Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Мультисистемный мониторинг для выявления судорог, аритмий и апноэ у сознательных сдерживаемых кроликов

Published: March 27, 2021 doi: 10.3791/62256
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 1
1Department of Pharmacology, Upstate Medical University, 2Department of Neurology, Upstate Medical University, 3Strong Epilepsy Center, Departments of Neurology, Anesthesiology / Perioperative Medicine, & Pediatrics, University of Rochester Medical Center

Summary

Используя одновременную видео-ЭЭГ-ЭКГ-оксиметрию-капнографию, мы разработали методику оценки восприимчивости моделей кроликов к развитию спровоцированных аритмий и судорог. Эта новая система записи создает платформу для проверки эффективности и безопасности терапии и может захватывать сложный каскад многосистемных событий, которые завершаются внезапной смертью.

Abstract

Пациенты с ионными канальнопатиями подвергаются высокому риску развития судорог и фатальных сердечных аритмий. Существует более высокая распространенность сердечных заболеваний и аритмий у людей с эпилепсией (т. Е. Эпилептическое сердце). Кроме того, сообщалось о сердечных и вегетативных нарушениях, связанных с судорогами. 1:1000 пациентов с эпилепсией в год умирают от внезапной неожиданной смерти при эпилепсии (SUDEP). Механизмы SUDEP остаются не до конца понятыми. Электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и электрокардиограммы (ЭКГ) являются двумя методами, обычно используемыми в клинических условиях для обнаружения и изучения субстратов / триггеров судорог и аритмий. Хотя многие исследования и описания этой методики проводятся на грызунах, их сердечная электрическая активность значительно отличается от человеческих. В данной статье приведено описание неинвазивного метода записи одновременной видео-ЭЭГ-ЭКГ-оксиметрии-капнографии у сознательных кроликов. Поскольку электрическая функция сердца схожа у кроликов и людей, кролики обеспечивают отличную модель трансляционных диагностических и терапевтических исследований. Помимо изложения методологии сбора данных, мы обсуждаем аналитические подходы к изучению нервно-сердечной электрической функции и патологии у кроликов. Это включает в себя обнаружение аритмии, спектральный анализ ЭЭГ и шкалу судорог, разработанную для сдерживаемых кроликов.

Introduction

Электрокардиография (ЭКГ) обычно используется в клинических условиях для оценки динамики сердечной электрической проводимости и процесса электрической активации-восстановления. ЭКГ важна для выявления, локализации и оценки риска развития аритмий, ишемии и инфарктов. Как правило, электроды прикрепляются к груди, рукам и ногам пациента, чтобы обеспечить трехмерный вид сердца. Положительное отклонение производится, когда направление деполяризации миокарда находится к электроду, а отрицательное отклонение производится, когда направление деполяризации миокарда находится вдали от электрода. Электрографические компоненты сердечного цикла включают деполяризацию предсердий (волна Р), предсердно-желудочковую проводимость (интервал P-R), желудочковое возбуждение (комплекс QRS) и реполяризацию желудочков (Т-волна). Существует большое сходство в ЭКГ и мерах потенциала действия у многих млекопитающих, включая людей, кроликов, собак, морских свинок, свиней, коз и лошадей1,2,3.

Кролики являются идеальной моделью для сердечных трансляционных исследований. Сердце кролика похоже на сердце человека по составу ионных каналов и потенциалу действия2,4,5. Кролики были использованы для генерации генетических, приобретенных и медикаментозных моделей сердечных заболеваний2,4,6,7,8. Имеются большие сходства в ЭКГ сердца и потенциальном ответе на действие препаратов у человека и кроликов7,10,11.

Частота сердечных сокращений и процесс электрической активации-восстановления сердца сильно отличаются у грызунов, по сравнению с кроликами, людьми и другими более крупными млекопитающими12,13,14. Сердце грызунов бьется примерно в 10 раз быстрее, чем люди. В отличие от изоэлектрического сегмента ST в ЭКГ человека и кролика,у грызунов14, 15,16нет сегмента ST. Также грызуны имеют форму сигнала QRS-r' с перевернутой Т-волной14,15,16. Измерения интервала QT сильно отличаются у грызунов и людей и кроликов14,15,16. Кроме того, нормальные значения ЭКГ сильно отличаются у людей и грызунов12,15,16. Эти различия в формах волн ЭКГ можно объяснить различиями в морфологии потенциала действия и ионных каналах, которые управляют реполяризацией сердца9,14. В то время как переходный наружу ток калия является основным реполяризующим током в короткой (некупольной) морфологии потенциала сердечного действия у грызунов, у людей и кроликов существует большой купол фазы-2 по потенциалу действия, а отсроченные выпрямительные калийные токи (IKr и IKs)являются основными реполяризующими токами у людей и кроликов4,9,13,17. Важно отметить, что экспрессия IKr и IKs отсутствует/минимальна у грызунов, и из-за кинетики временной активации IKr и IKs она не играет роли в морфологии потенциала сердечного действия9,13. Таким образом, кролики обеспечивают более трансляционную модель для оценки механизмов лекарственно-индуцированных, приобретенных и унаследованных аномалий ЭКГ и аритмий4,7,13. Далее, поскольку многочисленные исследования показали наличие как нейрональных, так и сердечных электрических аномалий при первичных сердечных (синдром удлиного QT18,19,20)или нейронных заболеваниях (эпилепсия21,22,23,24),важно изучить основные механизмы на животной модели, которая близко воспроизводит физиологию человека. В то время как грызунов может быть достаточно для моделирования человеческого мозга, грызуны не являются идеальной моделью физиологии сердца человека7.

Электроэнцефалография (ЭЭГ) использует электроды, обычно помещаемые на кожу головы или интракраниально, для записи электрической функции коры. Эти электроды могут обнаруживать изменения скорости срабатывания и синхронности групп близлежащих пирамидальных нейронов в коре головного мозга25. Эта информация может быть использована для оценки мозговой функции и состояния бодрствования / сна. Кроме того, ЭЭГ полезны для локализации эпилептиформной активности и отличия эпилептических припадков от неэпилептических событий (например, психогенной неэпилептиформной активности и кардиогенных событий). Чтобы диагностировать тип эпилепсии, провоцирующие факторы и происхождение припадка, больные эпилепсией подвергаются различным маневрам, которые могут вызвать приступ. Различные методы включают гипервентиляцию, фотическую стимуляцию и лишение сна. Данный протокол демонстрирует использование фотической стимуляции для индуцирования ЭЭГ аберраций и судорог у кроликов26,27,28,29.

Одновременные видеозаписи ЭЭГ-ЭКГ широко используются у людей и грызунов для оценки поведенческой, нейронной и сердечной деятельности во время преиктального, иктального и постиктального состояний30. В то время как в нескольких исследованиях проводились записи ЭЭГ и ЭКГ отдельно у кроликов4,31,32,33,система получения и анализа одновременного видео-ЭЭГ-ЭКГ у сознательного сдерживаемого кролика не является устоявшейся34. В данной работе описывается разработка и реализация протокола, который может записывать одновременные данные видео-ЭЭГ-ЭКГ-капнографии-оксиметрии у сознательных кроликов с целью оценки нервно-сердечной электрической и дыхательной функции. Результаты, полученные с помощью этого метода, могут указывать на восприимчивость, триггеры, динамику и соответствие между аритмиями, судорогами, нарушениями дыхания и физическими проявлениями. Преимущество нашей экспериментальной системы заключается в том, что мы приобретаем сознательные записи без необходимости седативного средства. Кролики остаются в ограничителях в течение ≥5 ч, с минимальными движениями. Поскольку анестетики возмущают нейронную, сердечную, дыхательную и вегетативную функции, записи во время сознательного состояния обеспечивают большинство физиологических данных.

Эта система записи может в конечном итоге обеспечить подробную информацию для продвижения понимания неврологических, сердечных и дыхательных механизмов внезапной неожиданной смерти при эпилепсии (SUDEP). В дополнение к неврологическому и сердечному мониторингу выше, последние данные также подтверждают роль дыхательной недостаточности как потенциального вклада в внезапную смерть после припадка35,36. Для мониторинга респираторного статуса кроликов были внедрены оксиметрия и капнография для оценки состояния дыхательной системы до, во время и после припадка. Представленный здесь протокол был разработан с целью оценки порога фармакологических и фотических стимулов, вызванных припадками кроликов. Этот протокол может обнаруживать тонкие аномалии ЭЭГ и ЭКГ, которые могут не привести к физическим проявлениям. Кроме того, этот метод может быть использован для тестирования сердечной безопасности и антиаритмической эффективности новых лекарств и устройств.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все эксперименты проводились в соответствии с руководящими принципами Национального института здравоохранения (NIH) и Комитетом по институциональным уходу и использованию животных (IACUC) Медицинского университета штата Штата. Кроме того, описание этого протокола приведено на рисунке 1.

1. Подготовка записывающего оборудования

  1. Подключите компьютер к усилителю с помощью 64-контактной головной коробки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Каждое животное имеет четыре прямых подкожных штифтовых электрода (7 или 13 мм) для ЭЭГ из 4 квадрантов головы, 3 изогнутых подкожных штифтовых электрода (13 мм, угол 35°) для ЭКГ (треугольник Эйнтховена), 1 изогнутый подкожный заземляющий электрод на правой ноге и 1 прямой подкожный электрод из головы на центре головы.
  2. Чтобы сделать каждый8-й контакт на головном блоке эталоном, обновите настройки программного обеспечения для сбора, вкладку сбора, чтобы эталонный электрод был «независимым»(т. Е. Режим исследования).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Это позволяет записывать до 7 животных одновременно, каждый с 7 электродами плюс специальный опорный электрод и заземляющий электрод, все через один усилитель, дигитайзер и компьютер. Все электроды приобретаются в виде униполярных каналов и сравниваются с эталонным (центром головки). Дополнительные биполярные и дополненные конфигурации/монтажи свинца могут быть настроены во время или после записи. Поскольку установка имеет возможность записи от нескольких животных одновременно, заземляя электрод от каждого животного подключается параллельно наземному входу на усилителе(рисунок 2).
  3. Выньте кроликов из клетки и взвесьте их, чтобы рассчитать соответствующую дозу препарата для каждого животного. Поместите кроликов в транспортную переноску и вынесите их в отдельное помещение, чтобы минимизировать стресс для неопытных животных. В этом исследовании использовались самцы и самки новозеландских белых кроликов, а также их последующее потомство. Эксперименты проводились на кроликах > 1-месячного возраста. На момент эксперимента эти кролики весили от 0,47 до 5,00 кг.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Поскольку кролики должны находиться в одной комнате и на виду у камеры, не следует полностью изолировать кроликов. Существует потенциал для визуальных и слуховых проявлений от одного кролика, стрессового другого кролика. Поэтому идеально иметь одного кролика в комнате за раз, что делается для экспериментов с фотической стимуляцией. Для всех остальных экспериментов кролики максимально разнесаются, сохраняя при этом всех их в поле зрения видеокамеры. В идеале используются барьеры или одновременно изучается только одно животное. Это не было серьезным путаницей, так как частотасердечных колебаний кроликов оставалась довольно стабильной во время экспериментов, и было частое присутствие веретен сна. Записи от нескольких животных одновременно гарантируют, что данные как контрольных, так и тестовых животных получены в одних и тех же условиях окружающей среды.

2. Имплантация электродов ЭЭГ-ЭКГ и подключение респираторных мониторов

  1. Вынь один кролик из переноски и положите на колени сидящего следователя.
  2. Держите кролика вертикально и держите егоблизко к телу следователя.
  3. Опуститекроликав лежачее положение, с головой кролика наколеняхисследователя, а головойкроликаниже, чем остальная часть его тела.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот маневр расслабляет животное и сводит к минимуму вероятность того, что оно пытается двигаться или убегать при размещении электродов.
  4. Теперь, когда кролик закреплен в положении лежа на спине, попросите второго исследователя распространить мех до тех пор, пока кожа не будет идентифицирована и изолирована от подлежащей ткани.
  5. Вставьте35° изогнутые электроды подкожно в каждую подмышечную впадина(рисунок 3А).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Электроды должны быть проталкиваемы так, чтобы они надежно зацеплялись за кожу, но не проникали в более глубокие структуры. Ввод и выход электрода из кожи (насквозь) снижает вероятность смещения поводков при помещении кролика в ограничитель или при его движении во времяэксперимента (рисунок 3B). Все электроды стерилизуют 70% этанолом перед установкой.
  6. Место ведет на груди с задней и левой передних конечностей и на брюшке передней к левой задней конечности. Поместите заземленный штифт-электрод с передней правой задней конечностью на живот(рисунок 4А).
  7. Как только все поводки ЭКГ правильно размещены, верните кролика в положение лежа, когда поводки проходят вверх по одной стороне живота кролика, и переместе кролика в ограничитель соответствующего размера (например, 6" x 18" x 6").  Помещая кролика в ограничитель, потяните свободную проволоку вверх, чтобы кролик не вытаскивал электроды ногами. Приклейте провода к боковой стороне ограничителя, чтобы они не попали под кролика во времяэксперимента (рисунок 4В).
  8. Закрепите кролика в ограничитель, опуская удерживающее устройство на шее и запирая его на месте. Кроме того, переместите задние конечности вверх под животным и закрепите заднее удерживающее устройство.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Нужно уметь помещать 1-2 пальца в пространство под шеей, чтобы убедиться, что оно не слишком плотное. В частности, во время экспериментов, где может быть двигательное движение, важно ужесточить удерживающее устройство, чтобы свести к минимуму движение, потенциальные травмы позвоночника, вывих конечностей и возможность выгнать заднее удерживающее устройство(рисунок 4B). Кролики содержались в ограничительнике в течение ~ 5 ч без каких-либо проблем, связанных с увеличением движения или признаками обезвоживания.
    1. Для маленьких кроликов (например, менее 2 месяцев) поместите резиновую бустерную подушку под животное, чтобы поднять кролика вверх, что не позволяет кролику упираться шеей в нижнюю часть подголовника(рисунок 4C).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Внезапное падение частоты дыхания и сердечного ритма может быть вторичным по отношению к ущемлению шеи. Если это произойдет, ослабьте ограничитель шеи и поднимите головукролика,чтобы облегчить любое сжатие шеи.
    2. Когда заднее удерживающее устройство не отслеживает близко спину / позвоночник кролика, поместите распорку из ПВХ, чтобы предотвратить любое движение, которое может привести к травмам позвоночника.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Например, труба ПВХ длиной ~14 см x 4" внутреннего диаметра, с нижними 25-33% удаленными, может быть помещена поверх кролика с пеной для обеспечения соответствующего удерживающего устройства(рисунок 4C).
  9. Теперь, когда кролик надежно помещен в ограничитель, вставьте в кожу головы подкожные прямые штифт-электроды диаметром 7-13 мм(рисунок 3А). Используя угол подхода входа под углом45°, проведите провода между ушами и свободно привяжите провода к ограничителю за головой, чтобы сохранить размещение свинца. Поместите 5 ЭЭГ в следующие положения: правый передний, левый передний, правый затылочный, левый затылочный и центральный опорный (Cz) свинц в точке между другими 4 отведениями(рисунок 4D).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Электроды правильно размещены, когда они расположены в подкожной клетчатке против черепа. Такое расположение сводит к минимуму артефакты из носа, ушей и других окружающих мышц. Некоторые артефакты из ритмичного движения носа неизбежны. Передние отведки ЭЭГ должны быть размещены медиаль к глазамкроликаи указываться с передней стороны. Затылочные отведки должны быть размещены с передней стороны к ушам и будут указывать в медиальном направлении. Cz помещается в центр верхней части головы в точке, которая находится между всеми 4 электродами (на полпути между Lambda и Bregma, вдоль линии шва). Штифт электрода Cz указывает с передней стороны.
    1. Пропустите провода ЭЭГ вверх между ушами, чтобы кролик не пытался укусить провода.
  10. Прикрепите пульсоксиметр плетизмограф к уху кролика над краевой веной уха.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Может потребоваться сбрить лишние волосы из уха, чтобы улучшить сигнал, или использовать марлю, чтобы держать датчик на месте.
    1. Убедитесь, что частота сердечных сокращений на плетизмографии коррелирует с частотой сердечных сокращений от ЭКГ и что отображается насыщение кислородом(рисунок 5C).
  11. Аккуратно поместите маску для лица с капнографической трубкой над ртом и носом кролика(рисунок 4H). Закрепите маску с помощью веревки, обернутой вокруг маски, и прикрепите оба конца веревки к ограничителем. Прикрепите другой конец трубки капнографии к монитору жизненно важных показателей.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Важно предотвратить наложение струны на глаза кролика во время эксперимента. Для этого приклейте веревку к середине ограничителя между ушами кролика. Для того чтобы улучшить сигнал капнографии, создайте односторонний клапан с использованием ленты и тонкого куска нитрила, который позволит кислороду входить в Т-образную часть и направит выдыхаемый CO2 в капнографическую трубку(рисунок 4I).

3. Запись видео-ЭЭГ-ЭКГ

  1. Выполняйте запись видео-ЭЭГ-ЭКГ с использованием коммерчески доступного программного обеспечения ЭЭГ.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Биопотенциальные провода и видео блокируются по времени для последующей корреляции электрических и видеосигналов (например, всплеск ЭЭГ с миоклоническим рывком).
  2. Подтвердите оптимальное подключение без дрейфа базовой линии, без электрического шума 60 Гц и высокого отношения сигнал/шум. В частности, убедитесь, что каждая фаза формы сердечного волна может быть визуализирована на ЭКГ и что дельта, тета и альфа-волны визуально не скрыты высокочастотным шумом на ЭЭГ.
    1. Если все электроды производят чрезмерное количество шума, отрегулируйте центральный опорный ввод. Если только один электрод чрезмерно шумный, то протолкнуть этот электрод глубже в кожу или переместить его до тех пор, пока не будет обнажен металл.
  3. Отрегулируйте видео так, чтобы всех кроликов можно было увидеть одновременно, что позволяет соотнести двигательную активность с результатами ЭЭГ(рисунок 5А).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Система позволяет одновременно записывать ЭЭГ/ЭКГ/оксиметрию/капнографию от 7 кроликов.
  4. Начните базовую запись с каждого животного минимум на 10-20 минут или до тех пор, пока частота сердечных сокращений не стабилизируется до спокойного расслабленного состояния (200-250 пп/мин) и кролики не проявляют больших движений в течение не менее 5 мин. Получение полной полосы пропускания электрографических данных без каких-либо фильтров. Для лучшей визуализации данных устанавливается низкочастотный фильтр (=фильтр высоких частот) при 1 Гц и высокочастотный фильтр (=фильтр нижних частот) при 59 Гц.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Еще одним признаком того, что кролик расслаблен, является начало шпиндели сна ЭЭГ (обсуждается позже).
  5. Добавьте привязанные ко времени заметки во время эксперимента в режиме реального времени, чтобы указать время вмешательств (например, доставка лекарств) и нервно-сердечные события (например, всплеск ЭЭГ, двигательные судороги, эктопический ритм и аритмии), а также моторные / исследовательские артефакты.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Из-за частоты, с которой исследователю необходимо применять вмешательство (например, фотическая стимуляция, доставка лекарств), чтобы свести к минимуму стресс от того, что исследователь входит и выходит из комнаты и открывает/ закрывает дверь, исследователь остается на противоположной стороне комнаты на протяжении всего эксперимента. Исследователь сидит как можно дальше от животного и остается неподвижным и спокойным, чтобы свести к минимуму потенциальное беспокойство животных.

4. Экспериментальные протоколы

ПРИМЕЧАНИЕ: Каждый из следующих экспериментов проводится в отдельные дни, если они проводятся на одном и том же животном. Существует 2-недельная задержка между пероральными тестами сложных исследований лекарств и острым терминальным просудорожным лекарственным исследованием. При необходимости проводится эксперимент с фотической стимуляцией, за которым следует 30-минутное ожидание, а затем исследование препарата PTZ.

  1. Чтобы позволить кроликам акклиматизироваться в ограничителях и чтобы исследователь объективно подтвердил стабилизацию кардиореспираторных показателей, инструментирование всех кроликов кардиореспираторными и нейронными датчиками и выполнение непрерывного видеомониторса в течение > 1 час, 1 - 3 раза на каждое животное.
  2. Эксперимент с фотической стимуляцией
    1. В дополнение к способу, описанному выше, поместите источник света с круглым отражателем 30 см перед кроликом на уровне глаз, при этом интенсивность вспышки установлена на максимум (16 кандел)29. Источник света обозначен белой точкой на рисунке 4E.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения светочувствительного отклика37следует использовать тускло освещенную комнату.
    2. Поскольку глазакроликанаходятся на стороне головы, а не на передней части его головы (как у людей), поместите 2 зеркала по обе стороны от кролика и 1 позади кролика, чтобы свет проник в глазакролика.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Плоское зеркало высотой ≥ 20 см, длиной ≥ 120 см создает треугольное ограждение вокруг кролика,чтобы гарантировать, что мигающий свет попадает в глаза кролика, как показано на рисунке 4E.
    3. Подключите источник света к контроллеру с регулируемой скоростью, интенсивностью и длительностью.
    4. Записывайте видео с помощью камеры с возможностью записи красным светом и инфракрасным светом.
    5. Подвергайте кроликов воздействию каждой частоты в течение 30 с с открытыми глазами, а затем еще 30 с хирургической маской, закрывающей их лицо, чтобы имитировать или вызывать закрытие глаз на каждой частоте.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Предыдущие исследования показали, что закрытие глаз является наиболее провокационным маневром для получения фоточувствительности к припадку29. Кроме того, 10% светочувствительных пациентов проявляют только электроэнцефалографические признаки, в то время как их глаза закрыты29. Припадок можно выявить клинически, наблюдая за наличием миоклонических рывков головы и всего тела, клонуса или тонического состояния. Запись ЭЭГ более тщательно анализируется на электроэнцефалографическую корреляцию (например, шипы, полижиксы и ритмические разряды) с двигательными проявлениями для окончательного диагноза судорожной активности. Движения, при которых ЭЭГ скрыт мышечным артефактом или волнами неопределенной эпилептогенности, должны быть рассмотрены эпилептологом для подтверждения.
    6. Увеличьте частоту фотического стимулятора с 1 Гц до 25 Гц с шагом 2 Гц. Затем выполняют тот же протокол фотостимуляции, но на этот раз уменьшают частоту с 60 Гц до 25 Гц с шагом 5 Гц.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Если у кролика случился припадок, эксперимент следует прекратить. Продолжайте наблюдать за кроликом в течение 30 минут. Затем верните кролика в комнату и контролируйте каждые 1 ч в течение 3 ч для полного выздоровления. Однако, если фотическая стимуляция вызывает фотопароксизмальный ответ, то остальные восходящие частоты пропускаются, и серия начинается снова с опускания с 60 Гц до тех пор, пока не произойдет другой фотопароксизмальный ответ. Это позволит определить верхний и нижний пороги фотической стимуляции. Задержка не требуется, так как фотопароксизмальный ответ прекратится после прекращения фотической стимуляции. Если неясно, произошел ли фотопароксизмальный отклик, частота повторяется после задержки 10 с38.
    7. После завершения эксперимента удалите у кролика отводки ЭЭГ и ЭКГ и верните его в домашнюю клетку для обычного ухода со стороны персонала животноводства.
  3. Пероральный прием лекарственных препаратов
    1. Так как многие препараты принимаются перорально, готовят пероральные соединения, смешивая с пищевым яблочным соусом. Смешайте 0,3 мг/кг Е-4031 в 3 мл яблочного соуса и загрузите в шприц для перорального орошения 3 мл без иглы.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Таким образом можно вводить несколько лекарств, в том числе тестовые соединения, препараты, которые, как известно, изменяют продолжительность QT (моксифлоксацин или E-4031), а также отрицательный контроль или транспортное средство. Некоторые препараты не доступны в составе внутривенного препарата. Кроме того, многие лекарства назначаются в пероральном составе, и поэтому внутривенное введение может иметь меньшую клиническую значимость.
    2. Поднимите верхние губы и сдвиньте кончик орального шприца в сторону ртакролика,которая неограниченазубами кролика, и введите все лекарства и яблочный соус в роткролика.
    3. Продолжайте запись видео-ЭЭГ-ЭКГ в течение 2 ч, а затем верните животное в домашнюю клетку для рутинного ухода.
    4. На экспериментальный день 2 и 3 подключите кролика к видео-ЭЭГ-ЭКГ, запишите 10-20 мин исходного уровня, затем введите тот же препарат и записывайте в течение 2 ч.
    5. После 1 недели вымывания выполняют 10-20 мин исходного уровня, а затем дают каждому кролику разовую дозу плацебо в течение 3 дней подряд и записывают в течение 2 ч.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Введение пероральных препаратов может быть разработано как перекрестное исследование, в котором плацебо дается в течение 1 недели, а лекарство на 2-й неделе.
  4. Эксперимент с внутривенным введением медикаментов (Пентилентетразол, PTZ)
    1. Для того чтобы визуализировать краевую ушную вену, побрейте заднюю поверхностьухакролика. Используйте 70% этаноловую салфетку для дезинфекции участка и расширения краевой венки уха. На это указывает черный пунктирный овал на рисунке 4F.
    2. В этот момент один экспериментатор прикроет лицокроликарукой, чтобы уменьшить стресс от процедуры для кролика. Второй экспериментатор осторожно канюлирует краевую ушную вену стерильным 25-G ангиокатетером.
    3. Как только катетер окажется в вене, поместите стерильную инъекционную пробку на конец катетера, чтобы игла могла вводить лекарство внутривенно. Расположение впрыскной пробки обозначено синим кружком на рисунке 4G.
    4. Сделайте шину, обернув марлю 4 х 4 дюйма скотчем так,чтобы она образовала форму трубки и поместила ее внутрь уха кролика. Затем прикрепите шину к уху так, чтобы катетер был закреплен на месте и оставался в вертикальном положении, подобно некатетеризированному уху.
    5. Вводят 1 мл 10 единиц USP на мл гепаринизированного физиологического раствора.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Катетер и сосуд должны быть заметно очищены от воздуха и оставаться патентованными. Если катетер не находится в сосуде, шприц не будет легко давить и в подкожной клетчатке будет накапливаться физиологический раствор.
    6. Давайте кроликам дополнительные дозы ПТЗ внутривенно от 1 мг / кг до 10 мг / кг с шагом 1 мг / кг каждые 10 мин. Сделайте пометку в начале каждой дозы, чтобы указать, какое животное вводится и концентрацию лекарства.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Это позволяет оценить острые и аддитивные эффекты введения PTZ. Альтернативно, для дальнейшей оценки хронических эффектов низких доз ПТЗ кролику дают повторные дозы при каждой низкой концентрации дозы, 7 доз по 2 мг/кг, 3 дозы по 5 мг/кг, затем 3 дозы по 10 мг/кг, каждая доза отделяется 10 мин.
    7. После каждой дозы тщательно контролируйте видео-ЭЭГ-ЭКГ-капнографию-оксиметрию на наличие любых нервно-сердечных электрических и дыхательных аномалий и визуальных признаков эпилептиформной активности. Обратите внимание на эти изменения в режиме реального времени и во время пост-анализа.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Судорожная активность часто начинается в течение 60 с после введения PTZ.

5.Завершение экспериментов, не являющихся выжившими.

  1. Если кролик не испытал внезапной смерти в ходе эксперимента PTZ, вводят 1 мл 390 мг / мл пентобарбитала натрия на каждые 4,54 кг массы тела (или 1,5 мл всем кроликам), а затем 1 мл нормального физиологического раствора. Следите за ЭКГ, чтобы убедиться, что у кролика остановка сердца.
  2. Как только кролик испытает остановку сердца, быстро выполните некропсию, чтобы только что изолировать различные органы, включая сердце, легкие, печень, мозг, скелетные мышцы и любую другую ткань, необходимую для последующего молекулярного / биохимического анализа.
  3. Утилизируйте кролика в соответствии с институциональной политикой.

6. Анализ ЭКГ

  1. Используйте коммерчески доступное программное обеспечение для анализа ЭКГ для визуального осмотра ЭКГ, а также для выявления периодов тахикардии, брадикардии, эктопических ударов и других аритмий(рисунок 6). Чтобы уменьшить объем данных для просмотра, создайте тахограмму, которая повысит легкость, с которой можно выявить периоды тахикардии, брадикардии или нарушения интервала ОР.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Аномалии ЭКГ (например, удлинение QTc) и аритмии выявляются вручную путем обзора ЭКГ на наличие аномалий в скорости (например, бради-/тахи-аритмии), ритма (например, преждевременные предсердные/желудочковые комплексы), проводимости (например, атрио-желудочковая блокада) и формы волны (например, несинусовая предсердная/желудочковая тахикардия и фибрилляция). Аритмии можно обнаружить, просмотрев тахограмму на наличие нарушений в интервале ОР. Тахикардию можно выявить по участкам тахограммы, в которых частота сердечных сокращений выше 300 ударов в минуту. Брадикардия выявляется, когда частота сердечных сокращений составляет менее 120 ударов в минуту на тахограмме.
  2. Используя коммерчески доступное программное обеспечение для анализа ЭКГ, выполняйте стандартные измерения ЭКГ (частота сердечных сокращений, интервалы сердечного цикла) на исходном уровне и при провокации (например, исследователь манипулирует животным, введение тестовых агентов и изменения ЭКГ, вызванные судорогами).

7. Анализ видео-ЭЭГ

  1. Визуально прокрутите видео и трассировку ЭЭГ с помощью коммерчески доступного программного обеспечения для идентификации базовогосигнала (рисунок 7)и наличия ожидаемых разрядов ЭЭГ, таких как шпиндели сна(рисунок 8)и вершинные волны(рисунок 9).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Хотя полнополупточные электрографические данные получаются без каких-либо фильтров, данные должны отображаться с низкочастотнымфильтром (т.е. фильтром высоких частот), установленным на 1 Гц, и на основе теоремы Найквиста высокочастотный фильтр (т.е. фильтр нижних частот) установлен на частоте 120 Гц, чтобы избежать пропуска какого-либо сигнала. Фильтры могут быть отрегулированы для обеспечения лучшей визуализации и снижения шума (например, 1-59 Гц) при просмотре низкочастотной (<25 Гц) активности ЭЭГ.
  2. В дополнение к капнографическим формам волн, используйте артефакт движения носа на ЭЭГ, чтобы определить наличие и отсутствие дыхания. Это также может быть связано с движениями носа, наблюдаемыми на видеозаписи.
  3. Визуально прокрутите видео и трассировку ЭЭГ с использованием коммерчески доступного программного обеспечения, чтобы различать эпилептические и неэпилептические (например, сознательные) движения в течение не менее 1 мин после каждой дозы PTZ(рисунок 10). Сканирование межуставных эпилептических выделений и изменений ЭЭГ до, во время и после приступов. Припадок может быть идентифицирован клинически, наблюдая за наличием миоклонических толчков головы и всего тела, клонуса или тонического состояния с коррелятом ЭЭГ. Изменения ЭЭГ могут включать всплески ЭЭГ, поли-шипы и ритмические разряды.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Движения, при которых ЭЭГ скрыт мышечным артефактом или волнами неопределенной эпилептогенности, должны быть рассмотрены неврологом для подтверждения. Может быть выгодно сфокусировать видео на одном кролике, чтобы более внимательно просмотреть его поведение, а также его записи ЭЭГ и ЭКГ(рисунок 5B).
  4. Оценка видео-ЭЭГ для судорог основана на типе и тяжести двигательных проявлений, которые обычно возникают в течение 1 мин после инъекции PTZ(таблица 1).
  5. После эксперимента с фотической стимуляцией проанализируйте затылочные провода ЭЭГ на наличие и отсутствие затылочно-движущего ритма, создав график спектрального анализа в коммерчески доступном программном обеспечении для анализа ЭЭГ. Затылочное движение ритма создаст пик в спектральном анализе, соответствующий частоте фотического стимулятора(рисунок 11).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Фотическая стимуляция может производить гармонические пики частоты в дополнение к пику фундаментальной частоты.

7. Анализ дыхательной функции

  1. Просмотрите выходные данные монитора жизненно важных показателей(рисунок 4I)и экспортируйте сигнал для дальнейшего анализа.
  2. Обратите внимание на изменение дыхательного паттерна во время припадка и после припадка, особенно в точку времени, когда начинается апноэ.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Описанный выше метод способен обнаруживать аномалии в системе электропроводности головного мозга и сердца, а также нарушения дыхания. Программное обеспечение для сбора данных используется для оценки морфологии ЭКГ и обнаружения любых аномальных частот сердечных ритмов, нарушений проводимости или ритмов ЭКГ (внебольничные / желудочковые эктопические удары и бради-/ тахи-аритмии)(рисунок 6). В дополнение к визуализации морфологии ЭКГ, следы анализируются для количественной оценки интервала RR, частоты сердечных сокращений, интервала PR, длительности P, интервала QRS, интервала QT, интервала QTc, интервала JT иинтервала от пика T доконечного интервала T. Анализ этих данных показывает, что тахи-/бради-аритмии легко обнаруживаются.

В дополнение к анализу данных ЭКГ, также анализируются данные ЭЭГ. Базовая ЭЭГ была собрана и проанализирована с использованием спектрального анализа(рисунок 7). Эти данные показывают, что затылочные провода имеют более высокую амплитуду, чем фронтальные, и что доминирующая частота во всех отведениях находится в дельта-диапазоне. Возможность записи ЭЭГ от кроликов с высоким отношением сигнал/шум важна для обнаружения эпилептиформных разрядов и выполнения дальнейшего анализа записи. Волны, которые имеют сходную морфологию и частоту с веретенами сна человека, показаны на рисунке 8. Вершинные волны, исходящие из центра головы, показаны на рисунке 9. В дополнение к нормальным изменениям ЭЭГ также отмечаются различные сознательные неэпилептические движения кроликов во время исходных записей, чтобы отличить их от эпилептиформных разрядов(рисунок 10). Видеозаписи показанных движений ЭЭГ, а также другие доступны в дополнительном фильме 1-11.

Было реализовано несколько методов, чтобы попытаться вызвать судороги. Первый метод использовал фотическую стимуляцию при частоте 1-60 Гц с открытыми и закрытыми глазами(рисунок 4Е). Поскольку положение глаз на кролике боковое, а не переднее, как у людей, зеркала используются для направления света в глаза кролика с помощью одного источника света. Анализ ЭЭГ из эксперимента с фотической стимуляцией при 3 Гц показывает сильную затылочную реакцию на ожидаемой частоте 3 Гц(рисунок 11). В дополнение к фотической стимуляции кроликам вводят пентиленетеразол (PTZ, блокатор ГАМКА) через катетер в левой краевой вене уха(рисунок 4G). Инъекция PTZ вызывает различные степени судорожной активности в течение 1 мин и связана с различными формами волн ЭЭГ. Несколько репрезентативных форм сигналов, которые включают тета-всплески, тета-всплески большой амплитуды, волны полиспайка низкого напряжения, ритмические гамма-всплески и электроцеребральную тишину (ECS), показаны на рисунке 12, рисунке 13,рисунке 14, рисунке 15, рисунке 16, рисунке 17.

Для выявления припадка используется несколько критериев. Видео просматривается для выявления любых возможных двигательных проявлений судорог. Затем, чтобы подтвердить, что двигательная активность была результатом эпилептической активности, сигнал ЭЭГ оценивается для временно коррелированного всплеска ЭЭГ, полиспика, резкой волны или ритмического разряда. При сомнении видео-ЭЭГ рассматривается вторым исследователем и / или эпилептологом для проверки. Начало приступа определяется как первый случай ритмичных разрядов ЭЭГ (начало приступа ЭЭГ) и двигательной активности (клиническое начало приступа). ЭЭГ и клинический приступ заканчиваются при прекращении ритмичных всплесков ЭЭГ и двигательной активности, соответственно. В дополнение к различным волновым морфологиям ЭЭГ, кролики прогрессировали через все более генерализованные и все более длительные двигательные припадки. Шкала изъятий была создана потому, что ни шкала изъятия Расина, ни ее модифицированные версии не были применимы к сдерживаемым кроликам(таблица 1). Видео репрезентативной двигательной припадковой активности показаны в Дополнительном фильме 17, Дополнительном фильме 18, Дополнительном фильме 19, Дополнительном фильме 20, Дополнительном фильме 21, Дополнительном фильме 22.

Представленный здесь метод также способен определить мультисистемный каскад событий, предшествующих опосредооченной припадками внезапной смерти(рисунок 18). К различным патологиям относятся: электроцеребральная тишина (ECS), остановка дыхания (апноэ), бради-/тахи-аритмии, остановка сердца (асистолия). Во время экспериментов один кролик пережил внезапную смерть после фармакологически индуцированного припадка. У этого кролика была последовательность, которая начиналась с остановки дыхания, затем ЭКС, атриовентрикулярной блокады, нескольких неустойчивых тахиаритмий, брадикардии и, в конечном счете, асистолии.

Figure 1
Рисунок 1:Обзор экспериментального протокола. Для того, чтобы дать обзор основных шагов в этом протоколе, был создан рисунок. На этом рисунке показано, что записывающее оборудование должно быть подготовлено с последующим подключением оборудования к кролику и обеспечением высокого качества сигнала. После этого этапа может быть выполнен предполагаемый эксперимент, получены органы и проанализированы данные видео-ЭЭГ-ЭКГ-капнографии-оксиметрии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2: Экспериментальное оборудование. Схема экспериментальной установки, которая включает в себя компьютер, инфракрасный свет, микрофон, видеокамеру, монитор жизненно важных показателей, 64-контактный головной ящик, усилитель, дигитайзер, 8 электродов (5 ЭЭГ, 3 ЭКГ) + заземление для каждого животного, которое подключено к головной коробке. Отведения имеют цветовую кодировку в соответствии со следующим: 4 синие ЭЭГ, 1 черный эталон ЭЭГ, 3 красные ЭКГ, 1 зеленый грунт. Удерживательная коробка, в которой находятся кролики, не показана. Эта настройка позволяет одновременно регистрировать до 7 кроликов. Желтая линия представляет собой трубку капнографии и соединяет маску для лица с монитором жизненно важных показателей. Синяя линия представляет собой провод оксиметрии, который подключен к монитору жизненно важных показателей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3:Изображение электродов ЭЭГ и ЭКГ. (А) Изогнутые электроды ЭКГ и прямые электроды ЭЭГ. (B) Как зацепить электрод ЭКГ в подкожной клетчатке кролика, чтобы он был сквозным. Сокращения (LL: Левая конечность, RA: Правая рука, RL: Правая конечность, LA: Левая рука, RF: Правая лобная, LF: Левая лобная, Cz: Центр, RO: Правая затылочная, LO: Левая затылочная). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Рисунок 4:Кролик подключен к оборудованию. (A) Расположение электродов ЭКГ, левая рука обозначена желтой точкой. Правая рука обозначена белой точкой. Левая нога обозначена красной точкой. Земля с передней стороны к правой ноге обозначена зеленой точкой. (B) Кролик в ограничителю с прикрепленными электродами ЭКГ и ЭЭГ. (C)Молодой кролик в ограничительнике с соответствующими модификациями для размещения меньшего кролика, включая бустер под кроликом, пену для шеи и разрезанную трубу из ПВХ. (D) Кролик в ограничителю с расположением электродов ЭЭГ. Правый лобной обозначен оранжевой точкой. Левый фронтальный обозначен красной точкой. Правая затылочно обозначена желтой точкой. Левая затылочно обозначена синей точкой. Ссылка обозначена черной точкой. (E) Кролик в ограничителе с фотическим стимулятором и установкой зеркальной кабины. Источник света обозначен белой точкой. (F) Краевая ушная вена после того, как ухо кролика было выбрито и вытерто спиртом. (G) Кролик с ангиокатетером надежно заклеен в левой краевой вене уха. Место впрыска пробки обозначено синей точкой. (H) Кролик с лицевой маской, прикрепленной к капнографической трубке Т-образным куском, который содержит односторонний клапан. (I) Схема лицевой маски и Т-фигуры, соединенной с капнографической трубкой. Во время вдыхаемый воздух комнаты способен поступать в Т-образную часть через односторонний клапан (зеленая стрелка). Во время истечения срока годности CO2 покидает Т-кусок, попадая в капнографическую трубку (желтая стрелка). Из-за небольшого количества мертвого пространства очень мало CO2 удерживается в Т-части и, как правило, составляет менее 5 мм рт.ст. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 5
Рисунок 5:Одновременная видео-ЭЭГ-ЭКГ-КАПНОГРАФИЯ-Оксиметрия Кролика. (А)Одновременная видео-ЭЭГ-ЭКГ запись 3 кроликов. (B) Увеличено с учетом одновременной видеозаписи ЭЭГ-ЭКГ с #2 Кролика. (LL: Левая конечность, RA: Правая рука, LA: Левая рука) (C)Одновременная запись капнографии (желтый) и плетизмографии (синий). Измерения, показывающие вдох,СО2,конец приливногоСО2,частоту дыхания, частоту пульса и пульсоксиметрию, включены в рисунок. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 6
Рисунок 6: ЭКГ кролика. (A) Базовая ЭКГ. Провода показаны в стандартной биполярной конфигурации свинца лобной плоскости конечности и в униполярной конфигурации (RA: правая рука, LL: левая конечность, LA: левая рука) с Cz-свинцом на голове в качестве эталона. (B) Преждевременные желудочковые комплексы. (C) Синусовая брадикардия. (D) Синусовая тахикардия. (E)Базовая трассировка ЭКГ кролика с началом волны P, пиком волны P, концом волны P, началом волны QRS, пиком волны QRS, концом волны QRS, высотой сегмента ST, пиком волны T, концем волны T. (F) Измерения ЭКГ. Все измерения проводятся в миллисекундах, за исключением частоты сердечных сокращений, которая находится в ударах в минуту. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 7
Рисунок 7: Базовая ЭЭГ и спектральный анализ. (A) Трассировка ЭЭГ во время базовой регистрации. Спектральныйанализ ЭЭГ показывает, что дельта-волновая активность является доминирующей частотой во всех отведениях. Дельта (δ: до 4 Гц) Тета (θ: 4-8 Гц) волны Альфа (α: 8 -15 Гц) волны Бета (β: 15-32 Гц) волны Гамма (γ: ≥ 32 Гц) волны. Ось Y - это логарифмической мощности спектральная плотность10*log 10(мкВ2/Гц). Электрографические данные с полной полосой пропускания были получены без каких-либо фильтров, но данные отображались с низкочастотным фильтром (= фильтром высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот) с установленным на 120 Гц. Записи видео-ЭЭГ-ЭКГ показаны в дополнительных фильмах 1 и 2. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 8
Рисунок 8: Трассировка ЭЭГ шпинделя сна и спектральный анализ. (A) Отслеживание ЭЭГ во время сна верететен. Спектральныйанализ ЭЭГ показывает наличие дополнительной волны при 12-15 Гц, которая аналогична частоте, связанной со шпинделями сна у человека. Дельта (δ: до 4 Гц) Тета (θ: 4-8 Гц) волны Альфа (α: 8 -15 Гц) волны Бета (β: 15-32 Гц) волны Гамма (γ: ≥ 32 Гц) волны. Ось Y - это логарифмической мощности спектральная плотность10*log 10(мкВ2/Гц). (C) Множественные ЭЭГ-монтажи веретена сна демонстрируют, что они возникают из центра головы (Cz), что согласуется с человеческими выводами. Электрографические данные с полной полосой пропускания были получены без каких-либо фильтров, но данные отображались с низкочастотным фильтром (= фильтром высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот), установленным на 59 Гц.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 9
Рисунок 9: Трассировка вершинных волн и спектральный анализ. (A) ЭЭГ трассировка нескольких вершинных волн. (B)Спектральный анализ вершинных волн не показывает заметной разницы в частоте вершинных волн. Хотя это ожидаемо, потому что визуально частота составляет менее 1 Гц. (C) Множественные ЭЭГ монтажи вершинных волн показывают, что они возникают из центра головы, что согласуется с человеческими находками. Полнополосные электрографические данные были получены без каких-либо фильтров, но данные отображались с низкочастотным фильтром (= фильтр высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот), установленным на 59 Гц. Ось Y - log Power Spectral Density 10 * log10(мкВ2/ Гц). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 10
Рисунок 10:ЭЭГ артефакты, вызванные движением кролика. (А)ЭЭГ во время саккады правого глаза. (B) ЭЭГ во время моргания левого глаза. (C)ЭЭГ во время ритмичного движения носа, которое связано с наличием дыхания. (D)ЭЭГ во время облизывания движения. (E)ЭЭГ во время эпизода, когда кролик вытягивает голову вниз. (F)ЭЭГ при сложных сознательных движениях всего тела. Видео-ЭЭГ этих движений доступны в дополнительных фильмах 3-11. Электрографические данные с полной полосой пропускания были получены без каких-либо фильтров, но данные отображались с низкочастотным фильтром (= фильтром высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот), установленным на 59 Гц.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 11
Рисунок 11: ЭЭГ при фотической стимуляции. (А)Трассировка ЭЭГ во время 3-Гц фотической стимуляции с открытыми глазами кролика. (B)Спектральный анализ 3-Гц фотической стимуляции с пиками при 3 Гц, наблюдаемыми в затылочных отведениях, но не в лобных проводах. Полнополосные электрографические данные были получены без каких-либо фильтров, но данные отображались с низкочастотным фильтром (= фильтр высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот), установленным на 59 Гц. Ось Y - log Power Spectral Density 10 * log10(мкВ2/ Гц). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 12
Рисунок 12:Трассировка ЭЭГ и спектральный анализ тета-всплесков. Тета-всплески периодически наблюдаются во всех отведках ЭЭГ. Частота этих волн составляет около 4-6 Гц. Дельта (δ: до 4 Гц) Тета (θ: 4-8 Гц) волны Альфа (α: 8 -15 Гц) волны Бета (β: 15-32 Гц) волны Гамма (γ: ≥ 32 Гц) волны. Ось Y - это логарифмической мощности спектральная плотность10*log 10(мкВ2/Гц). Полнополосные электрографические данные были получены без каких-либо фильтров, но данные отображались с низкочастотным фильтром (= фильтр высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот), установленным на 59 Гц. Ось Y - log Power Spectral Density 10 * log10(мкВ2/ Гц). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 13
Рисунок 13:Трассировка ЭЭГ и спектральный анализ тета-всплесков большой амплитуды. Тета-всплески большой амплитуды похожи по внешнему виду и частоте на тета-волны, но с большей амплитудой. Быстрое изменение амплитуды делает некоторые из этих волн более резкими. Дельта (δ: до 4 Гц) Тета (θ: 4-8 Гц) волны Альфа (α: 8 -15 Гц) волны Бета (β: 15-32 Гц) волны Гамма (γ: ≥ 32 Гц) волны. Ось Y - это логарифмической мощности спектральная плотность10*log 10(мкВ2/Гц). Полнополосные электрографические данные были получены без каких-либо фильтров, но данные отображались с низкочастотным фильтром (= фильтр высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот), установленным на 59 Гц. Ось Y - log Power Spectral Density 10 * log10(мкВ2/ Гц). Видеозапись ЭЭГ-ЭКГ показана в дополнительном фильме 12. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 14
Рисунок 14:Трассировка ЭЭГ и спектральный анализ полишпийковых волн. Волны Polyspike периодически и одновременно видны во всех отведениях. При спектральном анализе имеется множество гармонических пиков с фундаментальной частотой около 6 Гц. Дельта (δ: до 4 Гц) Тета (θ: 4-8 Гц) волны Альфа (α: 8 -15 Гц) волны Бета (β: 15-32 Гц) волны Гамма (γ: ≥ 32 Гц) волны. Ось Y - это логарифмической мощности спектральная плотность10*log 10(мкВ2/Гц). Полнополосные электрографические данные были получены без каких-либо фильтров, но данные отображались с низкочастотным фильтром (= фильтр высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот), установленным на 59 Гц. Ось Y - log Power Spectral Density 10 * log10(мкВ2/ Гц). Видеозапись ЭЭГ-ЭКГ показана в дополнительном фильме 13. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 15
Рисунок 15:Трассировка ЭЭГ и спектральный анализ низковольтных полиспайковых волн. Низковольтные волны полиспайка похожи на волны полиспайка, но имеют меньшую амплитуду. Спектральный анализ аналогичен анализу полиспайков. Дельта (δ: до 4 Гц) Тета (θ: 4-8 Гц) волны Альфа (α: 8 -15 Гц) волны Бета (β: 15-32 Гц) волны Гамма (γ: ≥ 32 Гц) волны. Ось Y - это логарифмической мощности спектральная плотность10*log 10(мкВ2/Гц). Полнополосные электрографические данные были получены без каких-либо фильтров, но данные отображались с низкочастотным фильтром (= фильтр высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот), установленным на 59 Гц. Ось Y - log Power Spectral Density 10 * log10(мкВ2/ Гц). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 16
Рисунок 16:Трассировка ЭЭГ и спектральный анализ ритмичных гамма-всплесков. Ритмические гамма-всплески в паттерне разрывов наиболее отчетливо видны в передних отведениях. На частотном анализе наблюдается дополнительный пик, наблюдаемый около 50-55 Гц в передних проводах. Дельта (δ: до 4 Гц) Тета (θ: 4-8 Гц) волны Альфа (α: 8 -15 Гц) волны Бета (β: 15-32 Гц) волны Гамма (γ: ≥ 32 Гц) волны. Ось Y - это логарифмической мощности спектральная плотность10*log 10(мкВ2/Гц). Полнопол полоса пропускания электрографических данных была получена без каких-либо фильтров, но отображалась с низкочастотным фильтром (= фильтр высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот), установленным на 120 Гц. Запись видео-ЭЭГ-ЭКГ показана в дополнительном фильме 14. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 17
Рисунок 17:Трассировка ЭЭГ и спектральный анализ постиктальной генерализованной подавления ЭЭГ. Постиктарное генерализованное подавление ЭЭГ с соответствующей частотной гистограммой. Дельта (δ: до 4 Гц) Тета (θ: 4-8 Гц) волны Альфа (α: 8 -15 Гц) волны Бета (β: 15-32 Гц) волны Гамма (γ: ≥ 32 Гц) волны. Ось Y - это логарифмической мощности спектральная плотность10*log 10(мкВ2/Гц). Полнополосные электрографические данные были получены без каких-либо фильтров, но данные отображались с низкочастотным фильтром (= фильтр высоких частот), установленным на 1 Гц, и высокочастотным фильтром (= фильтр нижних частот), установленным на 59 Гц. Ось Y - log Power Spectral Density 10 * log10(мкВ2/ Гц). Запись видео-ЭЭГ-ЭКГ показана в дополнительном фильме 15. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 18
Рисунок 18:Последовательность внезапной смерти после припадка. Один кролик пережил внезапную смерть во время протокола PTZ, и последовательность смерти подробно описана. Электроэнцефалографические проявления обозначены зеленым цветом. Нулевое время — клинический конец припадка. За этим следует постиктальная электроцеребральная тишина (ECS). Дыхательные данные показаны красным цветом и отмечают начало апноэ. Электрокардиографическая информация показана в оттенках синего. Этот кролик испытывал блокаду сердца, множественные тахиаритмии, брадикардию и, в конечном счете, асистолию, на которую указывает черная звезда. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Таблица 1: Шкала судорог для сдержанных кроликов. Увеличение тяжести припадков связано со все более устойчивой и более генерализованной эпилептической двигательной активностью. Примеры видео доступны в дополнительных фильмах 17-22. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить эту таблицу.

Дополнительный фильм 1: Базовая запись видео кролика-ЭЭГ-ЭКГ с включенным светом. После того, как кролик помещается в ограничитель, кролик становится более расслабленным, и можно сделать базовые записи. На видео видно, что кролик не двигается во время этой записи. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 2: Базовая запись видео кролика-ЭЭГ-ЭКГ с выключенным светом. Для проведения эксперимента с фотической стимуляцией необходимо выключить свет в помещении. Выключение света в помещении существенно не влияет на запись ЭЭГ или ЭКГ. Важно отметить, что видеокамера имеет инфракрасный свет, чтобы кролика можно было увидеть в темноте. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 3: Мышечный артефакт от движения левого глаза. Метод, описываемый в данной работе, способен различать мышечный артефакт и эпилептиформные разряды. Хотя эту периодическую волну большой амплитуды можно спутать с припадком, она происходит одновременно с движением левого глаза и, следовательно, с большей вероятностью вызвана мышечной активностью. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 4: Мышечный артефакт от моргания левого глаза. Запись видео-ЭЭГ способна обнаружить моргание глаза на ЭЭГ, а также определить, что оно происходит одновременно с морганием глаза, видимым на видео. Моргание глаз латерализовано на левосторонних ЭЭГ-проводах. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 5: Мышечный артефакт из челюстной мышцы. Видео-ЭЭГ способна обнаружить движение мелких мышц головы и шеи. Видео неоценимо для определения того, что это движение происходит из-за мышц, а не эпилептических выделений из мозга. Как и ожидалось, сигнал, связанный с этим движением, возникает из затылочных выводов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 6: Мышечный артефакт от облизывания. Трассировка ЭЭГ показывает большие ритмичные резкие волны, которые могут быть совместимы с судорожной активностью. Видео демонстрирует, что эти волны вызваны движениями языка и не являются эпилептическими выделениями. Как и ожидалось, сигнал, связанный с этим движением, возникает из затылочных проводов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 7: Мышечный артефакт от движения рта. Новые волны, наблюдаемые в дельта-диапазоне, связаны с движением рта. Важно отметить, что это можно отличить от прерывистого замедления, вторичного по отношению к энцефалопатии, визуализацией движения рта при появлении тета-волн. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 8: Мышечный артефакт от поворота головы. Большое, медленное и преходящее уменьшение амплитуды, наблюдаемое в лобных отведениях, связано с поворотом головы кролика. Важно отметить, что эпилептических выделений, предшествующих движению, нет. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 9: Мышечный артефакт от разгиба главы. Большое, медленное и преходящее увеличение амплитуды наблюдается во всех отведениях, когда кролик поднимает голову. Эпилептические выделения, предшествующие движению, отсутствуют. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 10: Артефакт мышц от сгибания головы. Очень большое снижение амплитуды во всех отведениях наблюдается, когда кролик вытягивает голову вниз. Эпилептические выделения, предшествующие движению, отсутствуют. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 11: Мышечный артефакт из сложного движения. Находясь в ограничительнике, кролик совершает сложное движение, включающее его голову и все тело. Это произошло во время базовой записи, до того, как были даны какие-либо лекарства, вызывающие судороги. Это быстро происходящее движение было зафиксировано как высокая амплитуда и высокочастотный всплеск на ЭЭГ. Кроме того, ритмичные резкие волны, видимые в лобных проводах, обусловлены движением носа, которое можно увидеть синхронным с волнами на видео. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 12: Видео-ЭЭГ с тета-всплесками большой амплитуды. После инъекции PTZ у некоторых кроликов демонстрировались прерывистое замедление ЭЭГ во всех отведениях. Эти аномальные волны обычно не были связаны с движением. Хотя эти всплески волн в тета-диапазоне не типичны для судорожной активности, они связаны с энцефалопатией у людей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 13: Видео-ЭЭГ полиспиков. Резкие волны можно увидеть сразу после инъекции, во время припадка или во время постиктального периода. Эти результаты аналогичны тем, которые обнаружены у людей, и связаны с судорожной активностью. Во время полиспиков правое ухо также замечается подергивание, физическое проявление припадка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 14: Видео-ЭЭГ ритмического гамма-всплеска. Высокочастотные всплески, подобные тем, которые показаны на видео, часто происходят в постиктальном периоде и иногда после подпороговых доз PTZ. Физиологическая причина этих высокочастотных гамма-всплесков неизвестна. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 15: Видео-ЭЭГ постиктальной генерализованной подавления ЭЭГ. В постиктальном периоде, особенно после генерализованного тонико-клонического припадка, часто наблюдается подавление ЭЭГ во всех отведениях. Показано, что отклонения большой амплитуды в постиктальном периоде вызваны мышечным артефактом от миоклонических толчков. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 16: Видео-ЭЭГ электроцеребральной тишины. Это видео демонстрирует высокое отношение сигнал/шум этого метода. При минимальной активности ЭЭГ отсутствует повысительный сигнал от ЭЭГ. Эта специфика важна при определении времени смерти мозга. Кроме того, следует отметить, что часто наблюдается остаточная сердечная функция после того, как наступила смерть мозга. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 17: Видео-ЭЭГ шкалы припадка стадии 0. Шкала судорог предназначена для оценки тяжести двигательных припадков путем определения распространения и продолжительности припадка. На стадии 0 видимой судорожной активности нет, хотя на ЭЭГ могут наблюдаться эпилептические выделения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 18: Видео-ЭЭГ шкалы припадков стадии 1. Стадия 1 шкалы припадков идентифицируется по наличию кратковреместного парциального припадка. Как правило, парциальные припадки ограничиваются головой, а не любой другой частью тела. Это может проявляться в виде рывков одной головкой, подергиваний одного уха или другой кратковременный, неритмической двигательной активности, связанной с эпилептическими разрядами на ЭЭГ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 19: Видео-ЭЭГ шкалы припадков стадии 2. Стадия 2 шкалы припадков идентифицируется неустойчивым генерализованным припадком. Часто все тело подвергается миоклоническому толчку. Это отличается от более поздних стадий отсутствием ритмичности. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 20: Видео-ЭЭГ шкалы захвата стадия 3. Стадия 3 шкалы судорог идентифицируется устойчивым, ритмичным припадком, который ограничен головой с точки зрения двигательных проявлений. Показанный кролик имеет ритмичное подергивание ушей и век. Кролик испытывает короткий миоклонический рывок всего тела, но не прогрессирует до ритмичных подергивания всего тела. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 21: Видео-ЭЭГ шкалы припадков стадии 4. Стадия 4 шкалы судорог идентифицируется устойчивым, ритмичным припадком, который вовлекается все тело. Как видно на видео, тело кролика участвует в миоклонусе, при этом относительно мало движений ушей, глаз и головы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Дополнительный фильм 22: Видео-ЭЭГ шкалы припадков 5 стадии. Заключительная стадия шкалы припадка при выявлении по наличию как тонической, так и клонической фаз припадка. Изначально происходит неорганизованное движение всего тела. За этим следует тоническая стадия, затем клоническая стадия припадка, пока приступ не разрешится. Иногда кролики испытывают внезапную смерть после этой стадии, но редко они умирают после припадка меньшей тяжести. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот фильм.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Эта экспериментальная установка облегчает детальные одновременные видеозаписи и анализы видео-ЭЭГ-ЭКГ-оксиметрии-капнографии у кроликов, особенно в моделях сердечных и/или нейронных заболеваний. Результаты данной статьи показывают, что данный метод способен выявлять судороги и аритмии и дифференцировать их от электрографических артефактов. Ожидаемые результаты были получены при даче кроликам просудорожного вещества, что индуцировало судороги. Данные, полученные из видеозаписей ЭЭГ, можно было дополнительно проанализировать, чтобы дифференцировать произвольные движения по сравнению с возрастающей тяжестью двигательных припадков и электроэнцефалографических аномалий, включая фотическую реакцию вождения, энцефалопатию и эпилептиформные разряды. Различные типы эпилептиформных разрядов были дополнительно охарактеризованы и коррелированы с двигательной активностью. Анализ ЭКГ продемонстрировал метод, который производил высокое отношение сигнал/шум и позволял идентифицировать и количественно оценивать каждый электрический коррелят сердечного цикла. Этот метод также смог обнаружить наличие сердечных аномалий, включая преждевременные желудочковые комплексы, брадикардию, блокаду сердца, тахикардию, тахи-аритмии и асистолию. Разработка надежного метода дальнейшего исследования нейросердечных взаимодействий многосистемных заболеваний обеспечивает важный технологический прогресс, который необходим для лучшего понимания этих заболеваний. Кроме того, мониторинг дыхательной функции с течением времени способствует лучшему пониманию дыхательной недостаточности после судорог и ее вклада в внезапную смерть.

Эта установка также обеспечивает надежную систему для исследований лекарств, таких как тестирование сердечной безопасности. Исследовательские проекты, которые используют эти методы, способны исследовать взаимодействие между нейронными, сердечными и дыхательными проявлениями в режиме реального времени. Хотя было проведено много исследований на сердцах грызунов, результаты в сердце кролика лучше для трансляционных исследований, поскольку экспрессия ионного канала, свойства потенциала действия и показатели ЭКГ аналогичны людям. Поскольку это клинически используемая установка видео-ЭЭГ-ЭКГ, в будущем такая же конструкция может быть применена к крупным млекопитающим, таким как свиньи, собаки или овцы. Кроме того, эта установка записи может быть использована для внутричерепного мониторинга ЭЭГ у свободно движущегося кролика, что позволяет более обширные записи при различных физиологических состояниях, окружающих спонтанные нервно-сердечные события и предшествующие внезапной смерти. Эти методы будут бесценны для выяснения механизма SUDEP и для поиска новых методов лечения, направленных на лечение заболеваний мозга и сердца.

Протокол, представленный в этой статье, имеет много критических шагов, которые необходимо выполнить для получения данных с высоким отношением сигнал/шум. Важно отметить, что перед началом эксперимента кролик должен быть закреплен в ограничителе, чтобы ограничить большие движения тела, которые могут привести к травме позвоночника. Все электроды проверяются на качество сигнала. Если все электроды шумные, то опорный электрод можно заменить для улучшения сигнала. Если одиночные электроды шумные, то этот один электрод должен быть вдавлен глубже в кожу или удален и повторно имплантирован. Во время эксперимента движение кроликов может привести к смещению электродов. Как можно скорее постарайтесь заменить электроды, не препятствуя обзору камеры, чтобы данные все еще могли быть собраны из эксперимента.

Преимущество методологии, изложенной в этом исследовании, заключается в том, что она облегчает исследователю скрининг большого количества животных и является экономически эффективной. У этого протокола есть ограничения. Хотя было проведено мало исследований, чтобы специально изучить физиологическое воздействие сдерживания на кроликов, мы обнаружили, что кролики очень хорошо переносят сдерживание. Многие исследования слуховой системы были проведены на бодрствующих кроликах в легких ограничителях. В этих условиях кролики часами спокойно сидят без каких-либо признаков стресса или дискомфорта39. После того, как их поместили в ограничителю, кролики редко пытаются убежать от ограничителя. Они демонстрируют частоту сердечных сокращений, которая близка к исходному уровню, и часто засыпают, что отмечается наличием веретен сна на ЭЭГ. Кролики не проявляют визуальных, сердечных сокращений или каких-либо других проявлений, чтобы предположить, что они испытывают стресс.

Будущим направлением является разработка системы телеметрической регистрации ЭЭГ и ЭКГ. Это позволило бы просмотреть более детальный анализ во время различных физиологических состояний, обнаружить спонтанные припадки и каскад нервно-сердечных изменений, предшествующих внезапной неожиданной смерти при эпилепсии (SUDEP). Из-за технологических ограничений и относительного отсутствия литературы по ЭЭГ у кроликов представленный метод был разработан первым. Чтобы адаптировать этот метод к свободно перемещающимся кроликам, потребуется непрерывный видеомониторинг, внутрикраниальные имплантаты ЭЭГ и подкожные электроды ЭКГ. Тем не менее, хроническая респираторная капнография не была бы осуществима. В соответствии с институциональными правилами (IACUC) методология предназначена для ≤5-часовых записей в ограничителю. У грызунов принято оценивать порог, динамику и типы судорог с помощью провокационных мер, таких как фебрильный, слуховой, максимальный электрошок, гипервентиляция, лишение сна и вызванные наркотиками судороги16,40,41,42,43. Этот протокол позволит ощустить любую из ранее упомянутых провокационных мер.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgments

Авторы признают, что это исследование было поддержано грантами Американской кардиологической ассоциации, Американского общества эпилепсии и Департамента фармакологии SUNY Upstate.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.9% Sodium Chloride Irrigation, USP - Flexible Container PFIZER (HOSPIRA) 7983-09 Dilutant
10cc Luer Lock syringe with 20G x 1" Needle Sur-Vet SS-10L2025 Used as a flush after drug injection
4x4 gauze sponges Fisher Scientific 22-415-469 Rolled in a tube to splint ear with angiocatheter
Apple Sauce Kirkland 897971 Vehicle for oral medications
Computer Dell Optiplex 5040 Acquisition computer
E-4031 Tocris 1808 Agent known to prolong the QT interval
ECG Electrode RhythmLink RLSND116-2.5 13mm 35-degree bent (0.4 mm diameter) subdermal pin electrodes
EEG Electrode RhythmLink RLSP513 5-twist 13mm straight (0.4mm diameter) subdermal pin electrodes
EEGLAB (2020) Swartz Center for Computational Neuroscience Open Access Can perform spectral analysis of EEG
Ethernet-to-ethernet adapter Linksys USB3G16 Adapter for connecting the camera to the computer
Euthanasia-III Solution Med-Pharmex ANADA 200-280 Contains pentobarbital sodium and phenytoin sodium, controlled substance
Foam padding Generic N/A Reduces pressure applied to the neck of small rabbits by the restrainer in order to prevent the adverse cardiorespiratory effects of neck compression
Heparin Lock Flush Medline EMZ50051240 To maintain patency of angiocatheter
IR Light Bosch EX12LED-3BD-8W Facilitates recordings in the dark
LabChart Pro (2019, Version 8.1.16) ADInstruments N/A ECG Analysis
JELCO PROTECTIV Safety I.V. Catheters, 25 gauge Smiths Medical 3060 Used to catherize marginal ear vein
MATLAB (R2019b, Update 5) MathWorks N/A Required to run EEGLAB
Microphone Sony Stereo ECM-D570P Recording of audible manifestions of seizures
Micropore Medical Tape, Paper, White 3M 1530-1 Used to secure wires and create ear splint
Natus NeuroWorks Natus LC101-8 Acquisition and review software
Pentylenetetrazol (1 - 10 mg/kg always in 1mL volume) Sigma-Aldrich 88580 Dilutions prepared in saline
Photic Stimulator Grass PS22 Stimulator to control frequency, delay, duration, intensity of the light pulses
Plastic wire organizer / bundler 12Vwire.com LM-12-100-BLK Bundle wires to cut down on noise
PS 22 Photic Stimulator Grass Instruments BZA641035 Strobe light with adjustable flash frequency, delay, and intensity
PVC pipe Generic N/A Prevents small rabbits from kicking their hind legs and causing spinal injury
Quantum Amplifier Natus 13926 Amplifier / digitizer
Quantum HeadBox Amplifier Natus 22134 64-pin breakout box
Rabbit Restrainer Plas-Labs 501-TC Various size rabbit restrainers are available. 6" x 18" x 6" in this study.
Rubber pad (booster) Generic N/A Raises small rabbits up in the restrainer to prevent neck compression
SpO2 ear clip NONIN 61000 PureSAT/SpO2
SpO2 sensor adapter NONIN 13931 XPOD PureSAT/SpO2
SRG-X120 1080p PTZ Camera with HDMI, IP & 3G-SDI Output Sony SRG-X120 Impela Camera
Terumo Sur-Vet Tuberculin Syringe 1cc 25G X 5/8" Regular Luer Sur-Vet 13882 Used to inject intravenous medications
Veterinary Injection Plug Luer Lock Sur-Vet SRIP2V Injection plug for inserting the needle for intravenous medication
Webcol Alcohol Prep, Sterile, Large, 2-ply Covidien 5110 To prepare ear vein before catheterization

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kaese, S., et al. The ECG in cardiovascular-relevant animal models of electrophysiology. Herzschrittmacherther Elektrophysiology. 24 (2), 84-91 (2013).
  2. Pogwizd, S. M., Bers, D. M. Rabbit models of heart disease. Drug Discovery Today: Disease Models. 5 (3), 185-193 (2008).
  3. O'Hara, T., Rudy, Y. Quantitative comparison of cardiac ventricular myocyte electrophysiology and response to drugs in human and nonhuman species. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 302 (5), 1023-1030 (2012).
  4. Brunner, M., et al. Mechanisms of cardiac arrhythmias and sudden death in transgenic rabbits with long QT syndrome. Journal of Clinical Investigation. 118 (6), 2246-2259 (2008).
  5. Lengyel, C., et al. Pharmacological block of the slow component of the outward delayed rectifier current (I(Ks)) fails to lengthen rabbit ventricular muscle QT(c) and action potential duration. British Journal of Pharmacology. 132 (1), 101-110 (2001).
  6. Baczko, I., Hornyik, T., Brunner, M., Koren, G., Odening, K. E. Transgenic rabbit models in proarrhythmia research. Frontiers in Pharmacology. 11, 853 (2020).
  7. Rudy, Y., et al. Systems approach to understanding electromechanical activity in the human heart: a national heart, lung, and blood institute workshop summary. Circulation. 118 (11), 1202-1211 (2008).
  8. Zhu, Y., Ai, X., Oster, R. A., Bers, D. M., Pogwizd, S. M. Sex differences in repolarization and slow delayed rectifier potassium current and their regulation by sympathetic stimulation in rabbits. Archives. 465 (6), 805-818 (2013).
  9. Nerbonne, J. M., Nichols, C. G., Schwarz, T. L., Escande, D. Genetic manipulation of cardiac K(+) channel function in mice: what have we learned, and where do we go from here. Circulation Research. 89 (11), 944-956 (2001).
  10. Eckardt, L., et al. Drug-related torsades de pointes in the isolated rabbit heart: comparison of clofilium, d,l-sotalol, and erythromycin. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 32 (3), 425-434 (1998).
  11. Baczko, I., Jost, N., Virag, L., Bosze, Z., Varro, A. Rabbit models as tools for preclinical cardiac electrophysiological safety testing: Importance of repolarization reserve. Progress on Biophysics and Molecular Biology. 121 (2), 157-168 (2016).
  12. Richig, J. W., Sleeper, M. M. Electrocardiography of Laboratory Animals. , Elsevier Inc. (2019).
  13. Edwards, A. G., Louch, W. E. Species-dependent mechanisms of cardiac arrhythmia: A cellular focus. Clinical Medicine Insights. Cardiology. 11, 1179546816686061 (2017).
  14. Salama, G., London, B. Mouse models of long QT syndrome. Journal of Physiology. 578, Pt 1 43-53 (2007).
  15. Zhang, Y., Wu, J., King, J. H., Huang, C. L., Fraser, J. A. Measurement and interpretation of electrocardiographic QT intervals in murine hearts. American Journal of Physiology. Heart and Circulation Physiology. 306 (11), 1553-1557 (2014).
  16. Auerbach, D. S., et al. Altered cardiac electrophysiology and SUDEP in a model of dravet syndrome. PLoS One. 8 (10), 15 (2013).
  17. Aiba, T., Tomaselli, G. F. Electrical remodeling in the failing heart. Current Opinion in Cardiology. 25 (1), 29-36 (2010).
  18. Auerbach, D. S., et al. Genetic biomarkers for the risk of seizures in long QT syndrome. Neurology. 87 (16), 1660-1668 (2016).
  19. Anderson, L. L., et al. Antiepileptic activity of preferential inhibitors of persistent sodium current. Epilepsia. 55 (8), 1274-1283 (2014).
  20. Johnson, J. N., et al. Identification of a possible pathogenic link between congenital long QT syndrome and epilepsy. Neurology. 72 (3), 224-231 (2009).
  21. Devinsky, O., Hesdorffer, D. C., Thurman, D. J., Lhatoo, S., Richerson, G. Sudden unexpected death in epilepsy: epidemiology, mechanisms, and prevention. Lancet Neurology. 15 (10), 1075-1088 (2016).
  22. Bagnall, R. D., et al. Exome-based analysis of cardiac arrhythmia, respiratory control, and epilepsy genes in sudden unexpected death in epilepsy. Annals in Neurology. 79 (4), 522-534 (2016).
  23. Frasier, C. R., et al. Channelopathy as a SUDEP biomarker in dravet syndrome patient-derived cardiac myocytes. Stem Cell Reports. 11 (3), 626-634 (2018).
  24. Glasscock, E. Genomic biomarkers of SUDEP in brain and heart. Epilepsy and Behavior. 38, 172-179 (2014).
  25. Olejniczak, P. Neurophysiologic basis of EEG. Journal of Clinical Neurophysiology. 23 (3), 186-189 (2006).
  26. Gastaut, H., Hunter, J. An experimental study of the mechanism of photic activation in idiopathic epilepsy. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 2 (3), 263-287 (1950).
  27. Fisher, R. S., et al. Photic- and pattern-induced seizures: A review for the Epilepsy Foundation of America Working Group. Epilepsia. 46 (9), 1426-1441 (2005).
  28. Specchio, N., et al. Diagnosing photosensitive epilepsy: fancy new versus old fashioned techniques in patients with different epileptic syndromes. Brain Development. 33 (4), 294-300 (2011).
  29. Kasteleijn-Nolst Trenite, D., et al. Methodology of photic stimulation revisited: updated European algorithm for visual stimulation in the EEG laboratory. Epilepsia. 53 (1), 16-24 (2012).
  30. Mishra, V., Gautier, N. M., Glasscock, E. Simultaneous video-EEG-ECG monitoring to identify neurocardiac dysfunction in mouse models of epilepsy. Journal of Visualized Experiments. (131), e57300 (2018).
  31. Green, J. D., Maxwell, D. S., Schindler, W. J., Stumpf, C. Rabbit EEG "theta" rhythm: Its anatomical source and relation to activity in single neurons. Journal of Neurophysiology. 23 (4), 403-420 (1960).
  32. Petersen, J., Diperri, R., Himwich, W. A. The comparative development of the EEG in rabbit, cat and dog. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 17, 557-563 (1964).
  33. Strain, G. M., Van Meter, W. G., Brockman, W. H. Elevation of seizure thresholds: a comparison of cerebellar stimulation, phenobarbital, and diphenylhydantoin. Epilepsia. 19 (5), 493-504 (1978).
  34. Cheng, Y., et al. Effectiveness of retigabine against levobupivacaine-induced central nervous system toxicity: A prospective, randomized animal study. Journal of Anesthesia. 30 (1), 109-115 (2016).
  35. Nascimento, F. A., et al. Pulmonary and cardiac pathology in sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). Epilepsy and Behavior. 73, 119-125 (2017).
  36. Buchanan, G. F. Impaired CO2-Induced Arousal in SIDS and SUDEP. Trends in Neuroscience. 42 (4), 242-250 (2019).
  37. Van Egmond, P., Binnie, C. D., Veldhuizen, R. The effect of background illumination on sensitivity to intermittent photic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 48 (5), 599-601 (1980).
  38. Harding, G. F., Fylan, F. Two visual mechanisms of photosensitivity. Epilepsia. 40 (10), 1446-1451 (1999).
  39. Kuwada, S., Stanford, T. R., Batra, R. Interaural phase-sensitive units in the inferior colliculus of the unanesthetized rabbit: effects of changing frequency. Journal of Neurophysiology. 57 (5), 1338-1360 (1987).
  40. Kalume, F., et al. Sudden unexpected death in a mouse model of Dravet syndrome. Journal of Clinical Investigation. 123 (4), 1798-1808 (2013).
  41. Xiang, C., et al. Threshold for maximal electroshock seizures (MEST) at three developmental stages in young mice. Zoology Research. 40 (3), 231-235 (2019).
  42. Ross, K. C., Coleman, J. R. Developmental and genetic audiogenic seizure models: behavior and biological substrates. Neuroscience and Biobehavior Reviews. 24 (6), 639-653 (2000).
  43. Faingold, C. L., Randall, M., Tupal, S. DBA/1 mice exhibit chronic susceptibility to audiogenic seizures followed by sudden death associated with respiratory arrest. Epilepsy and Behavior. 17 (4), 436-440 (2010).

Tags

Медицина выпуск 169 электроэнцефалограмма неврология судороги электрокардиограмма сердце аритмия оксиметрия капнография апноэ внезапная смерть СУДЕП кролик
Мультисистемный мониторинг для выявления судорог, аритмий и апноэ у сознательных сдерживаемых кроликов
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bosinski, C., Wagner, K., Zhou, X.,… More

Bosinski, C., Wagner, K., Zhou, X., Liu, L., Auerbach, D. S. Multi-system Monitoring for Identification of Seizures, Arrhythmias and Apnea in Conscious Restrained Rabbits. J. Vis. Exp. (169), e62256, doi:10.3791/62256 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter