新生児マウスにおける低酸素虚血期における連続映像脳波
Summary
本稿では、低酸素虚血を起こす新生児マウスにおける複数の深度電極を用いた連続的なビデオEEG記録の方法を説明する。
Abstract
低酸素虚血は新生児発作の最も一般的な原因である。動物モデルは、新生児発作や低酸素虚血の根底にあるメカニズムと生理学を理解するために重要です。本稿では、新生児マウスにおける連続的な脳波(脳波)モニタリングを行い、低酸素虚血中の脳波背景を解析する方法を説明する。ビデオとEEGを併用すると、発作のセミオロジーの記述と発作の確認が可能になります。この方法は、実験期間におけるパワースペクトログラムおよびEEG背景パターンの傾向を分析することも可能である。この低酸素虚血モデルでは、この方法は、損傷前のEEG記録が規範的ベースラインを得ることを可能にし、傷害および回復の間に。総モニタリング時間は、4時間以上母親から子犬を分離できないことによって制限されます。この原稿では低酸素虚血性発作のモデルを用いてきたが、新生児ビデオ脳Gモニタリングのこの方法は、げっ歯類の多様な疾患および発作モデルに適用することができる。
Introduction
低酸素性虚血性脳症(HIE)は、新生児1000人に1.5人の新生児に影響を及ぼし、新生児発作の最も一般的な原因である1,2である。生き残った乳児は、脳性麻痺、知的障害、てんかん3,4,5などの様々な神経障害の危険にさらされています。
動物モデルは、低酸素虚血および新生児発作の病態生理を理解し、調査する上で重要な役割を果たす6,7。修飾されたヴァンヌッチモデルは、出生後10日目(p10)7,8に低酸素虚血(HI)を誘導するために使用される。この年齢のマウスの子犬は、人間の新生児の完全な用語に神経学的に大まかに変換します 9.
この傷害モデルと組み合わせて使用される連続ビデオ脳波(EEG)モニタリングは、新生児低酸素虚血性発作のさらなる理解と特徴付けを可能にする。これまでの研究では、ビデオ録画、限られたEEG記録、テレメトリEEG記録10、11、12、13、14、15、16など、げっ歯類の新生児発作を分析するための様々な方法を使用してきました。以下の原稿では、低酸素虚血中のマウスの子犬に連続したビデオEEGを記録する過程について詳しく述べる。新生児マウスの子犬における連続的なビデオEEGモニタリングのためのこの技術は、様々な疾患および発作モデルに適用することができる。
Protocol
すべての動物研究は、バージニア大学の施設動物のケアと使用委員会(IACUC)によって承認されました。 1. 電極建物/ケーブルビルディング 単極絶縁ステンレス鋼線(0.005″裸径0.008″被覆)を使用して、メスソケットコネクタ(メスレセプタクルコネクタ0.079)で接続された電極を作ります。 特別なカスタムケーブルを使用して、動物をアンプに接続します。 ?…
Representative Results
発作セミロジー 新生児低酸素-虚血曝露は、マウスの全身発作と焦点発作の両方をもたらす(図1A-C)。ビデオ脳波録画により、電解調査結果をビデオの動作と相関させます。これらの行動は、以前に公表された新生児げっ歯類行動発作スコア(BSS)16を用いて採点された。BSS に加えて、行動が焦点/一方的、二国間、?…
Discussion
我々は、低酸素虚血発作の間に新生児マウスにおける連続的なビデオ-脳細胞モニタリングのためのモデルを提示した。EEGと連動したビデオ分析により、発作セミロジーの特徴付けが可能になります。EEGの分析は、パワースペクトログラムの抽出とバックグラウンド振幅分析を可能にします。
電極の配置中または不正確な配置時の損傷は結果に大きな影響を与える可能性?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我々は、次の資金源を認める: NIH NINDS – K08NS101122 (JB), R01NS040337 (JK), R01NS044370 (JK), バージニア大学医学部 (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
- 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).
Cite This 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).