Electroencefalograma de video continuo durante la hipoxia-isquemia en ratones neonatales
Summary
Este manuscrito describe un método para grabaciones continuas de video EEG utilizando electrodos de profundidad múltiple en ratones neonatales sometidos a hipoxia-isquemia.
Abstract
La isquemia por hipoxia es la causa más común de convulsiones neonatales. Los modelos animales son cruciales para comprender los mecanismos y la fisiología subyacentes a las convulsiones neonatales y la isquemia por hipoxia. Este manuscrito describe un método para el monitoreo continuo de video electroencefalograma (EEG) en ratones neonatales para detectar convulsiones y analizar el fondo de EEG durante la isquemia por hipoxia. El uso de video y EEG en conjunto permite la descripción de la semiología de convulsiones y la confirmación de convulsiones. Este método también permite el análisis de espectrogramas de potencia y tendencias de patrones de fondo de EEG durante el período de tiempo experimental. En este modelo de isquemia por hipoxia, el método permite el registro de EEG antes de la lesión para obtener una línea de base normativa y durante la lesión y la recuperación. El tiempo total de monitoreo está limitado por la incapacidad de separar a los cachorros de la madre durante más de cuatro horas. Aunque, hemos utilizado un modelo de convulsiones hipóxico-isquémicas en este manuscrito, este método para el monitoreo de EEG de video neonatal podría aplicarse a diversos modelos de enfermedades y convulsiones en roedores.
Introduction
La encefalopatía isquémica hipóxica (HIE) es una afección que afecta a 1,5 de cada 1000 recién nacidos anualmente y es la causa más frecuente de convulsiones neonatales1,2. Los bebés que sobreviven están en riesgo de diversas discapacidades neurológicas como parálisis cerebral, discapacidad intelectual y epilepsia3,4,5.
Los modelos animales juegan un papel crítico en la comprensión e investigación de la fisiopatología de la isquemia por hipoxia y las convulsiones neonatales6,7. Se utiliza un modelo de Vannucci modificado para inducir isquemia por hipoxia (HI) en el día 10 postnatal (p10)7,8. Los cachorros de ratón de esta edad se traducen neurológicamente aproximadamente al término completo neonato humano9.
La monitorización continua por video electroencefalografía (EEG) utilizada junto con este modelo de lesión permite una mayor comprensión y caracterización de las convulsiones isquémicas hipóxicas neonatales. Estudios previos han utilizado diversos métodos para analizar las convulsiones neonatales en roedores, incluidas grabaciones de video, grabaciones limitadas de EEG y grabaciones de EEG de telemetría10,11,12,13,14,15,16. En el siguiente manuscrito, discutimos en profundidad el proceso de grabación de video continuo EEG en cachorros de ratón durante la hipoxia-isquemia. Esta técnica para el monitoreo continuo de video EEG en cachorros de ratón neonatales podría aplicarse a una variedad de modelos de enfermedades y convulsiones.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hemos presentado un modelo para la monitorización continua de video-EEG en ratones neonatales durante las convulsiones hipóxico-isquémicas. El análisis de video en conjunto con EEG permite la caracterización de la semiología de convulsiones. El análisis de EEG permite la extracción de espectrogramas de potencia y el análisis de amplitud de fondo.
La colocación correcta y cuidadosa de los electrodos es crucial en este protocolo, ya que las lesiones durante la colocación de los electr…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Reconocemos las siguientes fuentes de financiación: NIH NINDS – K08NS101122 (JB), R01NS040337 (JK), R01NS044370 (JK), Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia (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 |
Referências
- Vasudevan, C., Levene, M. Epidemiology and aetiology of neonatal seizures. Seminars in Fetal & Neonatal Medicine. , (2013).
- Volpe, J., et al. Neonatal Seizures. Volpe’s Neurology of the Newborn. , 275-321 (2018).
- Shankaran, S., et al. Network EKSNNR. Childhood outcomes after hypothermia for neonatal encephalopathy. New England Journal of Medicine. 366 (22), 2085-2092 (2012).
- Pappas, A., et al. Cognitive outcomes after neonatal encephalopathy. Pediatrics. 135 (3), 624-634 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- Burnsed, J. C., et al. Hypoxia-ischemia and therapeutic hypothermia in the neonatal mouse brain–a longitudinal study. PLoS One. 10 (3), 0118889 (2015).
- 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).
- Comi, A. M., et al. Gabapentin neuroprotection and seizure suppression in immature mouse brain ischemia. Pediatric Research. 64 (1), 81-85 (2008).
- Comi, A. M., et al. A new model of stroke and ischemic seizures in the immature mouse. Pediatric Neurology. 31 (4), 254-257 (2004).
- 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).
- Burnsed, J., et al. Neuronal Circuit Activity during Neonatal Hypoxic – Ischemic Seizures in Mice. Annals of Neurology. 86, 927-938 (2019).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lewczuk, E., et al. EEG and behavior patterns during experimental status epilepticus. Epilepsia. 59 (2), 369-380 (2017).
- 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).
