兔模型中的间歇性光刺激：一种诱导癫痫发作并同步记录多系统参数的技术

摘要

来源：Bosinski, C.，等。清醒束缚兔癫痫发作、心律失常和呼吸暂停的多系统监测。J. Vis. Exp. (2021)。

在本视频中，我们展示了一种在兔模型中诱发癫痫发作时，同步记录视频-脑电图-心电图-二氧化碳图-血氧饱和度数据的方法。

方案

所有涉及动物模型的实验程序均已通过当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会的审核。

1. 光刺激实验

1. 在兔子眼前 30 cm 处、与兔眼水平位置放置一个带有圆形反射器的光源，闪光强度设置为最大值（16 坎德拉）。光源位置由一个白点表示 图1E.
   注意： 应使用光线昏暗的房间以诱发光敏感反应。
2. 作为兔子'兔子的眼睛位于头部两侧而非像人类一样位于前方，因此需在兔子两侧各放置一面镜子，并在兔子后方放置一面镜子，以使光线进入兔子眼中's 眼睛。
   注意： 一面高度 ≥ 20 cm、长度 ≥ 120 cm 的平面镜在兔子周围形成一个三角形围栏，以确保闪光能够进入兔子眼中's 眼睛中所见，如 图1E.
3. 将光源连接至具有可调节速率、强度和持续时间的控制器。
4. 使用具备红光和红外记录功能的相机进行视频录制。
5. 让兔子在睁眼状态下暴露于每种频率30秒，然后用外科口罩遮盖其面部，模拟或引起在每种频率下闭眼，持续另外30秒。
   注意： 既往研究表明，闭眼是诱发光敏感性癫痫发作最具激发性的动作。此外，10%的光敏感患者仅在闭眼状态下才表现出脑电图异常。临床上可通过观察头部及全身肌阵挛性抽动、阵挛或强直状态来识别癫痫发作。脑电图记录需更全面地分析其与运动表现之间的电生理相关性（如棘波、多棘波及节律性放电），以明确诊断癫痫样放电活动。对于脑电图因肌电伪迹干扰或出现癫痫源性不明确的波形而难以判读的运动事件，应由癫痫专科医生进行复核确认。
6. 将光刺激器频率以2 Hz为步长，从1 Hz逐步增加至25 Hz。然后执行相同的光刺激程序，但此次将频率以5 Hz为步长，从60 Hz逐步降低至25 Hz。
   注意： 如果兔子出现癫痫发作，应立即停止实验。继续监测兔子30分钟，随后将其送回饲养室，并在接下来的3小时内每1小时监测一次，直至完全恢复。然而，如果光刺激诱发了光阵发性反应，则跳过剩余的升频过程，转而从60 Hz开始降频重复刺激序列，直至再次出现光阵发性反应。这有助于确定光刺激的上限和下限阈值。由于光阵发性反应在光刺激停止后会立即终止，因此无需等待。若无法确定是否发生了光阵发性反应，可在延迟10秒后重复该频率刺激。
7. 实验结束后，移除兔的脑电图（EEG）和心电图（ECG）导联，并将其送回饲养笼，由饲养人员进行常规护理。

结果

图1： 连接设备的兔。(A) 心电图（ECG）电极位置，左前肢由黄色点表示，右前肢由白色点表示，左后肢由红色点表示，右后肢前方的接地电极由绿色点表示。(B) 固定在束缚器中的兔，已连接心电图和脑电图（EEG）电极。(C) 幼兔置于经过适当改装的束缚器中，以适应体型较小的兔，包括兔身下的增高垫、颈部泡沫垫和切割后的PVC管。(D) 固定在束缚器中的兔，显示脑电图电极位置，右额部由橙色点表示，左额部由红色点表示，右枕部由黄色点表示，左枕部由蓝色点表示，参考电极由黑色点表示。(E) 固定在束缚器中的...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
计算机	Dell	Optiplex 5040	数据采集计算机
心电电极	RhythmLink	RLSND116-2.5	13毫米35度弯曲（0.4毫米直径）皮下针状电极
脑电电极	RhythmLink	RLSP513	5股绞合13毫米直型（0.4毫米直径）皮下针状电极
EEGLAB (2020)	Swartz计算神经科学中心	开放获取	可进行脑电图谱分析
以太网转以太网适配器	Linksys	USB3G16	用于连接相机与计算机的适配器
泡沫垫	通用	N/A	减轻固定装置对小型兔颈部施加的压力，以防止颈部受压引起的不良心肺效应
红外光源	Bosch	EX12LED-3BD-8W	便于在黑暗环境中进行记录
LabChart Pro (2019, 版本 8.1.16)	ADInstruments	N/A	心电图分析
MATLAB (R2019b, Update 5)	MathWorks	N/A	运行EEGLAB所必需
麦克风	Sony Stereo	ECM-D570P	记录癫痫发作时可听见的表现
美纹医用胶带，纸质，白色	3M	1530-1	用于固定导线并制作耳部夹板
Natus NeuroWorks	Natus	LC101-8	数据采集与回放软件
光刺激器	Grass	PS22	可调节光脉冲频率、延迟、持续时间和强度的刺激器
塑料线缆整理器/捆扎器	12Vwire.com	LM-12-100-BLK	捆扎导线以减少噪声干扰
PS 22 光刺激器	Grass Instruments	BZA641035	闪光频率、延迟和强度可调的闪光灯
聚氯乙烯管	通用	N/A	防止小型兔后肢踢蹬造成脊柱损伤
Quantum放大器	Natus	13926	放大器/数字化仪
Quantum HeadBox放大器	Natus	22134	64针接线分线盒
兔固定装置	Plas-Labs	501-TC	提供多种尺寸的兔固定装置。本研究中使用尺寸为6" x 18" x 6"。
橡胶垫（增高层）	通用	N/A	抬高小型兔在固定装置中的位置，以防止颈部受压
SpO2耳夹	NONIN	61000	PureSAT/SpO2
SpO2传感器适配器	NONIN	13931	XPOD PureSAT/SpO2
SRG-X120 1080p PTZ相机，带HDMI、IP & 3G-SDI输出	Sony	SRG-X120	Impela相机