Video-EEG-ECG simultaneo monitoraggio per identificare la disfunzione Neurocardiac in modelli murini di epilessia

L’elettroencefalografia (EEG) ed elettrocardiogramma (ECG) sono tecniche potenti e ampiamente utilizzati per la valutazione in vivo del cervello e funzione cardiaca, rispettivamente. EEG è la registrazione dell’attività elettrica cerebrale collegando gli elettrodi al cuoio capelluto¹. Il segnale registrato con EEG non invasiva rappresenta le fluttuazioni di tensione derivanti da potenziali postsinaptici eccitatori ed inibitori compiuti generati principalmente da neuroni piramidali corticali^1,2. EEG è la prova più comune neurodiagnostic per valutazione e gestione dei pazienti con epilessia^3,4. È particolarmente utile quando i grippaggi epilettici si verificano senza evidenti manifestazioni comportamentali convulsive, quali i grippaggi di assenza o stato non-convulsivo epilettico^5,6. Al contrario, l’epilessia non correlate a condizioni che portano a episodi convulsivi o perdita di coscienza possono essere mal diagnosticate come crisi epilettiche senza monitoraggio video-EEG⁷. Oltre alla sua utilità nel campo dell’epilessia, EEG è anche ampiamente usato per rilevare l’attività anormale del cervello associate a disturbi del sonno, encefalopatie e disturbi della memoria, come pure per integrare l’anestesia generale durante interventi chirurgici^{2 , 8 , 9}.

A differenza di EEG, ECG (o EKG come esso è a volte abbreviato) è la registrazione dell’attività elettrica del cuore¹⁰. Gli ECG sono di solito eseguiti collegando gli elettrodi alle estremità degli arti e della parete toracica, che consente di rilevare i cambiamenti di tensione generati dal miocardio durante ogni ciclo cardiaco di contrazione e rilassamento^10,11. I componenti principali di forma d’onda ECG di un normale ciclo cardiaco includono l’onda P, complesso QRS e l’onda T, che corrisponde alla depolarizzazione atriale, ventricolare depolarizzazione e ripolarizzazione ventricolare, rispettivamente^{10, 11}. monitoraggio ECG è usata ordinariamente per identificare le aritmia cardiache e difetti del sistema cardiaco di conduzione¹². Fra i pazienti di epilessia, l’importanza dell’utilizzo di ECG per identificare potenzialmente life-threatening aritmia è amplificato dal momento che sono al rischio significativamente aumentato di arresto cardiaco improvviso, come pure la morte inattesa improvvisa nell’epilessia^{13, 14,15}.

Oltre alle loro applicazioni cliniche, registrazioni ECG e di EEG sono diventati uno strumento indispensabile per l’identificazione di disfunzione del cervello e cuore in modelli murini di malattia. Anche se tradizionalmente queste registrazioni sono state eseguite separatamente, qui descriviamo una tecnica per ECG, EEG e registrare video contemporaneamente in topi. Il metodo simultaneo di video-EEG-ECG dettagliato qui utilizza una configurazione di registrazione legato in cui l’elettrodo impiantato sulla testa del mouse è hard-wired all’apparecchio di controllo. Storicamente, questo legato, o cablato, configurazione è stato lo standard e più estesamente usato metodo per le registrazioni di EEG nei topi; Tuttavia, sistemi di telemetria wireless EEG sono stati sviluppati recentemente e stanno guadagnando nella popolarità¹⁶.

Rispetto ai sistemi wireless di EEG, la disposizione tethered possiede diversi vantaggi tecnici che possono rendere preferibile a seconda dell’applicazione desiderata. Tali vantaggi includono un numero maggiore di canali per la registrazione EEG o altri biopotentials; minori costi di elettrodo; disponibilità di elettrodo; meno suscettibilità per segnalare la perdita; e una maggiore larghezza di banda di frequenza (cioè., frequenza di campionamento) di registrazioni¹⁷. Fatto correttamente, il metodo di registrazione legato qui descritto è in grado di fornire alta qualità, priva di artefatti, ECG e di EEG dati contemporaneamente, insieme al video corrispondente per il monitoraggio del comportamento. Questi dati ECG e di EEG quindi possono essere estratta per identificare neurali, cardiache, o neurocardiac le anomalie quali i grippaggi, cambiamenti nel EEG di potenza dello spettro, blocchi di conduzione cardiaca (cioè., saltato battiti cardiaci) e cambiamenti nella variabilità di frequenza cardiaca. Per illustrare l’applicazione di questi metodi quantitativi di EEG-ECG, presentiamo un esperimento di esempio utilizzando un knockout Kcna1 (- / -) del mouse. Kcna1 topi ^{– / –} mancano tensione-gated KV 1.1 subunità α e di conseguenza presentano crisi epilettiche spontanee, disfunzione cardiaca e morte prematura, che li rende un modello ideale per la valutazione simultanea di EEG-ECG di deleteri associata a epilessia disfunzione neurocardiac.