JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Divulgaciones
Acknowledgements
Materials
Referencias
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicina

Yüksek Çözünürlüklü EEG Kayıtlar kullanarak Odak Epilepsi Preklinik Rat Modelleri Beyin Kaynak Görüntüleme

Published: June 06, 2015
doi:
10.3791/52700
, , ,
1Biomedical Engineering,Florida International University

Summary

This video introduces the preparation, recording, and source analysis procedures of high-resolution EEG on sedated rats with a particular preclinical model of focal epilepsy under noninvasive conditions.

Abstract

Electroencephalogram (EEG) has been traditionally used to determine which brain regions are the most likely candidates for resection in patients with focal epilepsy. This methodology relies on the assumption that seizures originate from the same regions of the brain from which interictal epileptiform discharges (IEDs) emerge. Preclinical models are very useful to find correlates between IED locations and the actual regions underlying seizure initiation in focal epilepsy. Rats have been commonly used in preclinical studies of epilepsy1; hence, there exist a large variety of models for focal epilepsy in this particular species. However, it is challenging to record multichannel EEG and to perform brain source imaging in such a small animal. To overcome this issue, we combine a patented-technology to obtain 32-channel EEG recordings from rodents2 and an MRI probabilistic atlas for brain anatomical structures in Wistar rats to perform brain source imaging. In this video, we introduce the procedures to acquire multichannel EEG from Wistar rats with focal cortical dysplasia, and describe the steps both to define the volume conductor model from the MRI atlas and to uniquely determine the IEDs. Finally, we validate the whole methodology by obtaining brain source images of IEDs and compare them with those obtained at different time frames during the seizure onset.

Introduction

It has been shown that interictal epileptiform discharges (IEDs) observed from EEG constitute useful markers of epileptogenesis in patients with focal epilepsy3. The regions inside the brain from which these IEDs originate, named irritative zones, can in practice be localized based on EEG recordings4. Preclinical models are essential to find correlates between these irritative zones and the actual regions underlying seizure initiation. However, recording EEG from small animals is challenging because of the small surface area of the head compared to the human scalp. Although invasive methods for chronic recording in rats can be used5, 6, techniques are not available at this moment to acquire traditional EEG recordings on rodents under acute conditions without the need of anesthesia.

To solve this problem, we apply a patented EEG mini-cap2, which allows us to record 32-channel EEG data from rodents noninvasively. In this study, we also provide evidence about the need of an analgesic to preserve IED frequency. Therefore, although fixation of EEG mini-cap was performed under isoflurane, EEG recordings were obtained with rats only under sedation (dexdomitor)7. The method proposed in this study can be used in any preclinical rat model of focal epilepsy. To illustrate the capabilities of this methodology, we apply it to understand the correlates between irritative and seizure-onset zones in focal cortical dysplasia (FCD). To that end, we use a “double-hit” model of FCD8 in Wistar rats.

To perform brain source analysis, it is required to: a) accurately extract IEDs from EEG raw data and b) obtain a volume conductor model for the individual animal head. To generate a practical volume conductor model, we use an in vivo rat MRI atlas, comprising average images of intensity/shape and obtained via non-linear registration of T2 images of 31 Wistar rats9. The forward model for the generated volume conductor was computed by boundary element method (BEM)10. As in the case of humans, two typical patterns of IEDs (sharp-waves and spikes) were detected and sub-classified into different clusters through an intelligent feature extraction, feature selection, and classification process11. These sub-classified signals are used to estimate the brain source localizations associated with different types of irritative zones. We present the source analysis steps using a well-known public software called Brainstorm12. The EEG source localizations for each IED sub-type and the seizure onset time frames were performed using standardized low-resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA)13, which is available in Brainstorm.

Protocol

Etik bildirimi: Bütün deneyler Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu Florida Uluslararası Üniversitesi (IACUC) (IACUC 13-004) tarafından kurulan politikalar takip gerçekleştirilir. 1. EEG Kayıtlar EEG mini kapağın hazırlanması EEG mini kap% 0.2 klorid ile damıtılmış su içinde en az 12 saat bir elektrot uçları bırakın. Damıtılmış su içinde hafifçe EEG mini kapağı durulayın. Kapağı ve hava elektrotlar kurutun. 2 hacim oranında% 0.9 NaCl çözeltisi ile karıştırın EEG elektrot macunu: 1. elektrot içinde ve cilt üzerinde elektrot macunu görselleştirmek için yardımcı olacaktır metilen mavisinin bir damla ekleyin. Bir şırınga karışık macunu alın. Şırınga içinde hiçbir hava kabarcığı olmadığından emin olun. Hava kabarcıklarını tanıtan olmadan onları doldurarak, 32 elektrotların her birine jel enjekte edilir. Bu alt yerine üstten enjekte etmek önerilir. Bu iyi bir ACCE sağlarHer elektrot ss ve taşan jel olasılığını azaltır. EEG ve fizyolojik kayıt sistemi açın ve kullanımda bilgisayara gelen kayıt yazılımı açın. Hayvan hazırlama ve anestezi NOT: Kronik epilepsi Wistar sıçanlarda FCD 8 için bir protokol kullanılarak hazırlandı. (- 400 gr 8 haftalık, 300) EEG kayıt Wistar sıçan yürütülmüştür. Bir deney sayfasında sıçan ağırlığını kaydedin. Sedatif doz (dexdomitor 0.25 mg / kg) hesaplamak için bu bilgileri kullanın. % 5 izofluran ve% 100 oksijen (14.7 psi / dakika 1 L) ile farede anestezi neden. Sonra% 2 izofluran azaltmak ve EEG mini kapağın tamamı ayarı sırasında korumak, sıçan başını kırpın. Sıçan refleksleri (ayak-tutam) olup olmadığını kontrol edin. Kulak çubukları kullanarak kulak kanalları sabitleyerek stereotaksik aparat bir ısıtma yastığı sıçan yerleştirin. Emin anestezi burun konisi güvenli olduğundan emin olun. ApHer göze yağ oftalmik merhem kat. Bir jilet kullanarak sıçan kafası ve kulakları ekstra saç tıraş. Tıraş sırasında herhangi bir kanama kaçının. NOT: EEG kayıtları gürültü üretecek cilt üzerinde sola herhangi bir saç. Kan damarları uyarmak ve cildi yağdan arındırmak için% 90 izopropil alkol ile sıçan cildi ovmak. Kafa derisi üzerinde bir tuzlu çubukla yerleştirin ve EEG mini kapak yerleştirilmesi için hazır olana kadar iyi bir cilt iletkenliği tutmak için tamamen örtün. Sıcaklık, solunum ve üç kurşun elektrokardiyogram probları bağlayın. Sıcaklığı bir rektal prob ile ölçülen dikkat ediniz. Sürekli kayıt işlemleri sırasında sıçan fizyolojisini izlemek. Dakikada 60 nefes ve kalp hızı yaklaşık 350 olduğunu – – normal sıcaklık 37 ° C olduğundan emin olun, solunum aralığı 30'dur dakikada 450 atım. Kayıt prosedürleri Sıçan kafa derisi üzerinde tuzlu bezi çıkarın ve hazırlanan EEG mini c yerleştirinkendi cilt üzerinde ap. Lastik bantlar ile mini kapağı sabitleyin. Kulaklar ve boyun arasındaki kafa derisinin arka kısmında bir lastik genellikle gözler önüne kafa derisi ön tarafında bant ve başka grup yerleştirin. Normal solunumu kolaylaştırmak için boyun altında plastik koruyucusu kullanın. Hem zemin ve referans elektrotlar yüksek iletkenlik elektrot macun tabakası koyun. İlgili kulak yerleştirin. NOT: referans elektrotu muhtemelen diğer konumlarda yerleştirilebilir. Kuvvetlendiricilere EEG mini kapağı takın ve elektrot empedansı tezgah önizlemesini gözlemlemek. Tüm elektrotların performansını kontrol edin. 30 kohm – yüksek kaliteli kayıt için, empedans değeri 5 aralığında olduğundan emin olun. Her türlü gürültülü elektrotlar varsa, elektrodun üstünden daha jel enjekte hafifçe kafa derisi doğru iskele içine taşıyarak veya biri tarafından kafa derisi daha iyi temas sağlamak. Dexdomitor yönetme (0.25 mg / kg) intraperitoneally ve hemen% 0 izofluran oranını azaltmak. Solunum hızı 30 içinde değilse – dakika aralığında başına 60 nefesler nazikçe izofluran hızını artırarak başlayabilirsiniz. % 1 izofluran değerini aşmayın. Izofluran ve dexdomitor karışımı bir durumu kritik hayvanları istemi çünkü dikkatle bu adımı izleyin. NOT: dexdomitor bunu yapmaz fokal epilepsi klinik öncesi modelde, izofluran, IED etkiler. Izofluran altında Konular yani zayıf epileptojenik özelliği var, nispeten daha az IED diğer koşullara 7,14 oranla tespit edilebilir. dexdomitor doz yaklaşık 2 saat süre ile etkilidir. Bu nedenle, bunun etkisi için zaman kazanmak için, preparat izofluran altında gerçekleştirilmiştir. EEG kayıtları yürütün. Kayıttan sonra, kaldırılır EEG mini kap önce içlerinde bir renk kalem sokarak cildin üstünde EEG mini kap üç uzanan çevrelerinin pozisyonlarını işaretleyin. MRG işbirliği için önemli noktalara olarak bunları kullanın-Kayıt. Yerler ile sıçan kafasının fotoğrafını çekin. Geri kafes içinde sıçan yerleştirin ve dexdomitor en etkisinden tam iyileşme kadar izler. NOT: Bu deneyde, kırmızı renk (yeşil rakibin renk) elektrot pozisyonları (yeşil) ayırt etmek için kullanılmıştır. Ancak, küçük kanama noktalar deride gözlenir, diğer renkler (mor / yeşil) kullanılması tavsiye edilir. Şekil 1. Belirli bir sıçan yerleştirilen EEG mini kap bir resmi. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 2. Beyin Kaynak Görüntüleme IED sınıflandırma NOT: IED tespiti ve sınıflandırma dayalı MATLAB kendi geliştirdiği kodları kullanarak yapılırBir önceki çalışmada 15. Bu yazılım istek satışa sunulacak. Görsel EEG izleyiciler inceleyerek gürültülü kanallar atın. Bir şablon ve korelasyon analizine dayalı periyodik dalga çıkarma, otomatik bir yöntem kullanılarak EKG eserler kaldırın. NOT: Genellikle, EEG kaydedilen deneyci empedans değerlerine dayalı gözlenen kötü kanal yazılı bilgi deneysel sayfasını paylaşır. EKG eserler çıkarmak için Yazılım isteği ile de satışa sunulacak. Şekil 2. IED'lerin farklı gösteren EEG iz bir örnek. Kırmızı kutu IED'lerin bir türünü gösterir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 150 Hz ve bir çentik – 3 kesim frekansları ile bir bant geçiren filtre uygulahat frekansı (genel olarak 60 Hz ve bazı ülkelerde 50 Hz) bileşeni çevrimdışı kaldırmak için filtre. IED (sivri ve keskin dalgalar) iki tür algılar. 70 ms ve 70 – – sırasıyla süresi 200 ms kramponları ve keskin dalgalar 20 büyük elektrik olayları oluşturmaktadır. Bu nedenle, ilgili bir bant geçiren filtre (15 kesim frekansları – sivri için 50 Hz ve 5 – keskin dalgalar için 15 Hz) uygulandıktan sonra, IED genlik 15 eşik dayalı tespit edilir. NOT: eşikleri otomatik multiunit aktivite 15 önceki çalışmada önerildiği gibi 4σ ayarlanır. {| Süzüldü sinyal | / 0,6745} Burada σ σ = medyan, bant geçiş filtreli sinyalin bir tahmini standart sapmadır. Farklı kümeler halinde sivri ve keskin dalgalar Alt sınıflandırır. Farklı sivri ve keskin dalgalar ayırt edici özellikleri 15 dalgacık dönüşümü kullanılarak çıkartılan edilir. Onlar alt-sınıflandırılmıştır k-araçları kullanarak çoklu kümeler halinde,ve optimal küme sayısı k siluet kullanılarak belirlenir. Aynı küme içinde alt sınıflandırılmış sinyalleri ortalama. Her IED alt türü için ortalama EEG sinyalleri beyin kaynak analizi için kullanılacak. Hacim iletken modeli NOT: Aşağıdaki bölümlerde için, açık kaynak yazılım, beyin fırtınası 12, Wistar sıçanlar 9 MRG atlas ile kullanılacaktır. Ancak, bireysel sıçan MR da varsa ses iletken modeli oluşturmak için de kullanılabilir. MR atlas 9 indirilebilir http://www.idac.tohoku.ac.jp/bir/en/ . Bu web sitesi "Wistar Rat MR Atlası" bölümünde Nifti biçimi olarak atlas sağlar ve kayıttan sonra erişilebilir olabilir. Ön işlem için gerekli olan yazılım da bu web sitesinde bulunabilir. Yazılımın 12 Girdi MR ve beyin yüzeyi. <img alt="Görsel 1" src = "/ files / ftp_upload / 52700 / 52700vis1.jpg" /> Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Varsayılan ayarı ile kafasının yüzeyini oluşturun. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Kurşun alan hesaplama 12 MR dayalı kafa derisi ve iç / dış yüzeylerini kafatası oluşturun. NOT: noktaların çözünürlüğü tahmini kaynağının doğruluğunu, ancak yüksek hesaplama karmaşıklığı içinde köşeler sonuçların çok sayıda etkiler. Her katmanın köşe Tavsiye sayıda adil hesaplama karmaşıklığı ile kabul edilebilir doğruluk için 642 olduğunu. Kafatasının kalınlığı MRI ile ilgili kontrol ve MR atlas durumunda, yaklaşık olarak 1 m olabilirm. Her yüzey oluşturulur için, yazılımdaki yukarıdaki değerler ekleyerek üçgen yüz tepe gelen sonra kafesleri. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Görselleştirme seçeneğini kullanarak MRI ile ilgili her yüzeyin yönünü ve konumunu kontrol edin. Herhangi yüzeyler eş kayıtlı 12 değilse, buna göre değiştirin. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 1.3.5 edinilen sıçan kafası resmi kullanma. MRG 3 yerlerinden (R1, R2 ve R3) konumlarını ko-kayıt. G referans gibi önemli noktalara ızgara noktalarını kullanınElektrotlar skafold (Şekil 3B) sabit olarak elektrot konumları enerate. Şekil 3. (A) Rat kafa resmi koordinat sistemi ile elektrot konumları ve (b) EEG mini kapak diyagramı elde etmek için kullanılır. (A) 'da kırmızı nokta 1.3.5 belirtilen işaretlerini göstermektedir. bu, (B) 'de, kırmızı numaralarına karşılık gelir. Ayrıca, yeşil işaretleri (A), 32 elektrot konumları tasvir ve (B) 'de, mavi numaralarına karşılık gelir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 3 yerlerinden dayalı N × 3 elektrot pozisyon matrisi oluşturun. Burada, N (N = 32), kanalların sayısıdır ve sütun gelen x, y ve z koordinat değerleri temsil eder. NOT: EEG mini kapak sert bir iskele olduğunu. 3 referans ızgaraları (R1, R2 ve R3) elde edildikten sonra, bu nedenle, elektrot konumu otomatik olarak ayarlanır. Kullanıcı yalnızca mini kapak uygun kafa derisi üzerine yansıtılır şekilde Z-değerleri yeniden tanımlamak gerekir. Şekil 3B mavi numaraları gösterildiği gibi N noktası ızgaraları ardışık numaralı edilebilir. EEG mini kap standart skafold (Malzeme Tablo) ticari olarak mevcuttur. eş-kayıt için yazılım da topluma mevcuttur. Girdi oluşturulan kanal dosyası. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Ekran ve tüm elektrotların yerini onaylayın. Herhangi bir yanlış elektrotların 12 değiştirin. elektro için son koordinat sistemide pozisyonları yukarıda belirtilen yüzeyler için kullanılan koordinat sistemi ile aynı olmalıdır. NOT: ". MR / yüzey kaydı kontrol MRG kaydı " oluşturulan yüzeyler görsel olarak görselleştirme seçeneği kullanarak bir MR kontrol edilebilir Ve sonra, bir seçilen yüzey MR sarı çizgi olarak görüntülenir. Buna ek olarak, 3 görülecek ve 32 elektrot konumları toolbox en seçeneğini seçerek MR görüntülenebilir "Ekran Sensörler MRG Görüntüleyici." Konumları görsel (sıçan göz ve kulak yerle ilgili dayalı dağılımları karşılaştırılarak kontrol edilebilir Şekil 4). Eş-Kayıtlı beyin yüzeyinin (sarı hat), (B) hizalanmış 32 elektrot ve 3 noktalarına (kırmızı noktalar) ile oluşturulan birim iletken modeli, ve co-kayıt ile (C) MRG atlas ile Şekil 4. (A) MR atlas ref ferans ızgara R1. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Beyin Kaynak Görüntüleme Kurşun alan matrisi 13 hesaplayın. Girdi 1 olarak deri, kafatası ve beyin oranını karşılayan iletkenlik değerleri: 1/80: 1. hacim iletken modeli ve 2.2 oluşturulan elektrot pozisyonları dayalı kurşun alan matrisi edinin. NOT: Araç kutusu 12 BEM 10 hesaplamak için diğer yazılımlar ile bir arayüz sunuyor. Bu nedenle, yalnızca iletkenlik değerlerinin girdi olarak gereklidir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Girdi 2.1.4 saklanan her IED alt türü için ortalama EEG sinyalleri. "Src =" / files / ftp_upload / 52700 / 52700vis7.jpg "/> Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Bilgisayarlı kurşun alan matris ve giriş EEG sinyalleri dayalı sLORETA çözümünü 13 edinin. Kaynak tahmin yöntemi seçeneği seçerek, ters çözüm 12 elde edilebilir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Tahmini kaynakları çizilir.

Representative Results

Bir kez tüm işlemler düzgün şekilde tamamlanmasını, tahmini kaynaklar klinik öncesi model beyin yüzeyinde görülebilir. 5 çivilerin (üstte) ve IED keskin dalgaları (alt) belirli bir alt tipi tahmin kaynaklar göstermektedir. Buna ek olarak, 6 görüntüler Şekil nasıl bir nöbet kurulması sırasında ardışık zaman dilimlerinde kaynak dağılımı değişir. Bu sonuçlar fokal epilepsili fareler üzerinde yüksek çözünürlüklü EEG kayıt ve kaydedilen EEG kullanarak kaynak analizi yapmak için önerilen yöntemlerin yeteneği desteklemektedir. Sivri farklı kümelere göre (üstte) ve keskin dalgalar (altta) ile IED Şekil 5. Tahmini beyin kaynak yerleri. (A) Zaman serisi, (B) EEG topografya ve (C) ekşi akım kortikalces. Değerlendirme kırmızı bir dikey çizgi (A) ile işaretli olan belirli bir zamanda gerçekleştirilir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Nöbet sırasında Şekil 6. Tahmini beyin kaynakları. Zaman anları kırmızı dikey çizgiler olarak işaretlenir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Discussion

Fokal epilepsi belirli bir klinik öncesi modelde non-invaziv kayıt kanallı EEG için yeni bir metodoloji tarif edilmektedir. kayıt ve analiz prosedürleri için ayrıntılar, spesifik deneysel ipuçları temin edilmiştir. Başarılı sonuçlar elde dikkate önemli faktörlerdir vardı. İlk olarak, EEG kayıtları için, yüksek kaliteli sinyalleri elde esastır. EEG macunu Doğru viskozite mini kap hazırlanması sırasında her elektrodun uygulanması gerektiğini ve sıçan kafası ve kulak saç tamamen tıraş sırasında çıkarılmalıdır. Empedans çek EEG kayıtları kalitesini onaylamak için en önemli adımdır. İkincisi, beyin kaynak görüntülemesi için uygun hacim iletken modeli üreten çok önemlidir. Her yüzey birlikte kayıt altına alınmalıdır. Ayrıca, üretilen elektrot konumları sıçan kafa derisi üzerinde gerçek elektrot konumları minimum mesafe hatası olmalıdır.

Hatta bu yazının kaynağını tanıttı rağmenBrainstorm 12 kullanılarak analiz yöntemleri, diğer açık yazılımları 16,17 ve ticari ürünler 18,19 kullanılarak yapılabilir. Ayrıca, sLORETA 13 yanında, bu tür birden fazla dipol modelleri ve algoritmasının gibi diğer ters çözeltiler 4 uygulanabilir.

Bu yaklaşımın bir sınırlama EEG kaydı sedasyon altında gerçekleştirilir çünkü davranış analizi yapılan edilemez olduğunu. Ancak, sıçanlarda 5,6 EEG kaydı için diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında, bu yaklaşım non-invaziv olduğunu.

Bizim ilk sonuçlar fokal epilepsili bir sıçan tahriş edici bölgelerini tespit etmek, hem de nöbet başlatılması 11 altında yatan mekanizmaları ile ilişkilerini değerlendirmek için EEG kayıtlarından IED belirteçleri kesin sınıflandırma için önemini desteklemektedir. Buna ek olarak, bu tür özel IED EEG kaynak lokalizasyon resp iyi bir uyum gösterdiği gösterilmiştirözelliklerin etkili BOLD aktivasyonu ve devre dışı bırakma bölgeleri 20.

Çalışmamız biyomedikal mühendisleri tarafından geliştirilen yatak tezgah yatak stratejileri değerlendirmek için preklinik modellerin kullanımını teşvik edecek. Örneğin, IED ekstraksiyon Günümüzde, insanlarda önemli bir çaba gerekli manuel hastaneler, gerçekleştirilir. Bu çalışmada önerilen yöntem bunu otomatik olarak yapar. Biz FCD hastalara uygulandığında bu yöntemin kullanılması benzer sonuçlar üretecektir varsayımında. Biz bu değerlendirme ve insan veri kümesi içinde metodolojinin diğer yönleri için IRB protokoller hazırlanıyor.

Dahası, klinik öncesi modellerin kullanılması bize epilepsi 21 EEG kaynak lokalizasyonu yetenekleri ve sınırlamaları anlamanıza yardımcı olacaktır. Epileptogeneze ast beyin kaynaklarının doğru tahmin tedavi stratejileri ve cerrahi planlama için çok önemlidir. Ayrıca farelerde EEG kayıt için standart bir platforma sahip faydalı olacaktırKlinik öncesi çalışmalarda birçok anti-epileptik ilaçların etkinliğinin değerlendirilmesi. Bu epilepsi için EEG biyomarkerların değerlendirilmesi için yeni kapılar açacak epileptik sıçanlar non-invaziv sedasyon altında kaydedildiği ilk çalışmadır. Ancak, bu çalışmada sunulan tüm metodoloji diğer deneysel koşullar ve beyin bozuklukları genişletilebilir. EEG mini kapağı, aynı zamanda, diğer kemirgen tipler kullanılabilir.

Geçmişte, Wistar sıçanlarda bir forepaw stimülasyon paradigma EEG mini kap 2 ile kaydedilen verilerin kalitesini ve tekrarlanabilirlik değerlendirmek için kullanılır olmuştur. Ayrıca, beyin kaynak rekonstrüksiyon için doğrulamaları aynı anda bir bıyık stimülasyon paradigma 22 altında Wistar sıçanların laminer yerel alan potansiyelleri ile kaydedilen yüksek çözünürlüklü kafatası EEG den yapılmıştır. Bu yöntem, bu nedenle, özellikle fare s için bir MRI atlas varlığının Wistar sıçanlar için geliştirilmiştirTren. Ancak artık, fare 23, Sprague-Dawley fareleri 24 ve Paxinos ve Watson, sıçanlar 25 de dahil olmak üzere atlas standart formatı ile, diğer kemirgen türlerine uygulanabilir. Ayrıca, önerilen metodolojinin temel işlemler EEG önemli bir yöntemidir olan herhangi bir kemirgen preklinik modellerinde kullanılabilir. Ancak, bu yöntemin birçok açıdan EEG ön işleme (IED tespiti ve sınıflandırma) ile ilgili olanlar, epilepsi için özellikle bulunmaktadır. Ayrıca, araştırmacılar, farklı durumlarda sedasyon için kullanılan uygun ilaçlar farkında olmalıdır. Çalışmamızda izofluran ve dexdomitor kullanımı dikkatle nedeniyle IED üzerinde azaltılmış etkisi kabul edilmiştir. EEG ile ilgili olarak, bir fare olması durumunda, nispeten küçük bir kafa derisi yüzeyi önemli ölçüde kanal sayısını azaltacaktır.

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar değerli tavsiye ve verimli bir tartışma için Pedro A. Valdes Hernandez, Francois Tadel ve Lloyd Smith teşekkür etmek istiyorum. Biz de kanıt okuma için Rafael Torres teşekkür ederiz.

Materials

Data Qcquisition Computer Hewlett-Packard Z210 Workstation
Dexdomitor Orion Pharma 6295000 Dexmedetomidine hydrochloride
EEG Analysis Software The Mathworks Inc. MATLAB R2011b
Brainstorm Sylvain et al. 2001
OpenMEEG Bramfort et al. 2010
EEG Data Streamer Tucker-Davis Technologies RS4 Data Streamer
EEG Electrode Paste Biotach YGB 103
EEG Preamplifier BioSemi Active Two
Brain Products BrainAmp
Tucker-Davis Technologies PZ3 Low Impedance Amplifier
EEG Processor Tucker-Davis Technologies RZ2 BioAmp Processor
EEG Recording Software Tucker-Davis Technologies OpenEx – OpenDeveloper
EEG SCSI Connector BioSemi Active Two SCSI Connector
Brain Products D-sub Connector
Tucker-Davis Technologies Zif-Clif Digital Headstage
High Resolution EEG Mini-cap Cortech Solutions DA-AR-ELRCS32 US patent Application No. 13/641,834
Isoflurane, USP VedcoPiramal Healthcare NDC 66794-013-25
Isopropyl Alcohol Aqua Solutions 3112213 90% v/v solution
Lubricant Ophthalmic Ointment Rugby NDC 0536-6550-91 Sterile
NaCl Abbott 2B8203 Vaterinary 0.9% Sodium Chroride Injection USP
Physiology Recording Software ADInstruments LabChart 7.0
Physiology Recording System ADInstruments PowerLab 8/35
Syringe Monoject 200555 12cc
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referencias

  1. Furman, M. Seizure Initiation and Propagation in the Pilocarpine Rat Model of Temporal Lobe Epilepsy. Journal of Neuroscience. 33 (42), 16409-16411 (2013).
  2. Sumiyoshi, A., Riera, J. J., Ogawa, T., Kawashima, R. A Mini-Cap for simultaneous EEG and fMRI recording in rodents. NeuroImage. 54 (3), 1951-1965 (2011).
  3. Engel, J., et al. Epilepsy biomarkers. Epilepsia. 54 (4), 61-69 (2013).
  4. Baillet, S., Mosher, J. C., Leahy, R. M. Electromagnetic Brain Mapping. IEEE Signal Processing Magazine. 18 (6), 14-30 (2001).
  5. Quairiaux, C., Megevand, P., Kiss, J. Z., Michel, C. M. Functional Development of Large-Scale Sensorimotor. Cortical Networks in the Brain. Journal of Neuroscience. 31 (26), 9584-9510 (2011).
  6. Lee, M., Kim, D., Shin, H. S., Sung, H. G., Choi, J. H. High-density EEG recordings of the freely moving mice using polyimide-based microelectrode. Journal of Visualized Experiments. (47), e2562 (2011).
  7. Bernal, B., Grossman, S., Gonzalez, R., Altman, N. fMRI under sedation: what is the best choice in children. Journal of Clinical Medicine Research. 4 (6), 363-370 (2012).
  8. Colciaghi, F., et al. Status epilepticus-induced pathologic plasticity in a rat model of focal cortical dysplasia. Brain. 134 (10), 2828-2843 (2011).
  9. Valdez-Hernandez, P. A., et al. An in vivo MRI Template Set for Morphometry, Tissue Segmentation, and fMRI Localization in Rats. Frontiers in Neuroinformatics. 5 (26), 1-59 (2011).
  10. Gramfort, A., Papadopoulo, T., Olivi, E., Clerc, M. OpenMEEG: opensource software for quasistatic bioelectromagnetics. BioMedical Engineering OnLine. 9 (45), (2010).
  11. An fMRI and EEG Study of Epileptogenesis in a Rat Model of Focal Cortical Dysplasia. Organization for Human Brain Mapping Available from: https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&abs=4046 (2014)
  12. Tadel, F., Baillet, S., Mosher, J. C., Pantazis, D., Leahy, R. M. Brainstorm: A User-Friendly Application for MEG/EEG Analysis. Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 1-13 (2011).
  13. Pascual-Marqui, R. D. Standardized low resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA): technical details. Methods & Findings in Experimental & Clinical Pharmacology. 24 (D), 5-12 (2002).
  14. Iijima, T., Nakamura, Z., Iwao, Y., Sankawa, H. The Epileptogenic Properties of the Volatile Anesthetics Sevoflurane and Isoflurane in Patients with Epilepsy. Anesthesia and Analgesia. 91 (4), 989-995 (2000).
  15. Quiroga, Q. R., Nadasdy, Z., Ben-Shaul, Y. Unsupervised spike detection and sorting with wavelets and super-paramagnetic clustering. Neural Computation. 16 (8), 1661-1687 (2004).
  16. Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis. Journal of Neuroscience Methods. 134 (1), 9-21 (2004).
  17. Oostenveld, R., Fries, P., Maris, E., Schoffelen, J. M. FieldTrip: Open Source Software for Advanced Analysis of MEG, EEG, and Invasive Electrophysiological Data. Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 1-9 (2011).
  18. Koessler, L., et al. Source localization of ictal epileptic activity investigated by high resolution EEG and validated by SEEG. NeuroImage. 51 (2), 642-653 (2010).
  19. Manganotti, P., et al. Scalp topography and source analysis of interictal spontaneous spikes and evoked spikes by digital stimulation in benign rolandic epilepsy. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 107 (1), 18-26 (1998).
  20. Bae, J., Deshmukh, A., Song, Y., Brain Riera, J. Source Analysis of Interictal Epileptiform Discharges Using a Rat Model of Focal Epilepsy. Organization for Human Brain Mapping. , (2014).
  21. Birot, G., et al. Head model and electrical source imaging: A study of 38 epileptic patients. NeuroImage: Clinical. 16 (5), 77-83 (2014).
  22. Riera, J. J., et al. Pitfalls in the dipolar model for the neocortical EEG sources. Journal of Neurophysiology. , (2012).
  23. Hawrylycz, M., et al. The Allen Brain Atlas. Springer Handbook of Bio-Neuroinformatics. , 1111-1126 (2014).
  24. Schweinhardt, P., Fransson, P., Olson, L., Spenger, C., Andersson, J. L. A template for spatial normalization of MR images of the rat brain. Journal of Neuroscience Methods. 129 (2), 105-113 (2003).
  25. Schwarz, A. J., et al. A stereotaxic MRI template set for the rat brain with tissue class distribution maps and co-registered anatomical atlas: application to pharmacological MRI. Neuroimage. 32 (2), 538-550 (2006).

Tags

Brain Source ImagingPreclinical Rat ModelsFocal EpilepsyHigh-resolution EEG RecordingsInterictal Epileptiform Discharges (IEDs)Volume Conductor ModelMRI AtlasSeizure Onset

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artículo
Bae, J., Deshmukh, A., Song, Y., Riera, J. Brain Source Imaging in Preclinical Rat Models of Focal Epilepsy using High-Resolution EEG Recordings. J. Vis. Exp. (100), e52700, doi:10.3791/52700 (2015).
Descargar cita
Reimpresiones y permisos

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image