通过脑电图记录自由活动幼鼠的诱发癫痫发作

摘要

来源：Huo, Q. 等。利用一种新方法记录自由活动新生大鼠的脑电图。J. Vis. Exp. (2017)

该视频展示了从诱发癫痫发作的幼鼠中记录脑电图（EEG）信号的过程。取一只自由活动的、已植入电极并连接至数据采集系统的幼鼠，给予神经毒素以诱发癫痫发作，并通过脑电图信号监测其产生的电爆发活动。

方案

所有涉及动物模型的操作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. 电极制备（图1A-C）

注意： 计算机针脚接口是通信设备中信号接口的一部分，仅由带插针的触点构成。它包含一个可插入雌性连接器的雄性连接器。

1. 借助镊子小心地将公头针和母头针从计算机针脚位置分离（图1A），将公头针与母头针连接在一起形成电极，并涂上氰基丙烯酸酯以形成牢固的粘合（图1C）。
2. 将电极放入盛有蒸馏水的烧杯中，置于超声波清洗器中清洗10分钟。随后转移至45 °C的干燥烘箱中干燥30分钟，并用紫外线（UV）照射30分钟对电极进行灭菌。

2. 手术步骤（图1D-F）

1. 准备灭菌的手术器械和立体定位仪。使用异氟烷麻醉剂（2.5%）与空气混合对新生大鼠幼崽进行麻醉。当幼崽进入深度麻醉状态后，将异氟烷浓度调整至1.0%。手术前实施尾部或足趾夹捏，以确认麻醉深度适当。
2. 将幼鼠的耳棒插入耳道并轻轻固定，以立体定位仪固定幼鼠头部。
   注意： 不要过度拧紧耳杆，因为新生鼠的颅骨非常柔软。
3. 使用70%乙醇喷洒所有器械，以维持无菌手术区域。用手术刀在头部做一个15 mm的切口。用镊子轻轻从四个角将头皮从中线处拉开。在皮下放置一些浸有生理盐水的棉球，以保持切口充分敞开图1D).
4. 在颅骨上找到前囟和人字缝点，并用铅笔标记。使用注射器针头（26 G）在前额叶皮层（PFC）和海马区各钻两个颅骨孔。
   注意： 前额叶皮层位于颅骨缝合点后方 +1.8 mm，中线外侧 -0.5 mm 处，而海马位于颅骨缝合点前方 -2.0 mm，中线两侧 ±0.5 mm 处（图1D 和 E电极插入深度不应超过皮层表面以下2 mm，以尽量减少脑组织损伤。
5. 使用镊子夹持电极，将参考电极和记录电极分别插入前额叶皮层（PFC）和海马。在电极周围涂抹红霉素软膏，以预防可能的感染。使用氰基丙烯酸酯将电极固定。
6. 准备牙科丙烯酸水泥，使其具有黏稠的胶状稠度。将牙科水泥涂抹于电极及颅骨其余部位，完全覆盖。
   注意： 在应用牙科水泥之前，彻底干燥颅骨。
7. 将5%的苦味酸涂抹在电极上以保护电极。
   注意： 整个操作过程应在生物安全柜中进行，以保持无菌条件。
8. 将动物从立体定位仪中取出，皮下注射 300 µL 10% 葡萄糖。将其置于加热垫上以恢复。确保动物体温维持在 37 °C 并能够自主活动即， 完全恢复）。术后镇痛给予腹腔注射布托啡诺（0.05 mg/kg）。
   注意： 在动物恢复足够意识（即正常行为和活动能力）之前，不得使其无人看管。
9. 待幼崽恢复意识后，将其放回母鼠所在的饲养笼中。等待两天，直至动物完全恢复。

3. 脑电图记录

1. 完全恢复后，将幼鼠颅骨上植入的电极连接至其笼内的放大器。将放大器连接至模数转换器，并将转换器连接至计算机；连接线应小心处理，避免缠绕。
2. 在数据采集单元上选择至少 10,000 Hz 的采样率进行记录（发射器的带宽为 1–100 Hz）。确保数据被正确采样。
3. 获得基线记录后，通过腹腔注射红藻氨酸（KA，2 mg/kg）以诱导幼鼠癫痫发作。KA 注射后 15 分钟，观察并记录癫痫样放电。KA 诱导的发作通常表现为躯体性发作。
   注意： 强直性发作持续时间约为 15.2 ± 0.9 秒，癫痫发作总持续时间约为 62 ± 5 秒。通过腹腔注射水合氯醛（400 mg/kg）可预防新生大鼠的癫痫发作。
4. 保存数字化数据，并使用信号处理软件包（如 spike2）进行分析。通过功率谱分析揭示新生鼠脑电图信号中不同频率成分的功率水平。通过计算 1 至 100 Hz（脑电图频段）范围内的均方根振幅，得出 1 分钟时间窗内的功率值。

结果

图1：手术植入流程示意图。（A）微型计算机插针。（B）雌性插针（左）与雄性插针（右）。标尺用于测量雌性插针的长度。（C）连接后的雌性与雄性插针。（D）暴露的颅骨。1号位点为参考电极位置，2号为前囟（Bregma），3号和4号为记录位点，5号为后囟（Lambda）。（E）电极植入示意图。1号为参考电极，3号和4号为记录电极。（F）术后恢复的大鼠幼崽（P9）。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
计算机引脚
镊子	得力集团有限公司
502 瞬干胶	得力集团有限公司	7144
干燥箱	博迅	GZX-9140MBE
异氟烷	RWD 生命科学	902-0000-522
立体定位仪	RWD 生命科学	900-0068-507
麻醉装置	RWD 生命科学	902-0000-510
恒温加热装置	哈佛仪器	K 024509
放大器型号 3000	A-M Systems	61558
Micro1401 模数转换器	剑桥电子设计有限公司	4383	数据采集单元
Spike2	剑桥电子设计有限公司