Name: 癫痫Electrocorticograms（ECoGs）的操作，并睡在针刺大鼠和小鼠 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-12-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 6 s
Description: 学习在大鼠和小鼠模型中通过电皮层图记录评估癫痫发作与睡眠模式的方法。本研究展示针刺干预对癫痫及睡眠的影响，为神经科学研究提供可靠的实验框架。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究工作由科技部（MOST）资助，项目编号为MOST104-2410-H-002-053和NSC99-2320-B-002-026-MY3。本稿件由具有专业文件修改经验的Brian Chang先生进行编辑和校对。

所有实验方案均经中国台湾大学机构动物照护与使用委员会（IACUC）批准。
1. 用于植入皮层脑电图电极、肌电图电极、脑部热敏电阻及注射导向套管的立体定位手术
<ol>
	<li>大鼠（250 - 350 g，6至8周龄Sprague-Dawley大鼠）
	<ol>
		<li>通过腹腔注射50 mg/kg zoletil麻醉大鼠。通过捏压后肢足掌无反应来确认麻醉深度合适。涂抹眼膏，剃除毛发，并用聚维酮碘溶液和75%乙醇对皮肤进行消毒。注射抗生素（青霉素G）以预防感染。</li>
		<li>准备手术刀、剪刀、止血钳、纱布和电凝器用于手术。通过高压灭菌器对手术器械和纱布进行灭菌，电凝器则用75%乙醇消毒。</li>
		<li>将耳杆插入耳道，并将大鼠固定于立体定位仪上。</li>
		<li>使用手术刀沿两耳之间向尾侧延伸的中线在颅骨上做一个约2 cm的正中切口。用止血钳夹住皮瓣以暴露颅骨，并用手术刀去除颅骨表面的组织。</li>
		<li>使用旋转工具在颅骨上钻八个孔（F1、F2、P1、P2、O1、O2、R1和R2），每个孔直径约0.7 mm。将八个皮层脑电图（ECoG）电极分别拧入左右半球的额叶、顶叶、枕叶及小脑。这些电极用于局灶性癫痫的检测。
		<ol>
			<li>记录电极的定位坐标如下：额叶（F1和F2）：前囟前2.0 mm，中线旁2.5 mm；顶叶（P1和P2）：前囟前-2.0 mm，中线旁3.0 mm；枕叶（O1和O2）：前囟前-5.5 mm，中线旁3.0 mm。</li>
			<li>将两个参考电极（R1和R2）置于小脑区域（前囟前-11.0 mm，中线旁4.0 mm）。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>在另一组大鼠中，钻三个孔，并在右侧额叶（F2）和顶叶（P2）皮层上放置两个螺钉式脑电图（EEG）电极，坐标同步骤1.1.5.1所述。在左侧小脑（R1）放置第三个EEG电极，作为接地电极以减少信号伪迹。这些电极用于确认全面性癫痫发作并分析觉醒状态分期。</li>
		<li>分离颈部皮肤和肌肉，并将两个肌电图（EMG）电极插入颈部肌肉中。</li>
		<li>在颅骨上再钻一个孔，将微注射导管插入左侧杏仁核中央核（CeA）（前后位AP：前囟前2.8 mm；内外侧位ML：4.2 mm；背腹位DV：相对于前囟7.8 mm）。坐标参考Paxinos和Watson大鼠脑图谱10。</li>
		<li>在颅骨上钻一个较大孔（直径1.6 mm），将校准过的30 kV热敏电阻置于顶叶皮层表面，之后用牙科水泥固定，用于监测大鼠皮层温度。</li>
		<li>出现出血时，使用纱布和电凝器止血。</li>
		<li>将来自ECoG电极和EMG电极的绝缘导线引至基座，并将热敏电阻连接至悬吊装置。使用牙科丙烯酸树脂将基座和导管固定于颅骨上。</li>
		<li>切口局部涂抹Polysporin（硫酸多粘菌素B/锌杆菌肽）以预防感染。术后一周内，在饮水中给予动物布洛芬和青霉素G。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>小鼠（20 - 30 g，6至8周龄C57BL/6小鼠）
	<ol>
		<li>通过腹腔注射50 mg/kg zoletil麻醉小鼠，并通过捏压后肢足掌无反应确认麻醉深度合适。涂抹眼膏。剃除毛发后，用聚维酮碘溶液和75%乙醇对皮肤进行消毒。注射抗生素（青霉素G）以预防感染。</li>
		<li>将耳杆插入耳道，并将小鼠固定于立体定位仪上。</li>
		<li>使用手术刀沿两耳之间向尾侧延伸的中线在颅骨上做一个约1.5 cm的正中切口。用止血钳夹住皮瓣以暴露颅骨，并用手术刀去除颅骨表面的组织。</li>
		<li>使用手术剪在颅骨上刺两个小孔，并将两个导线式皮层脑电图（ECoG）电极分别置于右侧额叶（F2：前囟前+2.0 mm，中线旁+1.5 mm）和左侧顶叶（P1：前囟前-3.0 mm，中线旁-2.5 mm）。</li>
		<li>分离颈部皮肤和肌肉，并将两个肌电图（EMG）电极插入颈部肌肉中。</li>
		<li>将来自导线式ECoG电极和EMG电极的绝缘导线连接至母端接头和2.54 mm连接器，然后使用牙科丙烯酸树脂将其固定于颅骨上。</li>
		<li>切口局部涂抹Polysporin（硫酸多粘菌素B/锌杆菌肽）以预防感染。术后一周内，在饮水中给予动物布洛芬和青霉素G。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>所有动物在开始实验前需恢复7天。</li>
	<li>将大鼠或小鼠单独饲养于隔离房间内的独立记录笼中，室温维持在23 ± 1 °C，光照-黑暗（L:D）节律控制为12:12小时循环（40 W × 4管照明）。自由提供食物和饮水ad libitum。</li>
	<li>术后一周，通过悬吊装置将ECoG、EMG和热敏电阻连接至放大器，开始记录。</li>
</ol>
2. 局灶性颞叶癫痫、癫痫持续状态及自发性复发性癫痫的建立
<ol>
	<li>对于大鼠
	<ol>
		<li>使用微量注射泵，通过注射导向套管向左侧杏仁中央核（CeA）注入0.5 µL的匹罗卡品（2.4 mg/µL），注射速率设定为0.2 µL/min，以诱导局灶性颞叶癫痫（TLE）。</li>
		<li>腹腔注射匹罗卡品300 mg/kg，以诱导伴有反复癫痫持续状态的全面性癫痫。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>对于小鼠
	<ol>
		<li>在特定的ZT时间点每隔一天腹腔给予戊四氮（PTZ）（0.035 mg/g小鼠体重），连续注射五次可导致自发性且反复发作的全面性癫痫的发生。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>对于大鼠和小鼠
	<ol>
		<li>将ECoG信号放大5,000倍，并对0.1至40 Hz之间的模拟信号进行带通滤波。</li>
		<li>使用A/D转换板以128 Hz的采样率将模拟ECoG信号转换为数字信号。</li>
		<li>使用软件进行视觉评分，分析癫痫发作的起始时间和持续时间，并测量时间尺度以表示发作持续时间。</li>
		<li>根据出现振幅大于2 mV且持续时间超过30 s的癫痫样尖峰波来定义ECoG癫痫13。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 觉醒状态的分类
<ol>
	<li>对于大鼠
	<ol>
		<li>根据12秒记录时段内获取的ECoG、EMG、脑温及运动参数，确定清醒状态。术后一周通过套管将ECoG、EMG和热敏电阻连接至放大器，开始记录。根据步骤3.1.5 - 3.1.7，使用自行开发的软件对状态进行评分。</li>
		<li>使用红外运动探测器测量运动活动，每1秒对信号进行一次积分，并存储信号。</li>
		<li>测量皮层温度并存储信号。</li>
		<li>根据我们先前定义的标准14对清醒状态进行分类。</li>
		<li>通过以下特征对清醒状态进行评分：低幅ECoG伴高频谱，较高的delta功率（0.5 - 4.0 Hz），较低的theta功率（6.0 - 9.0 Hz）；显著的运动活动；高EMG活动；以及逐渐升高的皮层温度。</li>
		<li>通过以下特征对NREM睡眠进行评分：以大振幅delta波为主的ECoG，EMG活动降低，皮层温度下降，无运动活动。</li>
		<li>通过以下特征对REM睡眠进行评分：ECoG振幅降低，以theta频段为主导，皮层温度突然升高，EMG活动极低，运动活动微弱并伴有身体抽动。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>对于小鼠
	<ol>
		<li>在小鼠中重复进行与大鼠相同的清醒状态分类，但不记录热敏电阻的皮层温度。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. 大鼠手动针刺和电针的操作
<ol>
	<li>为大鼠实施电针（EA）方案进行麻醉。&#160;</li>
	<li>通过解剖定位穴位，并确认穴位处皮肤阻抗较低。当检测到低皮肤阻抗时，指示灯会闪烁。&#160;注：风池穴位于两耳之间后正中线旁开3 mm处的颈部位置。</li>
	<li>将不锈钢针插入穴位，深度为2 mm。</li>
	<li>每5分钟捻动针体10次。</li>
	<li>使用功能性电刺激仪，通过针体向穴位输送一连串双相脉冲（每个脉冲持续150 µs），刺激强度为1 mA。</li>
	<li>实施假针刺或假电针作为对照。</li>
</ol>

<ol><li>Regesta, G., Tanganelli, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+aspects+and+biological+bases+of+drug-resistant+epilepsies%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsy+Res%22%5BJournal%5D)">Clinical aspects and biological bases of drug-resistant epilepsies.</a> Epilepsy Res. 34 (2-3), 109-122 (1999).</li>
<li>Malow, B. A., Bowes, R. J., Lin, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predictors+of+sleepiness+in+epilepsy+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep%22%5BJournal%5D)">Predictors of sleepiness in epilepsy patients.</a> Sleep. 20 (12), 1105-1110 (1997).</li>
<li>Stores, G., Wiggs, L., Campling, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+disorders+and+their+relationship+to+psychological+disturbances+in+children+with+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Child+Care+Health+Dev%22%5BJournal%5D)">Sleep disorders and their relationship to psychological disturbances in children with epilepsy.</a> Child Care Health Dev. 24 (1), 5-19 (1998).</li>
<li>Yi, P. L., Tsai, C. H., Lin, J. G., Lee, C. C., Chang, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kindling+stimuli+delivered+at+different+times+in+the+sleep-wake+cycle%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep%22%5BJournal%5D)">Kindling stimuli delivered at different times in the sleep-wake cycle.</a> Sleep. 27 (2), 203-212 (2004).</li>
<li>Yi, P. L., Chen, Y. J., Lin, C. T., Chang, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Occurrence+of+epilepsy+at+different+zeitgeber+times+alters+sleep+homeostasis+differently+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep%22%5BJournal%5D)">Occurrence of epilepsy at different zeitgeber times alters sleep homeostasis differently in rats.</a> Sleep. 35 (12), 1651-1665 (2012).</li>
<li>Bazil, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+and+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Neurol%22%5BJournal%5D)">Sleep and epilepsy.</a> Semin Neurol. 22, 321-327 (2002).</li>
<li>Yi, P. L., Lu, C. Y., Jou, S. B., Chang, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+frequency+electroacupuncture+suppress+focal+epilepsy+and+improves+epilepsy-induced+sleep+disruptions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Sci%22%5BJournal%5D)">Low frequency electroacupuncture suppress focal epilepsy and improves epilepsy-induced sleep disruptions.</a> J Biomed Sci. 22, 49(2015).</li>
<li>Yi, P. L., Lu, C. Y., Cheng, C. H., Tsai, Y. F., Lin, C. T., Chang, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+of+amygdala+opioid+receptors+by+electroacupuncture+of+Feng-Chi+%28GB20%29+acupoints+exacerbates+focal+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Complement+Altern+Med%22%5BJournal%5D)">Activation of amygdala opioid receptors by electroacupuncture of Feng-Chi (GB20) acupoints exacerbates focal epilepsy.</a> BMC Complement Altern Med. 13, 290(2013).</li>
<li>Yi, P. L., Lu, C. Y., Cheng, C. H., Tsai, Y. F., Lin, C. T., Chang, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amygdala+opioid+receptors+mediate+the+electroacupuncture-induced+deteriortation+of+sleep+disruptions+in+epilepsy+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Sci%22%5BJournal%5D)">Amygdala opioid receptors mediate the electroacupuncture-induced deteriortation of sleep disruptions in epilepsy rats.</a> J Biomed Sci. 20, 85(2013).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+Rat+Brain+in+Stereotaxic+Coordinates+%284th+edition%29%22">The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates (4th edition)</a>. , Academic Press. San Diego. (1998).</li>
<li>Siu, F. K. W., Lo, S. C. L., Leung, M. C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electro-acupuncture+potentiates+the+disulphide-reducing+activities+of+thioredoxin+system+by+increasing+thioredoxin+expression+in+ischemia-reperfused+rat+brains%5BTitle%5D)+AND+%22Life+Sci%22%5BJournal%5D)">Electro-acupuncture potentiates the disulphide-reducing activities of thioredoxin system by increasing thioredoxin expression in ischemia-reperfused rat brains.</a> Life Sci. 77 (4), 386-399 (2005).</li>
<li>Yi, P. L., Tsai, C. H., Lin, J. G., Liu, H. J., Chang, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+electroacupuncture+at+%27Anmian%27+%28extra%29+acupoints+on+sleep+activities+in+rats%3A+the+implication+of+the+caudal+nucleus+tractus+solitaries%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Sci%22%5BJournal%5D)">Effects of electroacupuncture at 'Anmian' (extra) acupoints on sleep activities in rats: the implication of the caudal nucleus tractus solitaries.</a> J Biomed Sci. 11 (5), 579-590 (2004).</li>
<li>Jou, S. B., Kao, I. F., Yi, P. L., Chang, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+stimulation+of+left+anterior+thalamic+nucleus+with+high-frequency+and+low-intensity+currents+reduces+the+rate+of+pilocarpine-induced+epilepsy+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Seizure%22%5BJournal%5D)">Electrical stimulation of left anterior thalamic nucleus with high-frequency and low-intensity currents reduces the rate of pilocarpine-induced epilepsy in rats.</a> Seizure. 22 (3), 221-229 (2012).</li>
<li>Chang, F. C., Opp, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blockade+of+corticotropin-releasing+hormone+receptors+reduces+spontaneous+waking+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Regul+Integr+Comp+Physiol%22%5BJournal%5D)">Blockade of corticotropin-releasing hormone receptors reduces spontaneous waking in the rat.</a> Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 275 (3), Pt 2 793-802 (1998).</li>
<li>Cheng, C. H., Yi, P. L., Lin, J. G., Chang, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endogenous+opiates+in+the+nucleus+tractus+solitaries+mediate+electroacupuncture-induced+sleep+activities+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Evid+Based+Complement+Alternat+Med%22%5BJournal%5D)">Endogenous opiates in the nucleus tractus solitaries mediate electroacupuncture-induced sleep activities in rats.</a> Evid Based Complement Alternat Med. 2011, 159209(2011).</li>
<li>Tsui, P., Leung, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+effectiveness+between+manual+acupuncture+and+electro-acupuncture+on+patients+with+tennis+elbow%5BTitle%5D)+AND+%22Acupunct+Electrother+Res%22%5BJournal%5D)">Comparison of the effectiveness between manual acupuncture and electro-acupuncture on patients with tennis elbow.</a> Acupunct Electrother Res. 27 (2), 107-117 (2002).</li>
<li>Napadow, V., Makris, N., Liu, J., Kettner, N. W., Kwong, K. K., Hui, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+electroacupuncture+versus+manual+acupuncture+on+the+human+brain+as+measured+by+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Brain+Mapp%22%5BJournal%5D)">Effects of electroacupuncture versus manual acupuncture on the human brain as measured by fMRI.</a> Hum Brain Mapp. 24 (3), 193-205 (2005).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

为每项实验目的选择可行的癫痫动物模型至关重要。我们的目标之一是阐明电针（EA）对癫痫抑制的作用。电针是一种替代医学疗法，可能对癫痫具有治疗作用，并在古代中医文献中有相关记载。然而，目前仍缺乏科学证据来证实其疗效。为了确定电针对癫痫的影响，我们主要关注电针对轻度局灶性癫痫的作用，而非重度全面性发作或癫痫持续状态（SE）。在之前的研究中，我们采用大鼠局灶性颞叶癫痫（TLE）模型，研究了双侧风池穴低频（10 Hz）和高频（100 Hz）电针刺激对匹罗卡品诱导的局灶性TLE及其引发的睡眠障碍的影响7-9。结果表明，10 Hz电针刺激双侧风池穴可抑制局灶性TLE及睡眠障碍，而100 Hz电针则会加重局灶性TLE及TLE相关的睡眠紊乱。另一个例子是研究深部脑刺激对难治性癫痫，尤其是全面性发作和癫痫持续状态的作用。我们发现，以高频低强度电流对丘脑前核（ANT）进行单侧深部脑刺激，可有效抑制全面性癫痫的复发及癫痫持续状态的持续时间13。此外，我们还利用戊四氮（PTZ）点燃法在小鼠中建立了自发性反复发作的全面性癫痫模型。该PTZ点燃模型可广泛应用于癫痫研究。建立这些癫痫模型的关键步骤在于使用适当的剂量。向杏仁体...

癫痫是一种常见的神经系统疾病，患者在一生中会反复出现癫痫发作。大多数癫痫发作可通过抗癫痫药物（AEDs）得到有效控制。然而，约30%的癫痫患者会发展为难治性癫痫1癫痫可导致睡眠障碍，而睡眠障碍可能进一步加剧癫痫的复发。有证据表明，癫痫可能在夜间干扰睡眠，也可能导致白天过度嗜睡。2,3我们之前的研究进一步表明，在昼夜节律时间（ZT）0 发生的癫痫，即光照：黑暗周期中光照期的开始（ZT6）会减少睡眠，这一效应由促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）介导，CRH 是一种稳态因子。在 ZT13（黑暗期的开始）发生癫痫会增强另一种稳态因子白细胞介素-1（IL-1）的表达，从而增加睡眠。当癫痫发生在光照期中期（ZT6）时，睡眠的昼夜节律会发生改变。4,5另一方面，睡眠问题会进一步加剧癫痫的进展和复发6基于上述证据，我们试图揭示一种最佳治疗方案，以同时控制癫痫发作并预防癫痫患者出现睡眠障碍。我们先前发现，采用10 Hz刺激频率的电针（EA）——即将一定强度的电流通过不锈钢针导入穴位——可有效抑制皮层脑电图（ECoG）中的癫痫样放电活动以及癫痫引发的睡眠紊乱7. 以100 Hz刺激频率进行的EA会进一步加剧大鼠的癫痫样活动和睡眠障碍8,9该实验的成功取决于三个因素：首先，一个可行的癫痫动物模型；其次，一种用于啮齿类动物睡眠记录与分析的方法；第三，针灸操作的准确性以及穴位定位的精确性。
癫痫被分为两大主要类型：局灶性癫痫和全面性癫痫。我们关注局灶性颞叶癫痫（TLE）、全面性癫痫、癫痫持续状态（SE）以及自发性全面性癫痫的复发。因此，我们采用不同的操作方法来建立适合实验的癫痫模型。为建立局灶性TLE模型，将低剂量的匹罗卡品注入左侧杏仁核中央核（CeA）。为验证该模型，需在左右半球的额叶（F1 & F2）、顶叶（P1 & P2）和枕叶（O1 & O2）各植入六根ECoG电极，并在两侧小脑区域放置另外两根参考电极（R1 & R2）。此外，通过手术将一根微注射导向套管植入左侧CeA（前囟后2.8 mm；内侧4.2 mm；腹侧7.8 mm，相对于前囟）。上述坐标参考Paxinos和Watson大鼠脑图谱10。若局灶性TLE成功诱导，则仅来自左侧顶叶皮层（P1）电极的记录（因其靠近左侧CeA）应获得主导的癫痫样ECoG信号，而其他ECoG电极不应记录到显著的癫痫样ECoG活动。通过腹腔（IP）注射匹罗卡品可诱导大鼠产生全面性癫痫和癫痫持续状态（SE），但可能致死。采用五次戊四氮（PTZ）腹腔注射，每次间隔一天，可成功诱导小鼠产生自发性全面性癫痫，同时确保小鼠存活。在小鼠的额叶和顶叶皮层植入两根导线式ECoG电极，用于采集ECoG信号并验证自发性反复发作的癫痫。
多导睡眠图（PSG）是一种用于记录睡眠期间发生的生理变化的综合方法，可客观地将睡眠分为非快速眼动（NREM）睡眠和快速眼动（REM）睡眠的不同阶段。PSG记录身体功能的多种参数，包括脑电波（脑电图，EEG）、眼动（眼电图，EOG）、骨骼肌张力（肌电图，EMG）、心律（心电图，ECG）以及血氧水平和呼吸参数。在大鼠中，我们记录ECoG、EMG、皮层温度和运动活动，以将觉醒状态分为清醒、NREM睡眠和REM睡眠。小鼠的睡眠分析则基于ECoG、EMG和运动活动的结果进行。通过立体定位手术，将三个ECoG螺钉电极植入大鼠的额叶、顶叶和对侧小脑皮层。根据ECoG、EMG、脑温及运动活动所获取的参数，对采集后的觉醒状态（清醒、NREM睡眠和REM睡眠）进行判定。本方案中详细描述了对大鼠和小鼠行为分类的具体标准。
在进行手动针灸或电针刺激（EA）之前，大鼠和小鼠均需使用低剂量的齐拉西酮（zoletil，25 mg/kg）进行麻醉，该剂量仅为立体定位手术中常规麻醉剂量的一半。此剂量可使动物在注射后30至35分钟内苏醒。手动针灸或电针刺激均在黑暗期开始时进行，每次持续时间为30分钟，每只动物连续接受两到三天的治疗。电针刺激电流通过插入穴位的不锈钢针传递至特定穴位。刺激电流为双相方波脉冲序列，脉冲持续时间为150 ms，刺激强度为1 mA。若采用干针进行手动针灸，则每5分钟捻针10次。手动针灸或电针刺激的关键难点在于准确定位啮齿类动物的穴位。大鼠和小鼠的穴位位置与其在人体中的解剖位置相似。例如，双侧风池穴位于颈部两耳之间，距后正中线3 mm处，与人体风池穴的解剖位置相似11。此外，还可通过检测皮肤上阻抗较低的点进一步确认穴位位置。针灸或电针实验中必须设置假针灸或假电针对照操作。假针灸或假电针应实施于靠近真实穴位的非穴位点，例如腋窝附近12。
为了成功研究针灸或电针刺激（EA）对癫痫及癫痫引起的睡眠障碍的影响，必须具备以下条件：可行的癫痫动物模型、对癫痫样皮层脑电图（ECoG）及癫痫复发的精确分析、一种用于分类警觉状态的方法，以及在啮齿类动物中准确实施针灸或电针刺激的技术。

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;药物&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zoletil</td><td>Virbac</td><td></td><td>50 mg/kg 腹腔注射</td></tr><tr><td>pilocarpine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6503</td><td>300 mg/kg 腹腔注射；1.2 mg 微量注射</td></tr><tr><td>PTZ</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P6500</td><td>0.035 mg/小鼠</td></tr><tr><td>polysporin</td><td>Pfizer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;手术&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ECoG 电极</td><td>Plastics One</td><td>E363/20</td><td>大鼠用螺钉电极</td></tr><tr><td>基座</td><td>Plastics One</td><td>MS363</td><td></td></tr><tr><td>套管</td><td>Plastics One</td><td>C315G/spc</td><td></td></tr><tr><td>热敏电阻</td><td>Omega Engineering</td><td>44008</td><td></td></tr><tr><td>牙科丙烯酸树脂</td><td>Tempron</td><td></td><td></td></tr><tr><td>立体定位仪</td><td>Stoelting</td><td></td><td>硬脑膜臂</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;记录设备&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ECoG 放大器</td><td>Colbourn Instruments</td><td>V75-01</td><td></td></tr><tr><td>A/D 板卡</td><td>National Instruments</td><td>NI PCI-6033E</td><td></td></tr><tr><td>基于红外的运动检测器</td><td>Biobserve GmbH</td><td>定制</td><td></td></tr><tr><td>ICELUS</td><td>G-System</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AxoScope 10 软件</td><td>Molecular Devices</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;针灸针具&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>不锈钢针</td><td>上海阳龙医用器材有限公司</td><td>32 号 × 1&amp;rdquo;</td><td></td></tr><tr><td>电刺激仪</td><td>I.T.O., Japan</td><td>Trio 300</td><td></td></tr><tr><td>AcuPen</td><td>Lhasa OMS</td><td>Pointer Excel II</td><td></td></tr></tbody></table>

通过针灸调控大鼠和小鼠的癫痫样皮层脑电图（ecog）及睡眠

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

中国古代文献记载，针灸对癫痫和失眠具有显著的治疗效果。然而，目前关于这些疗效潜在机制的研究仍十分有限。为了探讨针灸对癫痫和睡眠的影响，需要解决若干关键问题。首先是确定在人类、大鼠和小鼠之间相对应的穴位。此外，还需明确针灸针的进针深度、手动针刺时的捻针幅度，以及电针（EA）刺激的参数设置。为评估针灸对癫痫和睡眠的作用，需要建立一种可行的啮齿类动物癫痫模型。我们通过向大鼠左侧杏仁核中央核（CeA）注射匹罗卡品，以模拟局灶性颞叶癫痫（TLE）。腹腔（IP）注射匹罗卡品可诱导大鼠产生全面性癫痫发作及癫痫持续状态（SE）。在小鼠中，每隔一天进行一次戊四氮（PTZ）腹腔注射，共注射五次，可成功诱导自发性全面性癫痫发作。在大鼠中，采用皮层脑电图（ECoG）、肌电图（EMG）、脑温及运动活动记录进行睡眠分析；而在小鼠中，则采用ECoG、EMG和运动活动记录进行睡眠分析。通过立体定位手术，将ECoG电极植入额叶、顶叶及对侧枕叶皮层，热敏电阻器植入大脑皮层上方；EMG电极植入颈部肌肉，运动活动由红外探测器测定。觉醒状态的分类标准，包括清醒、快速眼动（REM）睡眠和非快速眼动（NREM）睡眠，依据ECoG、EMG、脑温及运动活动的信息确定。详细的分类标准在文中予以说明。

存在多种大鼠和小鼠模型，可满足不同类型癫痫的研究需求。为诱导局灶性颞叶癫痫（TLE），将0.5 µL的匹鲁卡品（2.4 mg/µL）注射至左侧杏仁核中央核（CeA）。当给予匹鲁卡品后，主要的癫痫样皮层脑电图（ECoG）信号由左侧大脑半球顶叶上的ECoG电极记录获得（图1A: b），其余ECoG电极（图1A: a、c、d、e 和 f）仅检测到极少的癫痫样活动。癫痫样ECoG信号主要在注射匹鲁卡品后立即记录到。这些结果引自文献8。上述结果表明，在大鼠中通过向CeA直接注射低剂量匹鲁卡品可成功诱导局灶性颞叶癫痫。
在注射300 mg/kg毛果芸香碱（pilocarpine）后5分钟内，即可诱导出严重的胆...

本文展示了针灸操作、癫痫模型的建立以及啮齿类动物睡眠分析的方法。文中描述了针灸操作过程及穴位的定位。采用匹罗卡品或戊四氮（PTZ）诱导癫痫发作。通过皮层脑电图（ECoG）、肌电图（EMG）、脑温及运动活动记录来进行睡眠分析。

通过针灸调控大鼠和小鼠的癫痫样皮层脑电图（ECoG）及睡眠

中国古代文献记载，针灸对癫痫和失眠具有显著的治疗效果。然而，相关研究仍较为有限……

本实验的总体目标是评估动物模型中的癫痫、睡眠及其对针灸的反应。该方法有助于回答神经科学领域中的关键问题，例如如何建立癫痫模型、分析睡眠以及在小型动物模型中实施针灸。该技术的主要优势在于，可通过立体定位手术快速、简便地植入侧皮层电极和侧腹肌电图电极。本实验操作将由我实验室的研究生 Yi-Jou Wu 演示。首先通过夹捏脚趾无反应确认六至八周龄、体重 250 至 350 克的 Sprague Dawley 大鼠（第一组）已达到适当的镇静深度，随后涂抹眼药膏。使用电推剪去除颅骨顶部的毛发。用聚维酮碘溶液和75%乙醇依次消毒皮肤，随后注射抗生素以预防感染。接着，将动物固定于立体定位仪上，并将耳棒插入耳道。使用手术刀沿颅骨中线在两耳之间向尾侧做一条长约2厘米的切口。然后使用止血钳夹住皮瓣，暴露颅骨，并用手术刀去除组织。当颅骨清洁后，使用旋转工具在暴露的骨面上左右两侧的额叶、顶叶、枕叶以及小脑区域钻八个直径约0.7毫米的孔。随后将八个皮层脑电图电极拧入这些孔中，用于局灶性癫痫的检测。在另一组大鼠中，钻三个孔，并在大脑皮层右侧额叶和顶叶区域放置两个脑电图螺钉电极，坐标与第一组相同。接着，在左侧小脑区域放置第三个脑电图电极，用于动物接地并减少信号伪迹。分离颈部皮肤和肌肉，将两个肌电图电极插入颈部肌肉中。在颅骨上再钻一个孔，并将微注射导向套管插入左侧杏仁核中央核。然后，在颅骨上钻一个1.6毫米的孔，将校准过的30千伏热敏电阻置于顶叶皮层表面，以监测皮层温度。将绝缘的皮层电极和肌电图电极导线引至基座。使用牙科丙烯酸树脂将基座固定，并引导套管至颅骨，然后将温控探头连接到悬吊装置。术后局部涂抹多粘菌素以预防感染，并在术后一周内给予动物补充布洛芬和青霉素G的饮水。为诱导局灶性颞叶癫痫，使用微量注射泵通过注射引导套管以每分钟0.2微升的速度向左侧杏仁核中央核注射0.5微升的匹鲁卡品。为了诱导伴有反复癫痫持续状态的全面性癫痫，可按每千克体重300毫克的剂量腹腔注射匹罗卡品。进行针灸时，首先通过手动方式定位穴位。例如，风池穴位于耳后颈部距后正中线3毫米处。在确认目标穴位处皮肤阻抗较低后，将不锈钢针插入穴位，深度为2毫米。然后，使用功能性电刺激器，通过针头向穴位输送频率为10赫兹、持续时间为150毫秒的双相脉冲，刺激强度为1毫安。此处显示的是从左侧半球顶叶皮层电极记录到的显著癫痫样皮层脑电图。在给予匹罗卡品后，其余皮层脑电图电极仅记录到零星的癫痫样放电活动，表明局灶性颞叶癫痫造模成功。在给药后五分钟内，会出现严重的胆碱能行为效应，并逐渐加重，直至出现脑皮层电图广泛性癫痫发作，随后发展为癫痫持续状态。在首次戊四氮注射后的黑暗期，或在注射间歇日的第二次黑暗期，直至第五次戊四氮注射前，均未观察到癫痫样脑皮层电图。此后则出现自发性、反复性全面性癫痫。清醒状态表现为高幅的肌电图以及丰富的运动活动，且随着警觉状态从非快速眼动（非REM）睡眠或快速眼动（REM）睡眠转换为清醒状态，皮层温度逐渐升高。非快速眼动睡眠（NREM睡眠）的特征是脑皮层电图呈现高幅低频的同步化波形，肌电图幅度逐渐降低，无运动活动，同时随着觉醒状态转入NREM睡眠，皮层温度也有所下降。在快速眼动睡眠（REM睡眠）期间，脑皮层电图波形去同步化，振幅降低，脑电图的主要功率密度出现在θ频率范围内。肌电图活动最低，可观察到相位性躯体抽动，皮层温度迅速升高。将100赫兹的电针刺激施加于双侧风池穴会加重匹罗卡品诱导的癫痫样皮层脑电图，而10赫兹的电针刺激则可抑制癫痫样皮层脑电图。此外，将匹罗卡品注入左侧杏仁核中央核也可抑制12小时光/暗周期中光照期的非快速眼动睡眠。100赫兹的电针会进一步加剧匹罗卡品诱导的非快速眼动睡眠抑制。相比之下，在双侧风池穴施加10赫兹电针可在黑暗期本身增加非快速眼动睡眠，并在光照期阻断匹罗卡品诱导的非快速眼动睡眠减少。一旦掌握该技术，若操作得当，可在一个半小时内完成。在尝试本实验操作之前，重要的是应反复练习立体定位手术技能，直至熟练掌握。掌握该技术后，将为神经科学领域的研究人员探索针灸在癫痫和睡眠障碍中的作用奠定基础。观看本视频后，您应能够充分理解如何通过手术植入脑电图和肌电图电极、导管套管以及学期性装置，以评估睡眠模式及针灸对脑电活动的其他影响。

manipulation-epileptiform-electrocorticograms-ecogs-sleep-rats-mice

Research

科研

JoVE Journal

Behavior

行为

癫痫Electrocorticograms（ECoGs）的操作，并睡在针刺大鼠和小鼠

来源：Kodani, S.，等．在监测小鼠睡眠/觉醒状态期间对神经环路进行光遗传学操控．J. Vis. Exp.

光遗传学操控小鼠睡眠到觉醒转换中的神经环路

本视频演示了一种在麻醉小鼠中植入脑电图（EEG）和肌电图（EMG）电极组件的实验方案。该过程包括将小鼠固定于立体定位仪上，在颅骨正中切开皮肤，钻出电极孔位，并固定电极组件以进行信号记录。小鼠苏醒恢复后，利用所记录的信号分析其睡眠-觉醒行为。...

通过脑电图和肌电图记录分析小鼠睡眠行为

本视频展示了一种在局灶性癫痫大鼠模型中进行高分辨率脑电图（EEG）记录的方法。该方法概述了大鼠的准备步骤，将多通道脑电图微型帽连接至大鼠头皮，以及记录脑电图以识别该癫痫模型中与癫痫发作相关的特征性事件。...

大鼠局灶性癫痫模型的脑电图记录

本视频展示了在诱发癫痫的大鼠中进行癫痫发作的脑电图（EEG）记录。一只在腹侧海马区植入电极的大鼠连接至脑电图记录系统，并置于一个有机玻璃容器中。在记录脑部活动以监测癫痫发作发生情况的同时，允许大鼠自由活动。...

癫痫诱导大鼠癫痫发作的脑电图记录

在自由活动的小鼠中记录脑电图（EEG）和肌电图（EMG）是将行为与睡眠和觉醒的生理状态相关联的关键步骤。本文所述的实验方案提供了一种基于电缆的系统，用于在小鼠中获取脑电图和肌电图记录。...

用于测量小鼠睡眠的多导生理记录操作流程

电休克发作（ECS）是一种用于重度抑郁症的电休克治疗的实验动物模型。ECS 全面刺激海马体内的活动，从而促进突触生成和突触可塑性。本文中，我们描述了在大鼠中诱导 ECS...

大鼠电休克惊厥及海马组织分级分离以检测惊厥诱导的突触后密度蛋白变化

本文介绍了在监测小鼠睡眠/觉醒状态期间，对特定类型神经元进行光遗传学操控的方法，并以我们近期关于终纹床核的研究为例进行说明。...

在监测小鼠睡眠/觉醒状态期间对神经环路进行光遗传学操控

本文介绍了一种利用腺相关病毒对大脑皮层中的分子靶点进行操控的实验方案，并通过皮层脑电图记录来监测这种操控在清醒和睡眠状态下的影响。...

利用靶向Cofilin的腺相关病毒操控小鼠大脑皮层区域的皮层脑电图记录

本文介绍一种利用三维（3D）打印固定装置在小鼠或幼年大鼠中进行高效、快速电针刺激（EA）的实验方案。该技术可同时对多只动物进行操作，节省时间并提高实验效率。...

小鼠或幼年大鼠的批量电针操作

本方案旨在建立一种可靠且易于操作的系统，用于记录自由活动啮齿类动物的脑电图（EEG）。...

一种经济高效且微创的自由活动小鼠多部位慢性脑电图记录方案

学习在大鼠和小鼠模型中通过电皮层图记录评估癫痫发作与睡眠模式的方法。本研究展示针刺干预对癫痫及睡眠的影响，为神经科学研究提供可靠的实验框架。

通过针灸调控大鼠和小鼠的癫痫样皮层脑电图（ECoG）及睡眠

探索更多视频