Summary

신생아 쥐의 저산소증-허혈 중 연속 비디오 뇌전도

Published: June 11, 2020
doi:

Summary

본 원고는 저산소증-허혈을 앓고 있는 신생아 마우스의 다중 깊이 전극을 이용한 연속 비디오 EEG 레코딩방법을 설명합니다.

Abstract

저산소증 허혈은 신생아 발작의 가장 흔한 원인입니다. 동물 모델은 신생아 발작과 저산소증 허혈의 기전과 생리학을 이해하는 데 중요합니다. 이 원고는 신생아 마우스에서 지속적인 비디오 뇌전도(EEG) 모니터링을 위한 방법을 설명하여 저산소증 허혈 중 발작을 감지하고 EEG 배경을 분석합니다. 비디오 및 EEG를 함께 사용하면 발작 반학에 대한 설명과 발작 확인이 가능합니다. 이 방법은 또한 실험 기간 동안 전력 분광 및 EEG 배경 패턴 동향을 분석할 수 있습니다. 이 저산소증 허혈 모델에서, 방법은 EEG 가 손상 전 과 부상 및 회복 중에 규범적 기준을 얻을 수 있도록 허용한다. 총 모니터링 시간은 새끼를 어머니와 4 시간 이상 분리할 수 없다는 데 의해 제한됩니다. 비록, 우리는이 원고에서 저산소 허혈성 발작의 모델을 사용 했지만, 신생아 비디오 EEG 모니터링을 위한 이 방법은 설치류에 있는 다양한 질병 및 포착 모형에 적용될 수 있었습니다.

Introduction

저산소 허혈성 뇌병증 (HIE)은 매년 신생아 1000명 중 1.5명에 영향을 미치는 상태이며 신생아 발작의 가장 흔한 원인입니다1,2. 살아남은 유아는 뇌성 마비, 지적 장애 및 간질3,4,5와 같은 다양한 신경 장애의 위험이 있습니다.

동물 모델은 저산소증 허혈및 신생아 발작의 병리생리학을 이해하고 조사하는 데 중요한 역할을합니다6,7. 변형된 반누치 모델은 산후 10일째(p10)7,8에서 저산소증 허혈(HI)을 유도하는 데 사용된다. 이 시대의 마우스 새끼는 신경학적으로 대략 전체 용어 인간 neonate9로 번역합니다.

이 상해 모형과 함께 이용된 연속적인 비디오 뇌파학 (EEG) 감시는 신생아 저혈성 허혈성 발작의 추가 이해 그리고 특성화를 허용합니다. 이전 연구는 비디오 녹화, 제한된 EEG 녹음 및 원격 측정 EEG 기록 10,11,12,13,14,15,16을 포함하여 설치류의 신생아 발작을 분석하기 위한 다양한 방법을 사용했습니다. 다음 원고에서는 저산소증-허혈 중에 마우스 새끼로 연속 비디오 EEG를 기록하는 과정에 대해 자세히 설명합니다. 신생아 마우스 새끼에서 연속 비디오 EEG 모니터링을위한이 기술은 다양한 질병 및 발작 모델에 적용 될 수있다.

Protocol

모든 동물 연구는 버지니아 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC)에 의해 승인되었다. 1. 전극 건물 / 케이블 건물 단극성 절연 스테인리스 스틸 와이어(0.005″ 베어 직경, 0.008″코팅)를 사용하여 여성 소켓 커넥터(여성 리셉터클 커넥터 0.079)와 연결된 전극을 만듭니다. 특수 맞춤형 케이블을 사용하여 동물을 앰프에 연결합니다. 남성 4핀 커넥터(Male 커…

Representative Results

발작 세미로지 신생아 저산소증 -허혈 노출은 마우스에서 일반화 및 초점 발작 모두에서 초래 (도 1A-C). 비디오 EEG 녹화를 통해 전극 결과는 비디오의 동작과 상관관계가 있습니다. 이러한 행동은 이전에 발표된 신생아 설치류 행동 발작 점수(BSS)16을 사용하여 득점되었다. BSS 외에도 동작이 초점/일방적, 양자 또는 혼…

Discussion

우리는 저산소 허혈성 발작 도중 신생아 마우스에 있는 지속적인 비디오 EEG 감시를 위한 모형을 제시했습니다. EEG와 함께 비디오 분석을 통해 발작 반학의 특성화를 허용합니다. EEG의 분석은 전력 분광 및 배경 진폭 분석의 추출을 허용합니다.

전극 배치 또는 부정확한 배치 중 부상이 결과에 크게 영향을 줄 수 있기 때문에 이 프로토콜에서는 전극의 정확하고 신중한 배치가 …

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 다음과 같은 자금 출처를 인정: NIH NINDS – K08NS101122 (JB), R01NS040337 (JK), R01NS044370 (JK), 버지니아 의과 대학 (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

  1. Vasudevan, C., Levene, M. Epidemiology and aetiology of neonatal seizures. Seminars in Fetal & Neonatal Medicine. , (2013).
  2. Volpe, J., et al. Neonatal Seizures. Volpe’s Neurology of the Newborn. , 275-321 (2018).
  3. Shankaran, S., et al. Network EKSNNR. Childhood outcomes after hypothermia for neonatal encephalopathy. New England Journal of Medicine. 366 (22), 2085-2092 (2012).
  4. Pappas, A., et al. Cognitive outcomes after neonatal encephalopathy. Pediatrics. 135 (3), 624-634 (2015).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Burnsed, J. C., et al. Hypoxia-ischemia and therapeutic hypothermia in the neonatal mouse brain–a longitudinal study. PLoS One. 10 (3), 0118889 (2015).
  9. 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).
  10. Comi, A. M., et al. Gabapentin neuroprotection and seizure suppression in immature mouse brain ischemia. Pediatric Research. 64 (1), 81-85 (2008).
  11. Comi, A. M., et al. A new model of stroke and ischemic seizures in the immature mouse. Pediatric Neurology. 31 (4), 254-257 (2004).
  12. 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).
  13. Burnsed, J., et al. Neuronal Circuit Activity during Neonatal Hypoxic – Ischemic Seizures in Mice. Annals of Neurology. 86, 927-938 (2019).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Lewczuk, E., et al. EEG and behavior patterns during experimental status epilepticus. Epilepsia. 59 (2), 369-380 (2017).
  19. 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).

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Citer Cet Article
Wagley, P. K., Williamson, J., Skwarzynska, D., Kapur, J., Burnsed, J. Continuous Video Electroencephalogram during Hypoxia-Ischemia in Neonatal Mice. J. Vis. Exp. (160), e61346, doi:10.3791/61346 (2020).

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