Noninvasive EEG opnamen vrij bewegen biggen
Summary
Hier presenteren we een protocol aan record telemetrische electroencephalograms (hersenfotos) van de vrij bewegende biggen rechtstreeks in het varkenshok zonder het gebruik van een kalmerend middel, waardoor het mogelijk is graag typische EEG patronen tijdens non – REM-slaap, zoals spindel barst.
Abstract
De methode staat de opname van kwalitatief hoogwaardige electroencephalograms (hersenfotos) vrij bewegen biggen rechtstreeks in het varkenshok. We gebruiken een één-kanaals telemetrische elektro-encefalografie systeem in combinatie met standaard zelfklevende hydrogel elektroden. De biggen zijn kalmeerde omlaag zonder het gebruik van sedativa. Na hun introductie in het varkenshok, gedragen de biggen normaal — ze drinken en slapen in de dezelfde cyclus als hun broers en zussen. Hun slaap-fasen worden gebruikt voor de opnames van de EEG.
Introduction
Biggen zijn een opkomende modelsysteem voor Neurowetenschappen1. We uitgevonden om te versterken translationeel onderzoek, een methode voor het opnemen van niet-invasieve, klinische hersenfotos van ongeremde biggen2 (Figuur 1 en Figuur 2). Twee voorwaarden voor een translationeel gebruik van opnames van de EEG, met betrekking tot de EEG patronen gekoppeld corticale rijping, zijn een niet-invasieve methode, vergelijkbaar met de klinische setting, en de onthouding van sedativa of verdoving. De één-kanaals telemetrie systeem3 in combinatie met de zelfklevende elektroden kan worden opgelost in ongeveer 5 min. daarna, de biggen zal snel herstellen van de behandeling procedure en synchroniseren van hun voeding en gedrag met die van de andere slapen biggen en de zeug.
Hoewel er al pogingen om te gebruiken niet-invasieve EEG opnames van ingetogen dieren4, worden meeste elektro-encefalografie studies van dieren uitgevoerd met invasieve benaderingen. Deze methoden hebben bijwerkingen met betrekking tot de inflammatoire processen rond de geïmplanteerde elektroden5,6 , en in de meeste gevallen vereisen ze een sociale scheiding van de dieren als gevolg van de externe onderdelen van de geïmplanteerde EEG-systeem. Vandaar is de vertaling van deze gegevens aan de klinische context moeilijk. De noodzaak voor translationeel benaderingen wordt duidelijk door het feit dat het is nog niet bekend hoe een rijping van de “normale” brein tijdens de vroege ontwikkeling van de corticale wordt vertegenwoordigd door klinische, niet-invasieve elektro-encefalografie7. Deze kenniskloof wordt veroorzaakt door technische uitdagingen in verband met EEG opnames van vroeggeboorte baby’s van8. In diermodel systemen zijn patronen van de vroege ontwikkeling van de corticale beter toegankelijk, aangezien de meeste dieren worden geboren met een “premature hersenen” in vergelijking met de ontwikkeling van menselijk corticale9. Naast geconserveerde patronen van corticale ontwikkelingsniveaus van soorten2, is onlangs gebleken dat EEG opnames van premature baby’s ook de individuele klinische uitkomst tijdens latere leven10,11 voorspellen kunnen. De hier beschreven methode is vooral handig voor het translationeel aspecten van ontwikkelingsstoornissen neurowetenschappen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Een cruciale stap in het protocol is het voldoende huidcontact met de elektroden, met name de grond elektrode, om stabiele opnamen met weinig ruis. Bovendien, aangezien de biggen zijn zeer behendig, het is belangrijk ter dekking van het hele systeem met silicone rubber ter bescherming van de elektroden en de telemetrie-unit. Bovendien, als de experimenten zijn uitgevoerd in een stal met een lattenbodem vloer, wees voorzichtig met kleine apparaten of verbindingslijnen.
In het geval van een onvo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We zouden graag bedanken Helmut Scheu voor de gelegenheid om onze onderzoek in het varkenshok op Hofgut Neumühle.
Materials
| Disposable adhesive surface silver/silver chloride electrodes |
Spes Medica S.r.l., Genova, Italy |
Self adhesive hydrogel electrode | |
| Abralyt HiCl | Easycap GmbH | Abrasive cream | |
| Body Double fast | Smooth On Inc. | Skin adhesive silicone | |
| Telemetry system | Internal development | ||
| Picolog 1216 | Pico Technology | AD converter | |
| Laptop | Panasonic | Rugged laptop | |
| Receiver | Internal development |
References
- Conrad, M. S., Sutton, B. P., Dilger, R. N., Johnson, R. W. An in vivo three-dimensional magnetic resonance imaging-based averaged brain collection of the neonatal piglet (Sus scrofa). PLoS ONE. 9 (9), e107650 (2014).
- de Camp, N. V., Hense, F., Lecher, B., Scheu, H., Bergeler, J. Models for preterm cortical development using non invasive clinical EEG. Translational Neuroscience. 8, 211-224 (2017).
- Lapray, D., Bergeler, J., Dupont, E., Thews, O., Luhmann, H. J., Barculo, D., Daniels, J. A novel telemetric system for recording brain activity in small animals. Telemetry: Research, Technology and Applications. , 195-203 (2009).
- Kim, D., Yeon, C., Kim, K. Development and experimental validation of a dry non- invasive multi-channel mouse scalp EEG sensor through visual evoked potential recordings. Sensors. 17, 326 (2017).
- Moshayedi, P., et al. The relationship between glial cell mechanosensitivity and foreign body reactions in the central nervous system. Biomaterials. 35, 3919-3925 (2014).
- Barrese, J. C., et al. Failure mode analysis of silicon-based intracortical microelectrode arrays in non-human primates. Journal of Neural Engineering. 10, 066014 (2013).
- Hellström-Westas, L., Rosén, I. Electroencephalography and brain damage in preterm infants. Early Human Development. 81, 255-261 (2005).
- Lloyd, R. O., Goulding, R. M., Filan, P. M., Boylan, G. B. Overcoming the practical challenges of electroencephalography for very preterm infants in the neonatal intensive care unit. Acta Paediatrica. , 152-157 (2015).
- Clancy, B., Finlay, B. L., Darlington, R. B., Anand, K. J. Extrapolating brain development from experimental species to humans. Neurotoxicology. 28, 931-937 (2007).
- Iyer, K. K., et al. Cortical burst dynamics predict clinical outcome early in extremely preterm infants. Brain. 138, 2206-2218 (2015).
- Luhmann, H., de Camp, N., Bergeler, J. Monitoring brain activity in preterms: mathematics helps to predict clinical outcome. Brain. 138, 2114-2125 (2015).
- Dragomir, A., Akay, Y., Curran, A. K., Akay, M. Complexity measures of the central respiratory networks during wakefulness and sleep. Journal of Neural Engineering. 5, 254-261 (2008).
- Peever, J., Fuller, P. M. The biology of REM sleep. Current Biology. 27, R1237-R1248 (2017).
- Robert, S., Dallaire, A. Polygraphic Analysis of the sleep-wake states and the REM Sleep periodicity in domesticated pigs (Sus scrofa). Physiology & Behavior. 37 (2), 289-293 (1986).
