Intermittierende photische Stimulation im Kaninchenmodell: Eine Technik zur Induktion epileptischer Anfälle und zur gleichzeitigen Aufzeichnung von Multisystemparametern

Zusammenfassung

Quelle: Bosinski, C., et al. Multisystem-Monitoring zur Identifizierung von Krampfanfällen, Arrhythmien und Apnoe bei bei bewussten fixierten Kaninchen. J. Vis. Exp. (2021).

In diesem Video zeigen wir ein Verfahren zur gleichzeitigen Aufzeichnung von Video-EEG-EKG-Kapnographie-Oximetrie-Daten, die durch Induktion von Anfällen in einem Kaninchenmodell erzeugt wurden.

Protokoll

Alle Verfahren, an denen Tiermodelle beteiligt sind, wurden vom lokalen institutionellen Tierpflegeausschuss und dem Tierprüfungsausschuss von JoVE überprüft.

1. Experiment zur phototischen Stimulation

1. Platzieren Sie eine Lichtquelle mit einem kreisförmigen Reflektor 30 cm vor dem Kaninchen auf Augenhöhe, wobei die Blitzstärke auf das Maximum (16 Candela) eingestellt ist. Die Lichtquelle ist in Abbildung 1 durch einen weißen Punkt gekennzeichnet.
   Anmerkung: Ein schwach beleuchteter Raum sollte verwendet werden, um die lichtempfindliche Reaktion hervorzurufen.
2. Da sich die Augen des Kaninchens an der Seite des Kopfes und nicht an der Vorderseite seines Kopfes befinden (wie beim Menschen), platzieren Sie 2 Spiegel auf jeder Seite des Kaninchens und 1 hinter dem Kaninchen, so dass das Licht in die Augen des Kaninchens eintritt.
   Anmerkung: Ein flacher Spiegel, der ≥ 20 cm hoch und 120 cm lang ist≥, bildet ein dreieckiges Gehege um das Kaninchen, um sicherzustellen, dass das Blinklicht in die Augen des Kaninchens eindringt, wie in Abbildung 1E zu sehen ist.
3. Schließen Sie die Lichtquelle an einen Controller an, der über eine einstellbare Rate, Intensität und Dauer verfügt.
4. Nehmen Sie Videos mit einer Kamera mit rotem Licht und Infrarot-Aufnahmefunktionen auf.
5. Setzen Sie die Kaninchen jeder Frequenz 30 s lang mit offenen Augen aus und dann weitere 30 s mit einer chirurgischen Maske, die ihr Gesicht bedeckt, um bei jeder Frequenz einen Augenschluss zu simulieren oder zu verursachen.
   Anmerkung: Frühere Studien haben gezeigt, dass das Schließen der Augen das provokativste Manöver ist, um eine Lichtempfindlichkeit gegen Anfälle auszulösen. Darüber hinaus zeigen 10 % der lichtempfindlichen Patienten nur bei geschlossenen Augen elektroenzephalographische Symptome. Ein Anfall kann klinisch identifiziert werden, indem das Vorhandensein von myoklonischen Zuckungen am Kopf und Ganzkörper, Klonus oder einem tonischen Zustand beobachtet wird. Die EEG-Aufzeichnung wird eingehender auf elektroenzephalographische Korrelationen (z. B. Spikes, Poly-Spikes und rhythmische Entladungen) mit motorischen Manifestationen analysiert, um eine definitive Diagnose der Anfallsaktivität zu ermöglichen. Bewegungen, bei denen das EEG durch Muskelartefakte oder Wellen unbestimmter Epileptogenität verdeckt ist, sollten zur Bestätigung von einem Epileptologen überprüft werden.
6. Erhöhen Sie die Frequenz des phototischen Stimulators von 1 Hz auf 25 Hz in Schritten von 2 Hz. Führen Sie dann das gleiche Photostimulationsprotokoll durch, aber verringern Sie diesmal die Frequenz von 60 Hz auf 25 Hz in 5-Hz-Schritten.
   Anmerkung: Wenn ein Kaninchen einen Anfall hat, sollte der Versuch abgebrochen werden. Überwachen Sie das Kaninchen 30 Minuten lang. Bringen Sie dann das Kaninchen in den Stallraum zurück und überwachen Sie es alle 1 h für 3 Stunden, um sich vollständig zu erholen. Wenn jedoch die photische Stimulation eine photoparoxysmale Reaktion induziert, wird der Rest der aufsteigenden Frequenzen übersprungen, und die Serie wird erneut gestartet, indem von 60 Hz absteigend wird, bis eine weitere photoparoxysmale Reaktion auftritt. Dies ermöglicht die Bestimmung der oberen und unteren photischen Stimulationsschwelle. Es ist keine Verzögerung erforderlich, da die photoparoxysmale Reaktion nach Beendigung der phototischen Stimulation aufhört. Wenn unklar ist, ob eine photoparoxysmale Reaktion aufgetreten ist, wird die Frequenz mit einer Verzögerung von 10 s wiederholt.
7. Entfernen Sie nach Abschluss des Versuchs EEG- und EKG-Elektroden vom Kaninchen und bringen Sie es zur routinemäßigen Pflege durch das Haltungspersonal in seinen Heimkäfig zurück.

Ergebnisse

Abbildung 1: Kaninchen mit Gerät verbunden. (A) Position der EKG-Elektroden, linker Arm ist durch einen gelben Punkt gekennzeichnet. Der rechte Arm ist durch einen weißen Punkt gekennzeichnet. Das linke Bein wird durch einen roten Punkt gekennzeichnet. Der Boden vor dem rechten Bein ist durch einen grünen Punkt gekennzeichnet. (B) Kaninchen in Fixierung mit angesc...

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Computer	Tal	Optiplex 5040	Erfassungs-Computer
EKG-Elektrode	RhythmusLink	RLSND116-2,5	13 mm 35 Grad gebogene (0,4 mm Durchmesser) subdermale Stiftelektroden
EEG-Elektrode	RhythmusLink	RLSP513	5-Twist 13 mm gerade (0,4 mm Durchmesser) subdermale Stiftelektroden
EEGLAB (2020)	Swartz Zentrum für Computational Neuroscience	freier Zugang	Kann eine spektrale Analyse des EEGs durchführen
Ethernet-zu-Ethernet-Adapter	Linksys (Englisch)	USB3G16	Adapter zum Anschluss der Kamera an den Computer
Schaumstoff-Polsterung	generisch	N/A	Reduziert den Druck, der durch den Rückhalteapparat auf den Hals kleiner Kaninchen ausgeübt wird, um die nachteiligen kardiorespiratorischen Auswirkungen der Nackenkompression zu verhindern
IR-Licht	Bosch	EX12LED-3BD-8W	Erleichtert Aufnahmen im Dunkeln
LabChart Pro (2019, Version 8.1.16)	ADInstruments	N/A	EKG-Analyse
MATLAB (R2019b, Aktualisierung 5)	MathWorks (Englisch)	N/A	Erforderlich für die Ausführung von EEGLAB
Mikrofon	Sony Stereoanlage	ECM-D570P	Aufzeichnung von hörbaren Manifestationen von Anfällen
Mikroporen-Klebeband, Papier, Weiß	3M	Nr. 1530-1	Wird verwendet, um Drähte zu sichern und Ohrschienen herzustellen
Natus NeuroWorks	Natus	LC101-8	Akquisitions- und Überprüfungssoftware
Photischer Stimulator	Gras	PS22	Stimulator zur Steuerung von Frequenz, Verzögerung, Dauer, Intensität der Lichtimpulse
Kunststoff-Draht-Organizer / Bündler	12Vwire.com	LM-12-100-BLK	Bündeln Sie Drähte, um den Lärm zu reduzieren
PS 22 Photischer Stimulator	Gras-Instrumente	BZA641035	Stroboskoplicht mit einstellbarer Blitzfrequenz, Verzögerung und Intensität
PVC-Rohr	generisch	N/A	Verhindert, dass kleine Kaninchen mit den Hinterbeinen treten und Wirbelsäulenverletzungen verursachen
Quanten-Verstärker	Natus	Artikel-Nr.: 13926	Verstärker / Digitalisierer
Quantum HeadBox Verstärker	Natus	Artikel-Nr.: 22134	64-polige Breakout-Box
Kaninchen Zurückhaltung	Plas-Labs	501-TC	Kaninchen-Rückhaltesysteme in verschiedenen Größen sind erhältlich. 6" x 18" x 6" in dieser Studie.
Gummiauflage (Booster)	generisch	N/A	Hebt kleine Kaninchen im Rückhaltesystem hoch, um eine Kompression des Halses zu verhindern
SpO2-Ohrclip	NONIN	61000	PureSAT/SpO2
SpO2-Sensor-Adapter	NONIN	Artikel-Nr.: 13931	XPOD PureSAT/SpO2
SRG-X120 1080p PTZ-Kamera mit HDMI-, IP- und 3G-SDI-Ausgang	Sony	SRG-X120	Impela Kamera