Continu video-elektro-encefalogram tijdens hypoxie-ischemie bij neonatale muizen
Summary
Dit manuscript beschrijft een methode voor continue video-EEG-opnames met behulp van meerdere diepte-elektroden bij neonatale muizen die hypoxie-ischemie ondergaan.
Abstract
Hypoxie ischemie is de meest voorkomende oorzaak van neonatale aanvallen. Diermodellen zijn cruciaal voor het begrijpen van de mechanismen en fysiologie die ten grondslag liggen aan neonatale aanvallen en hypoxie-ischemie. Dit manuscript beschrijft een methode voor continue video-elektro-encefalogram (EEG) monitoring bij neonatale muizen om aanvallen te detecteren en EEG-achtergrond te analyseren tijdens hypoxie-ischemie. Gebruik van video en EEG in combinatie maakt een beschrijving van de semiologie van de aanvallen en de bevestiging van aanvallen mogelijk. Deze methode maakt ook analyse van vermogensspectrogrammen en EEG-achtergrondpatroontrends gedurende de experimentele periode mogelijk. In dit hypoxie-ischemiemodel maakt de methode EEG-registratie voorafgaand aan letsel mogelijk om een normatieve basislijn te verkrijgen en tijdens letsel en herstel. De totale controletijd wordt beperkt door het onvermogen om pups langer dan vier uur van de moeder te scheiden. Hoewel we in dit manuscript een model van hypoxisch-ischemische aanvallen hebben gebruikt, kan deze methode voor neonatale video-EEG-monitoring worden toegepast op verschillende ziekte- en aanvalsmodellen bij knaagdieren.
Introduction
Hypoxische ischemische encefalopathie (HIE) is een aandoening die jaarlijks 1,5 op de 1000 pasgeborenen treft en is de meest voorkomende oorzaak van neonatale aanvallen1,2. Baby’s die overleven lopen risico op verschillende neurologische handicaps zoals hersenverlamming, verstandelijke beperking en epilepsie3,4,5.
Diermodellen spelen een cruciale rol bij het begrijpen en onderzoeken van de pathofysiologie van hypoxie-ischemie en neonatale aanvallen6,7. Een aangepast Vannucci-model wordt gebruikt om hypoxie-ischemie (HI) te induceren op postnatale dag 10 (p10)7,8. Muizenjongen van deze leeftijd vertalen zich neurologisch ruwweg naar de volledige term menselijke pasgeborene9.
Continue video-elektro-encefalografie (EEG) monitoring gebruikt in combinatie met dit letselmodel maakt verder begrip en karakterisering van neonatale hypoxische ischemische aanvallen mogelijk. Eerdere studies hebben verschillende methoden gebruikt voor het analyseren van neonatale aanvallen bij knaagdieren, waaronder video-opnames, beperkte EEG-opnames en telemetrie-EEG-opnames10,11,12,13,14,15,16. In het volgende manuscript bespreken we diepgaand het proces van het opnemen van continu video-EEG bij muizenpups tijdens hypoxie-ischemie. Deze techniek voor continue video-EEG-monitoring bij neonatale muisjongen kan worden toegepast op verschillende ziekte- en aanvalsmodellen.
Protocol
Representative Results
Discussion
We hebben een model gepresenteerd voor continue video-EEG-monitoring bij neonatale muizen tijdens hypoxisch-ischemische aanvallen. Video-analyse in combinatie met EEG maakt karakterisering van de semiologie van aanvallen mogelijk. Analyse van EEG maakt extractie van vermogensspectrogrammen en achtergrondamplitudeanalyse mogelijk.
Correcte en zorgvuldige plaatsing van elektroden is cruciaal in dit protocol, omdat letsel tijdens het plaatsen van elektroden of onnauwkeurige plaatsing de resultate…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We erkennen de volgende financieringsbronnen: NIH NINDS – K08NS101122 (JB), R01NS040337 (JK), R01NS044370 (JK), University of Virginia School of Medicine (JB).
Materials
| SURGERY | |||
| Ball Point Applicator | Metrex Research | 8300-F | i-bond applicator |
| Cranioplast (Powder/Resin) | Coltene | H00383 | Perm Reline/Power |
| I-Bond | Kulzer GmbH, Germany | ||
| LOOK Silk Suture | Surgical Specialities Corporation | SP115 | LOOK SP115 Black Braided Silk Non absorbable surgical suture |
| RS-5168 Botvin Forceps | Roboz Surgical Instrument | RS5168 | Forcep for surgery/ligation |
| RS-5138 Graefe Forceps | Roboz Surgical Instrument | RS5138 | Forcep for surgery/ligation |
| UV light for I-Bond | Blast Lite By First Media | BL778 | UV ligth for I-bond |
| Vannas Microdissecting Scissor | Roboz Surgical Instrument | RS5618 | Scissor for ligation |
| Vet Bond | 3M Vetbond | 1469SB | Vet Glue |
| HYPOXIA | |||
| Hypoxidial | Starr Life Science | ||
| Oxygen sensor | Medical Products | MiniOxI- oxygen analyzer/sensor for hypoxia rig | |
| EEG RECORDING | |||
| Female receptacle connector 0.079" | Mill-Max Manufacturing Corp | 832-10-024-10-001000 | Ordered from Digikey |
| Grass Amplifier | Natus Neurology Incorporated | Grass Product | |
| LabChart Pro | ADI Instruments | Software to run the system | |
| Male Socket Connector 0.079" | Mill-Max Manufacturing Corp | 833-43-024-20-001000 | Ordered from Digikey |
| Operational Amplifier | Texas Instruments, Dallas, TX, USA | TLC2274CD | TLC2274 Quad Low‐Noise Rail‐to Rail Operational Amplifier |
| Operational Amplifier | Texas Instruments, Dallas, TX, USA | TLC2272ACDR | TLC2274 Quad Low‐Noise Rail‐to Rail Operational Amplifier |
| Stainless Steel wire | A-M Systems | 791400 | 0.005" Bare/0.008" Coated 100 ft |
| Ultra-Flexible Wire | McMaster-Carr | 9564T1 | 36 Gauze wire of various color |
References
- Vasudevan, C., Levene, M. Epidemiology and aetiology of neonatal seizures. Seminars in Fetal & Neonatal Medicine. , (2013).
- Volpe, J., et al. Neonatal Seizures. Volpe’s Neurology of the Newborn. , 275-321 (2018).
- Shankaran, S., et al. Network EKSNNR. Childhood outcomes after hypothermia for neonatal encephalopathy. New England Journal of Medicine. 366 (22), 2085-2092 (2012).
- Pappas, A., et al. Cognitive outcomes after neonatal encephalopathy. Pediatrics. 135 (3), 624-634 (2015).
- van Schie, P. E., et al. Long-term motor and behavioral outcome after perinatal hypoxic-ischemic encephalopathy. European Journal of Paediatric Neurology. 19 (3), 354-359 (2015).
- Rensing, N., et al. Longitudinal analysis of developmental changes in electroencephalography patterns and sleep-wake states of the neonatal mouse. PLoS One. 13 (11), 1-17 (2018).
- Rice, J. E., Vannucci, R. C., Brierley, J. B. The influence of immaturity on hypoxic-ischemic brain damage in the rat. Annals of Neurology. 9 (2), 131-141 (1981).
- Burnsed, J. C., et al. Hypoxia-ischemia and therapeutic hypothermia in the neonatal mouse brain–a longitudinal study. PLoS One. 10 (3), 0118889 (2015).
- Semple, B. D., et al. Brain development in rodents and humans: Identifying benchmarks of maturation and vulnerability to injury across species. Progress in Neurobiology. , 1-16 (2013).
- Comi, A. M., et al. Gabapentin neuroprotection and seizure suppression in immature mouse brain ischemia. Pediatric Research. 64 (1), 81-85 (2008).
- Comi, A. M., et al. A new model of stroke and ischemic seizures in the immature mouse. Pediatric Neurology. 31 (4), 254-257 (2004).
- Kadam, S. D., White, A. M., Staley, K. J., Dudek, F. E. Continuous Electroencephalographic Monitoring with Radio-Telemetry in a Rat Model of Perinatal Hypoxia-Ischemia Reveals Progressive Post-Stroke Epilepsy. Journal of Neuroscience. 30 (1), 404-415 (2010).
- Burnsed, J., et al. Neuronal Circuit Activity during Neonatal Hypoxic – Ischemic Seizures in Mice. Annals of Neurology. 86, 927-938 (2019).
- Sampath, D., White, A. M., Raol, Y. H. Characterization of neonatal seizures in an animal model of hypoxic-ischemic encephalopathy. Epilepsia. 55 (7), 985-993 (2014).
- Sampath, D., Valdez, R., White, A. M., Raol, Y. H. Anticonvulsant effect of flupirtine in an animal model of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy. Neuropharmacology. 123, 126-135 (2017).
- Kang, S. K., et al. and sex-dependent susceptibility to phenobarbital-resistant neonatal seizures: role of chloride co-transporters. Frontiers in Cellular Neuroscience. 9, 1-16 (2015).
- Zanelli, S., Goodkin, H. P., Kowalski, S., Kapur, J. Impact of transient acute hypoxia on the developing mouse EEG. Neurobiology of Disease. 68, 37-46 (2014).
- Lewczuk, E., et al. EEG and behavior patterns during experimental status epilepticus. Epilepsia. 59 (2), 369-380 (2017).
- Wu, D., Martin, L. J., Northington, F. J., Zhang, J. Oscillating gradient diffusion MRI reveals unique microstructural information in normal and hypoxia-ischemia injured mouse brains. Magnetic Resonance in Medicine. 72 (5), 1366-1374 (2014).
