5 millimeters stålbit vid 5, 000 till 6, 000 rotationer per minut för att skapa sex gradhål för skruvelektroderna. När alla hål har borrats, placera de sex skruvelektroderna i gradhålen och blanda en halv skopa av tandcementpulver med flera droppar lösningsmedel.Använd en spatel för att röra tills dentala cement blandningen är klibbig men formbar och styv nog att vara ordentligt kondenserad när den placeras på djurets kranium. Applicera cementen över hela exponerade ytan av kraniet och varje skruv elektrod. Efter en till två minuter, slå på lödkolv och placera de tre EEG huvudet montera i en stereotaktisk hållarm.Placera huvudfästet över skallen så att de sex ledningsledningspositionerna matchar positionen för trådledningen på varje skruvelektrod. Sänk enheten så att dess ventrala del vilar ovanpå dentalacementet. Vrid tråden på varje ledning från var och en av skruvelektroderna med motsvarande tråd ledning av huvudet montera, löda varje tvinnade tråd för korrekt signalledning och använda sax för att trimma eventuellt överskott tråd.Böj varje lödat par tråd leder runt huvudet fästet. När alla par har böjts, täcka alla av tråd med färsk tandcement lämnar endast den svarta delen av huvudet montera exponeras. Släpp hemostaterna som håller i hudflikarna och applicera klorhexidin antiseptiskt på området runt implantatet för att undvika infektion.Överför sedan djuret från apparaten till en balans för att mäta djurets vikt som referens för framtida övervakning innan djuret placeras i en ren bur på en varm värmedyna med övervakning, återhämtningsgel och några fuktade chowbitar. I denna figur, en spontan beslag i en mus 97 dagar efter upprepade vikt släppa traumatisk hjärnskada registreras med hjälp av en tre EEG huvudet montera konfigureras som visas i denna video protokoll visas. Här visas en spontan icke-konvulsiva elektrografiska beslag registreras i en mus 65 dagar efter upprepade vikt drop traumatisk hjärnskada.I denna figur, en spontan beslag i en mus 23 dagar efter upprepade vikt släppa traumatiska hjärnan skada spelades in med hjälp av en en EEG huvudet montera. Spektralkraften hos ett typiskt anfall indikerar den högsta densiteten som ska ligga i intervallet 10 till 40 hertz med en topp på 15 hertz. Detta protokoll visar tidslinjer för beslag inset i djur efter repetitiva vikt släppa traumatisk hjärnskada visar förekomsten av beslag klustring i vissa djur och betonar vikten av att förvärva kontinuerlig snarare än intermittent inspelningar.Korrekt placering av stålskivan, noggrann implantation av skruvelektroderna och noggrann lödning av tråden leder är alla avgörande för ett framgångsrikt långsiktigt experiment. Efter EEG-övervakning, djur med hjärnskada som utvecklar anfall kan stratifieras från dem som inte för efterföljande analys av deras cellulära, molekylära och fysiologiska skillnader. Att stratifiera djur med posttraumatisk epilepsi från de som ådrar sig traumatisk hjärnskada men inte utvecklar anfall är avgörande för utvecklingen av interventioner och biomarkörer.

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

Kompensations Limb Användning och Behavioral Bedömning av motorisk inlärning Efter Sensorimotor Cortex Skada i en musmodell av ischemisk stroke

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 modifierade Hole Board - Mätning Beteende, Kognition och social interaktion i möss och råttor

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

Utforska användningen av isolerade uttryck och Filmklipp att utvärdera känslor erkännande av personer med traumatisk hjärnskada

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

Repetitiva transkraniell magnetisk stimulering till den ensidiga halvklotet av råtthjärna

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

Hjul kör och miljöberikning som en terapeutisk intervention i en djurmodell 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

Bedömning av rumsligt nedsatt minne i en musmodell av traumatisk hjärnskada med hjälp av en radial vattendropp 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

Att upptäcka beteendemässiga underskott hos råttor efter traumatisk hjärnskada

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

Använda Laser Doppler Imaging och övervakning för att analysera ryggmärgen mikrocirkulationen i råtta

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 metod för att inducera en Depression-liknande beteende hos råttor

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-förbättrade rädsla lärande, en Robust gnagare modell av posttraumatiskt stressyndrom

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