Непрерывная видеоэлектроэнцефалограмма при гипоксии-ишемии у неонатальных мышей
Summary
В данной рукописи описан метод непрерывной видеозаписи ЭЭГ с использованием многоглубочных электродов у неонатальных мышей, перенесших гипоксию-ишемию.
Abstract
Гипоксия ишемия является наиболее распространенной причиной неонатальных судорог. Животные модели имеют решающее значение для понимания механизмов и физиологии, лежащих в основе неонатальных судорог и гипоксии ишемии. В данной рукописи описан метод непрерывного мониторинга видеоэлектроэнцефалограммы (ЭЭГ) у неонатальных мышей для выявления судорог и анализа фона ЭЭГ при гипоксии ишемии. Использование видео и ЭЭГ в сочетании позволяет описать семиологию судорог и подтвердить судороги. Этот метод также позволяет анализировать силовые спектрограммы и фоновые тренды ЭЭГ за экспериментальный период времени. В этой модели гипоксии ишемии метод позволяет регистрировать ЭЭГ до травмы для получения нормативного исходного уровня, а также во время травмы и восстановления. Общее время наблюдения ограничено невозможностью отделить детенышей от матери дольше четырех часов. Хотя мы использовали модель гипоксически-ишемических припадков в этой рукописи, этот метод для неонатального видеомониторинга ЭЭГ может быть применен к различным моделям заболеваний и судорог у грызунов.
Introduction
Гипоксическая ишемическая энцефалопатия (HIE) является состоянием, которое поражает 1,5 из 1000 новорожденных ежегодно и является наиболее распространенной причиной неонатальных судорог1,2. Младенцы, которые выживают, подвергаются риску различных неврологических нарушений, таких как церебральный паралич, умственная отсталость и эпилепсия3,4,5.
Животные модели играют решающую роль в понимании и исследовании патофизиологии гипоксии ишемии и неонатальных судорог6,7. Модифицированная модель Ваннуччи используется для индуцирования гипоксии ишемии (HI) на постнатальный день 10 (p10)7,8. Мышиные детеныши этого возраста переводят неврологически примерно на полный срок новорожденного человека9.
Непрерывный видеомониторинг электроэнцефалографии (ЭЭГ), используемый в сочетании с этой моделью травмы, позволяет лучше понять и охарактеризовать гипоксические ишемические судороги новорожденных. В предыдущих исследованиях использовались различные методы анализа неонатальных судорог у грызунов, включая видеозаписи, ограниченные записи ЭЭГ и телеметрические записи ЭЭГ10,11,12,13,14,15,16. В следующей рукописи мы подробно обсудим процесс записи непрерывной видеоЭГ у детенышей мышей во время гипоксии-ишемии. Этот метод непрерывного видеомониторинга ЭЭГ у новорожденных детенышей мышей может быть применен к различным моделям заболеваний и судорог.
Protocol
Representative Results
Discussion
Представлена модель непрерывного видео-ЭЭГ мониторинга у неонатальных мышей во время гипоксически-ишемических припадков. Видеоанализ в сочетании с ЭЭГ позволяет охарактеризовать семиологию судорог. Анализ ЭЭГ позволяет извлекать силовые спектрограммы и фоновый амплитудный анализ.<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы подтверждаем следующие источники финансирования: NIH NINDS – K08NS101122 (JB), R01NS040337 (JK), R01NS044370 (JK), Медицинская школа Университета Вирджинии (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).
