EEG opnemen bij vrij bewegende neonatale ratten met behulp van een nieuwe methode
Summary
Hier introduceren we een nieuwe techniek die is ontworpen om elektroencefalografie (EEG) op te nemen bij vrij bewegende neonatale epileptische pups en omschrijft haar procedures, eigenschappen en toepassingen. Met deze methode kan men gedurende meer dan 1 week EEG opnemen.
Abstract
EEG is een nuttige methode om elektrische activiteit in de hersenen te detecteren. Bovendien is het een veelgebruikte diagnostische tool voor diverse neurologische aandoeningen, zoals epilepsie en neurodegeneratieve stoornissen. Het is echter technisch moeilijk om EEG-opnames bij neonaten te verkrijgen, omdat het speciale behandeling en zorg nodig heeft. Hier presenteren we een nieuwe methode om EEG in neonatale ratpups (P8-P15) op te nemen. We hebben een eenvoudige en betrouwbare elektrode ontworpen met behulp van computer pin loci; Het kan gemakkelijk geïmplanteerd worden in de schedel van een ratpop om EEG-signalen van hoge kwaliteit in de normale en epileptische hersenen op te nemen. Pups kregen een intraperitoneale (ip) injectie van het neurotoxine kaininezuur (KA) om epileptische aanvallen te veroorzaken. De chirurgische implantatie die in deze procedure wordt uitgevoerd, is minder duur dan andere EEG-procedures voor neonaten. Met deze methode kunt u meer dan 1 week hoge kwaliteit en stabiele EEG signalen opnemen. Bovendien kan deze procedure ook op volwassen ra worden toegepastTs en muizen om epilepsie of andere neurologische stoornissen te bestuderen.
Introduction
Het is goed vastgesteld dat doorlopende communicatie tussen neuronen nodig is om normale hersenfunctie te verkrijgen. De interneuronale communicatie vindt voornamelijk plaats op synaptes, waar informatie van een neuron wordt overgebracht naar een tweede neuron. Deze synaptische transmissie wordt gemedieerd door twee soorten toegewijde structurele regelingen: elektrische of chemische synapses 1 . Elektrofysiologie is het veld dat het elektrische potentieel oplevert tijdens interneuronale communicatie die de algemene lichaamsfuncties en gedrag beheerst 2 . EEG is de meest gebruikte methode onder veel elektrofysiologische technieken.
EEG is een techniek die wordt gebruikt voor het detecteren van veranderingen in elektrische signalen geproduceerd door interne of externe stimuli. Bovendien is het een essentiële test voor klinische diagnose en uitkomst voorspelling van verschillende neurologische aandoeningen zoals epilepsie, ziekte van Parkinson en AlzheimerE, evenals effecten van farmacologische en toxicologische middelen 3 . Over het algemeen toont een epileptische patiënt hyperexcitabiliteit en een verminderde functionele connectiviteit binnen de hersenen; Deze worden samengevat als interictale epileptiforme ontladingen (IED's) en kunnen door EEG in de vorm van scherpe, transiente spikes worden opgenomen; Scherpe golven; Spike-wave complexen; Of polyspikes 4 . Het belangrijkste kenmerk van de epileptische hersenen is het spontane voorkomen van epileptische aanvallen, die zowel uit de hoofdhuid of van het hersenparenchym kunnen worden opgenomen om de hersenzone die verantwoordelijk is voor de aanvallen 5 te lokaliseren. Bovendien heeft EEG ook zeer belangrijke implicaties in neurodegeneratieve stoornissen zoals de ziekte van Alzheimer (AD). Onderzoek suggereert dat gewijzigde EEG opnames en verslechterde oscillatoire netwerken bij AD patiënten gebruikelijk zijn. Echter, onze kennis over de pathofysiologie van netwerkoscillaties in neurodegeneratieve ziekten iIs verrassend onvolledig en moet verder worden onderzocht 6 .
In dit protocol hebben we een eenvoudige elektrode ontworpen waarmee men EEG kan registreren om de elektrische communicatie te begrijpen in zowel de normale als de pathologische hersenen. De chirurgische implantatie in deze methode is goedkoper dan andere beschikbare procedures 7 . Bovendien kan deze methode gebruikt worden om hoge kwaliteit en stabiele EEG signalen op te nemen voor langere tijdsrammen ( dwz 2-4 uur elke dag gedurende 1 week). Daarnaast hebben we lichterelektroden gebruikt (weeg ongeveer 26 mg) waardoor de dieren zich meer natuurlijk kunnen gedragen 8 . Deze methode is wijd van toepassing op de studie van EEG bij neonatale ratpups die de versterker en digitizer nodig hebben, die vaak in het elektrofysiologielaboratorium wordt gebruikt en geen extra apparaten nodig heeft.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier rapporteren we chirurgische en opname procedures om EEG in vrij bewegende neonatale ratpups te verkrijgen via een bedrade methode ( Figuur 3 ). Het is aangetoond dat de P7-P12 rat pup is in de ontwikkelingsleeftijd die overeenkomt met een full-term menselijk neonaat 10 , 11 . Het is technisch moeilijk om EEG-opnamegegevens van hoge kwaliteit te verkrijgen bij het werken met ratpups in deze leeftijdsgroep. Daarnaast is het speciaal behandeld…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door de Natuurwetenschappelijke Stichting van China (31171355) en de Stichting Natuurwetenschappen van Guangdong (S2011010003403, 2014A030313440).
Materials
| Computer pin | |||
| Pincer | DELI Group Co., Ltd. | ||
| 502 super glue | DELI Group Co., Ltd. | 7144 | |
| Drying oven | Boxun | GZX-9140MBE | |
| Isofluorane | RWD Life Science | 902-0000-522 | |
| Stereotaxic apparatus | RWD Life Science | 900-0068-507 | |
| Anesthesia apparatus | RWD Life Science | 902-0000-510 | |
| Homeothermic Heating Device | Harvard Apparatus | K 024509 | |
| Amplifier Model 3000 | A-M Systems | 61558 | |
| Micro1401 Analog Digital converter | Cambridge Electronic Design Ltd. | 4383 | Data acquisition unit |
| Spike2 | Cambridge Electronic Design Ltd. |
References
- Pereda, A. E. Electrical synapses and their functional interactions with chemical synapses. Nat Rev Neurosci. 15 (4), 250-263 (2014).
- Chorev, E., Epsztein, J., Houweling, A. R., Lee, A. K., Brecht, M. Electrophysiological recordings from behaving animals–going beyond spikes. Curr Opin Neurobiol. 19 (5), 513-519 (2009).
- Freeborn, D. L., McDaniel, K. L., Moser, V. C., Herr, D. W. Use of electroencephalography (EEG) to assess CNS changes produced by pesticides with different modes of action: effects of permethrin, deltamethrin, fipronil, imidacloprid, carbaryl, and triadimefon. Toxicol Appl Pharmacol. 282 (2), 184-194 (2015).
- Werhahn, K. J., Hartl, E., Hamann, K., Breimhorst, M., Noachtar, S. Latency of interictal epileptiform discharges in long-term EEG recordings in epilepsy patients. Seizure. 29, 20-25 (2015).
- Staba, R. J., Stead, M., Worrell, G. A. Electrophysiological biomarkers of epilepsy. Neurotherapeutics. 11 (2), 334-346 (2014).
- Nimmrich, V., Draguhn, A., Axmacher, N. Neuronal Network Oscillations in Neurodegenerative Diseases. Neuromolecular Med. 17 (3), 270-284 (2015).
- Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Dudek, F. E. Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System. J Vis Exp. (101), e52554 (2015).
- Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Fisher, J. H., Ekstrand, J. J., Dudek, F. E. Recording EEG in immature rats with a novel miniature telemetry system. J Neurophysiol. 109 (3), 900-911 (2013).
- Dzhala, V. I., et al. NKCC1 transporter facilitates seizures in the developing brain. Nat Med. 11 (11), 1205-1213 (2005).
- Tucker, A. M., Aquilina, K., Chakkarapani, E., Hobbs, C. E., Thoresen, M. Development of amplitude-integrated electroencephalography and interburst interval in the rat. Pediatr Res. 65 (1), 62-66 (2009).
- Savard, A., et al. Involvement of neuronal IL-1beta in acquired brain lesions in a rat model of neonatal encephalopathy. J Neuroinflammation. 10, 110 (2013).
- Cuaycong, M., et al. A novel approach to the study of hypoxia-ischemia-induced clinical and subclinical seizures in the neonatal rat. Dev Neurosci. 33 (3-4), 241-250 (2011).
