Video-EEG-ECG simultánea de monitoreo para identificar la disfunción neurocardiaco en modelos de ratón de la epilepsia

Electroencefalografía (EEG) y la electrocardiografía (ECG) son técnicas de gran alcance y ampliamente utilizados para la evaluación en vivo de cerebro y función cardiaca, respectivamente. EEG es el registro de la actividad eléctrica cerebral colocando electrodos en el cuero cabelludo¹. La señal grabada con el EEG no invasivo representa fluctuaciones de tensión derivados sumaron inhibitorios y excitatorios potenciales postsinápticos generados principalmente por las neuronas piramidales corticales^1,2. EEG es la prueba más común de neurodiagnostic para evaluar y manejar a pacientes con epilepsia^3,4. Es especialmente útil cuando las crisis epilépticas se presentan sin manifestaciones de comportamiento convulsivas evidente, como las crisis de ausencia o estatus no convulsivo epiléptico^5,6. Por el contrario, epilepsia no relacionada con las condiciones que conducen a episodios convulsivos o pérdida de la conciencia se pueden diagnosticar como crisis epilépticas sin monitorización vídeo-EEG⁷. Además de su utilidad en el campo de la epilepsia, EEG es también ampliamente utilizado para detectar actividad anormal del cerebro asociada con trastornos del sueño, encefalopatías y trastornos de la memoria, así como para complementar la anestesia general durante cirugía^{2 , 8 , 9}.

En contraste con EEG, ECG (o EKG ya que a veces es abreviado) es el registro de la actividad eléctrica del corazón¹⁰. ECG se realiza colocando electrodos en las extremidades extremidades y pared torácica, que permite la detección de los cambios de voltaje generados por el miocardio durante cada ciclo cardiaco de contracción y relajación^10,11. Los componentes primarios de la forma de onda del ECG de un ciclo cardiaco normal incluyen la onda P, complejo QRS y la onda T, que corresponden a la despolarización auricular, ventricular despolarización y repolarización ventricular, respectivamente^{10, 11}. supervisión de ECG se utiliza rutinariamente para identificar arritmias cardiacas y defectos de la conducción cardiaca sistema¹². Entre los pacientes con epilepsia, se amplifica la importancia de la utilización de ECG para identificar arritmias potencialmente peligrosas para la vida puesto que están en riesgo significativamente mayor de paro cardíaco repentino, así como muerte súbita inesperada en epilepsia^{13, 14,15}.

Además de sus aplicaciones clínicas, grabaciones de EEG y de ECG se han convertido en una herramienta indispensable para la identificación de la disfunción cerebral y corazón en modelos de ratón de la enfermedad. Aunque tradicionalmente estas grabaciones se han realizado por separado, aquí describimos una técnica para grabar video, EEG y ECG simultáneamente en ratones. El método simultáneo de vídeo-EEG-ECG detallado aquí utiliza una configuración de grabación anclado en la cual el electrodo implantado en la cabeza del ratón es hard-wired en el equipo de grabación. Históricamente, esta atado, o cableado, configuración ha sido la norma y más utilizado método para las grabaciones de EEG en ratones; sin embargo, sistemas inalámbricos de telemetría EEG también se han desarrollado recientemente y están ganando en popularidad¹⁶.

En comparación con sistemas inalámbricos de EEG, el arreglo tethered posee varias ventajas técnicas que hagan preferible según la aplicación deseada. Estas ventajas incluyen un mayor número de canales para el registro de EEG u otros biopotentials; costos de electrodo; disponibilidad de electrodo; menos susceptibilidad a la señal de la pérdida; y mayor ancho de banda de frecuencia (es decir., frecuencia de muestreo) de grabaciones¹⁷. Esto se hace correctamente, el método de grabación anclado aquí descrito es capaz de proporcionar alta calidad, libre de artefactos EEG y ECG datos simultáneamente, junto con el video correspondiente para el monitoreo conductual. Estos datos de EEG y de ECG entonces pueden ser minados para identificar neuronal, cardiaca, o neurocardiaco anormalidades tales como convulsiones, cambios en el EEG de potencia espectro, bloqueos de la conducción cardiaca (es decir., saltarse latidos del corazón) y los cambios en variabilidad del ritmo cardíaco. Para demostrar la aplicación de estos métodos cuantitativos del EEG ECG, presentamos un experimento de ejemplo usando un nocaut Kcna1 (- / -) ratón. Kcna1 ratones ^{– / –} falta voltaje Kv1.1 α-subunidades y como consecuencia presentan convulsiones espontáneas, disfunción cardiaca y muerte prematura, haciendo que un modelo ideal para la evaluación de EEG ECG simultánea de deletéreos asociados a epilepsia disfunción neurocardiaco.