يمكنك استخراج نماذج الاستيلاء على حدة بنجاح تذكرنا الأحداث إيكتال التي لوحظت في للالكهربائي (EEG) للأفراد التي تعاني من الاستيلاء على اليكتروجرافيك التواقيع. الباحثين استخدام هذه الأحداث مثل إيكتال (يشار إليها هنا 'أحداث ictal') كالأمهات البديلات للاستيلاء على حدث1. سريرياً، كأحداث ictal وكيل موثوق بها للاستيلاء على الأحداث منذ المضبوطات هي اضطراب عصبي التي تنشأ من الدماغ. في وحدة مراقبة الصرع، أطباء الأعصاب تعتمد على الكشف عن الأحداث ictal للتأكد من منطقة ابيليبتوجينيك في الدماغ وعزلها لاستئصال2. في وحدة العناية المركزة، رصد الأطباء النشاط ictal تقييم ما إذا كان أي نشاط حجز تصر على المرضى مخدراً3. السيطرة على المضبوطات لا يزال يتعين قضية التي تمثل تحديا للمجتمع الطبي، كما أن 30% مرضى الصرع المقاومة للأدوية لأن الأدوية المتوفرة4،5، و 10 في المائة من الحالات الطبية التي تنطوي على مضبوطات المخدرات التي يسببها لا يستجيب ل العلاج القياسي3. وهذا يعرض يشكل مصدر قلق للمجتمع، كما المنظورة هو 10 في المائة سكان أمريكا تعاني من الاستيلاء على الأحداث في حياتهم و 3% ومن المتوقع وضع الصرع6.
دراسة المضبوطات في نماذج الصرع المزمن هو مكلفة وشاقة، وغالباً ما يستغرق شهورا لإعداد7. كما أن من الصعب إجراء التسجيلات الكهربية في الانتقال بحرية الحيوانات. التجارب السريرية البشرية تواجه قضايا مماثلة، فضلا عن تعقيدات إضافية تتصل بموافقة المريض، تقلب في خلفيات المشاركين و اعتبارات أخلاقية وتشارك8. من ناحية أخرى، نماذج الاستيلاء على حدة، مواتية لأنها ملائمة لإعداد نسبيا وفعالة من حيث التكلفة، وقادرة على توليد كميات كبيرة من الأحداث ictal لدراسة9. بالإضافة إلى ذلك، تم إصلاح الأنسجة في وضع مستقر، حتى الظروف تعتبر مثالية لإجراء التسجيلات الكهربية اللازمة لدراسة ديناميات الاستيلاء والفسيولوجيا المرضية الأساسية ذات الصلة. نماذج الاستيلاء على حدة تظل مواتية أكثر من نماذج في السيليكون (الكمبيوتر) نظراً لأنها تعتمد على المواد البيولوجية ويتألف من شبكة الخلايا العصبية المكونة للدماغ مع جميع العوامل الكامنة والربط متشابك، وأن لم يتم القبض على باستخدام الكمبيوتر حتى أكثر تفصيلاً ونماذج10. هذه الميزات لجعل نماذج الحادة الاستيلاء على وشك أن تكون فعالة في الكشف عن العلاجات المضادة مصادرة المحتملة وجعل النتائج الأولية قبل دفع لهم لإجراء مزيد من التحقيقات في نماذج الصرع المزمن والتجارب السريرية.
بشكل عام، نماذج الاستيلاء الحادة مستمدة من أنسجة المخ المعتادة التي قد تعرض لظروف فرط منفعل. للحث على أحداث ictal ذات الصلة سريرياً في أنسجة المخ السليمة، من المهم أن نفهم أن الدماغ يعمل على النحو الأمثل في حالة حرجة11 متوازنة12فيها الإثارة (ه) وتثبيط (ط). حدوث اضطراب في ه--أنا التوازن يمكن أن يؤدي إلى فرط منفعل الاستيلاء على الدولة التي تتسبب في أحداث إيكتال. وبناء على ذلك، ضمن هذا الإطار المفاهيمي، هناك اثنين من الاستراتيجيات الرئيسية لتوليد أحداث ictal شرائح المخ (في المختبر) أو في الأعمال التحضيرية للجامعة في الدماغ (في فيفو): زادت أو انخفضت تثبيط ("إزالة التثبيط") الإثارة ("غير-إزالة التثبيط"). بيد أن الأحداث ictal مرتبة عالية وتزامن الأحداث التي تتطلب تأثير إينتيرنيورونس جابايرجيك الانسجام في نشاط شبكات عصبونية13،14. ولهذا السبب، نماذج غير إزالة التثبيط هي الأكثر فعالية لتوليد الأحداث إيكتال في الشبكات العصبية معزولة، مثل في في المختبر شريحة الدماغ15، بينما في المختبر نماذج إزالة التثبيط يؤدي عادة إلى النتوءات النشاط تذكر النتوءات الشبيهة إينتيريكتال. وعلاوة على ذلك، ضمن هذا الإطار المفاهيمي، حدث أثناء مزامنة لحظة يمكن أن تؤدي إلى أيضا موثوق حدث إيكتال16. وفي الواقع، حدث ictal يمكن أن تحدثها أي اضطراب طفيف المطبقة على الجهاز العصبي17 عندما يكون في نقطة انتقال ("التشعب") حالة حرجة18. تقليديا، كانت هذه الاضطرابات الناجمة عن التحفيز الكهربائي. لكن التطورات الأخيرة التي أوبتوجينيتيكس في علم الأعصاب، يوفر الآن استراتيجية أكثر أناقة لحمل الدولة الحيوية انتقالات16.
الطرق الموضحة في هذه الورقة لشرح كيفية توليد أحداث ictal على الطلب في نماذج الاستيلاء الحادة في المختبر (الخطوة 1 من البروتوكول) ودراسات في فيفو (الخطوة 2 من البروتوكول). أنها تنطوي على اختيار منطقة الدماغ والاستيلاء على أسلوب الحث ونوع الدراسة والأنواع؛ ومع ذلك، سينصب على اختيار نموذج حادة 4-AP القشرية الاستيلاء الموصى بها بسبب متعددة الاستعمالات في مجموعة متنوعة واسعة من أنواع الدراسة. يقوم نموذج الاستيلاء على 4-AP الحادة في المختبر على بروتوكول قياسي لإعداد شرائح الدماغ عالية الجودة للتسجيلات الكهربية وتصوير الدراسات19. قد استخدمت فعلا هذه البروتوكولات لجعل الشرائح في المختبر الدماغ الاكليلية من قشرة سوماتوسينسوري والحركية للفئران16،البشر و20 21. تعديلات لتوليد الأحداث إيكتال في هذه الأنواع من شرائح المخ سابقا ثبتت16 والتفاصيل الكاملة موصوفة في بروتوكول أدناه. نموذج 4-AP القشرية الاستيلاء الحادة في فيفو يستند إلى بروتوكول قياسي لإعداد اوديما للتصوير الدراسات22. التعديل أن أي إطار (الشريحة الزجاجية) مثبت بعد اوديما. بدلاً من ذلك، وكلاء بروكونفولسانت (4-أ فب) تطبق موضعياً على قشرة المكشوفة للحث على أحداث ictal بينما الحيوان تحت التخدير العام. على حد علمنا، كان لدينا فريق الأول من وضع هذا الحاد في فيفو الاستيلاء القشرية النموذجي في الفئران16،23. الحاد في فيفو الاستيلاء القشرية 4-AP نموذج إعداد من الفئران الكبار وضعت استكمالا لنموذج شريحة في المختبر من نسيج الأحداث. النسخ المتماثل للنتائج التي توصل إليها في نموذج الحجز الكبار في فيفو يساعد على تعميم النتائج المستخلصة من نماذج شريحة بمعالجة الشواغل الكامنة فيما يتعلق بالشروط غير الفسيولوجية شريحة الدماغ 2D (مقابل ثلاثي الجامعة في الدماغ الهيكل) والاختلافات الفسيولوجية بين الأحداث والبالغين الأنسجة.
ويتضح طريقة بدء الحدث إيكتال عند الطلب باستخدام أما نفث العصبية مع استراتيجيات بيكوسبريتزير أو أوبتوجينيتيك. على حد علمنا، مجموعتنا هو الأول من بدء الأحداث إيكتال في الأنسجة البشرية باستخدام أجهزة الإرسال العصبية عبر بيكوسبريتزير16. استراتيجيات أوبتوجينيتيك، من سلالة الفئران C57BL/6 سلالة التقليدية المستخدمة للتعبير عن المتسلسلات. التعبير عن تشانيلرهودوبسين-2 (ChR2) في إينتيرنيورونس جابايرجيك أو جلوتاماتيرجيك الخلايا الهرمية سيوفر القدرة الاختيارية على توليد أحداث ictal على الطلب مع نبضات خفيفة قصيرة. سلالات الفئران أوبتوجينيتيك مناسبة تشمل متغير C57BL/6 المتاحة تجارياً التي تعرب عن ChR2 في إينتيرنيورونس، أما باستخدام الماوس حويصلية غابا الناقل بروموتور (فجأت)24، أو الخلايا الهرمية، باستخدام مستضد خلايا الغدة الصعترية الماوس 1 مروج (Thy1)25. هذه الفئران ChR2 فجأت و Thy1-ChR2 المتاحة تجارياً تتيح الفرصة لتنشيط الخلايا العصبية جابايرجيك أو الخلايا العصبية جلوتاماتيرجيك، على التوالي، في اللحاء الجديد مع الأزرق (470 nm) الضوء. القدرة على توليد أحداث ictal على الطلب في نماذج الاستيلاء الحاد يمكن أن تقدم فرصاً جديدة دراسة ديناميات الشروع في ضبط وتقييم كفاءة العلاجات المضادة الاستيلاء المحتملة.