Gelijktijdige Video-EEG-ECG controle om te identificeren Neurocardiac dysfunctie in muismodellen van epilepsie

Elektro-encefalografie (EEG) en elektrocardiogram (ECG) zijn krachtige en meest gebruikte technieken voor de beoordeling van in vivo hersenen en hartfunctie, respectievelijk. EEG is de opname van elektrische hersenactiviteit door het aanbrengen van de elektroden op de hoofdhuid¹. Het signaal dat opgenomen met niet-invasieve EEG vertegenwoordigt spanning fluctuaties die voortvloeien uit summated excitatory en remmende postsynaptisch potentieel gegenereerd voornamelijk door corticale piramidale neuronen^1,2. EEG is de meest voorkomende neurodiagnostic test voor het beoordelen en beheren van patiënten met epilepsie^3,4. Het is vooral handig wanneer epileptische aanvallen zonder duidelijk convulsive gedrags-uitingen, zoals afwezigheid aanvallen of niet-convulsive status epilepticus^{5,6 optreden}. Omgekeerd, niet-epilepsie gerelateerde voorwaarden die tot convulsive episoden of verlies van bewustzijn leiden kunnen een verkeerde diagnose worden gesteld als epileptische aanvallen zonder video-EEG toezicht⁷. Naast zijn nut op het gebied van epilepsie, wordt EEG ook op grote schaal gebruikt om te detecteren abnormale hersenactiviteit die zijn gekoppeld aan slaapstoornissen, encefalopathieën en Geheugenstoornissen, alsmede ter aanvulling van de algemene anesthesie tijdens operaties^{2 , 8 , 9}.

In tegenstelling tot de EEG, ECG (of EKG als het wordt soms afgekort) is de opname van de elektrische activiteit van het hart-¹⁰. ECG’s worden gewoonlijk uitgevoerd door elektroden te hechten aan de ledematen extremiteiten en de borstwand, die maakt de ontdekking van de wijzigingen van de spanning gegenereerd door het myocardium tijdens elke cardiale cyclus van contractie en ontspanning^10,11. De primaire onderdelen van de golfvorm van de ECG van een normale cardiale cyclus zijn de P-golf, de QRS-complex en de T-golf, die overeenkomen met atriale depolarisatie, ventriculaire depolarisatie en ventriculaire repolarisatie, respectievelijk^{10, 11}. ECG bewaking routinematig gebruikt wordt om hartritmestoornissen en gebreken van de cardiale geleiding systeem¹²te identificeren. Bij epilepsie patiënten, wordt het belang van het gebruik van ECG te identificeren van potentieel levensbedreigende aritmieën versterkt, aangezien zij aanzienlijk verhoogd risico van plotselinge hartstilstand, evenals plotselinge onverwachte dood in epilepsie^{13, 14},^,15.

Naast hun klinische toepassingen, EEG en ECG-opnamen geworden tot een onmisbaar instrument voor de identificatie van de hersenen en hart dysfunctie in muismodellen van de ziekte. Hoewel traditioneel deze opnames zijn afzonderlijk uitgevoerd, beschrijven hier we een techniek om video opnemen, EEG en ECG gelijktijdig in muizen. De gelijktijdige video-EEG-ECG-methode gedetailleerde hier maakt gebruik van een getuide opname configuratie waarin de geïmplanteerde elektrode op de kop van de muis aan de opname-apparatuur gekoppeld is. Historisch, dit aangebonden, of bedraad, configuratie is het standaard en meest intensief gebruikte methode voor EEG opnamen in muizen; echter EEG telemetrie radiosystemen hebben ook onlangs ontwikkeld en winnen aan populariteit¹⁶.

In vergelijking met draadloze systemen van de EEG, bezit de vastgebonden regeling verschillende technische voordelen die kunnen het beter zijn afhankelijk van de gewenste toepassing maken. Deze voordelen omvatten een groter aantal kanalen voor het opnemen van de EEG- of andere biopotentials; lagere kosten van de elektrode; elektrode ijzerbeschikbaarheid; minder gevoeligheid voor signaal verlies; en nog grotere frequentie bandbreedte (dwz., samplefrequentie) van opnamen¹⁷. Goed gedaan, de hier beschreven opnamemethode van vastgebonden is geschikt voor het verstrekken van hoge kwaliteit, artefact-vrije EEG en ECG gegevens gelijktijdig, samen met de bijbehorende video voor gedrags toezicht. Deze EEG en ECG gegevens kan vervolgens worden gedolven om te identificeren, neurale, cardiale of neurocardiac afwijkingen zoals toevallen, veranderingen in de EEG macht spectrum, cardiale geleiding blokken (dwz., overgeslagen hartslagen), en veranderingen in de hartfrequentie-variabiliteit. Om aan te tonen van de toepassing van deze kwantitatieve methoden van EEG-ECG, presenteren we een voorbeeld-experiment met behulp van een Kcna1 knock-out (- / -) muis. Kcna1 ^{– / –} muizen gebrek aan spanning-gated Kv1.1 α-subunits en dientengevolge vertonen spontane aanvallen, cardiale dysfunctie en vroegtijdige dood, waardoor ze een ideaal model voor simultane EEG-ECG evaluatie van schadelijke epilepsie-geassocieerde neurocardiac dysfunctie.