Methodenartikel

Gehirn Quelle Imaging in präklinischen Rattenmodellen von fokalen Epilepsie mit hochauflösenden EEG Recordings

DOI:

10.3791/52700

⸱

6. Juni 2015

 ,  ,  , 
1Biomedical Engineering, Florida International University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Dieses Video stellt die Vorbereitung, Aufzeichnung und Quellenanalyse von hochauflösenden EEGs an sedierten Ratten mit einem bestimmten präklinischen Modell der fokalen Epilepsie unter nicht-invasiven Bedingungen vor.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Elektroenzephalogramm (EEG) wird traditionell verwendet, um zu bestimmen, welche Hirnregionen bei Patienten mit fokaler Epilepsie die wahrscheinlichsten Kandidaten für eine Resektion sind. Diese Methodik beruht auf der Annahme, dass Anfälle aus denselben Regionen des Gehirns stammen, aus denen interiktale epileptiforme Entladungen (IEDs) austreten. Präklinische Modelle sind sehr nützlich, um Korrelate zwischen IED-Lokalisationen und den tatsächlichen Regionen zu finden, die der Anfallsauslösung bei fokaler Epilepsie zugrunde liegen. Ratten wurden häufig in präklinischen Studien zur Epilepsieverwendet 1; Daher gibt es eine große Vielfalt an Modellen für fokale Epilepsie bei dieser speziellen Spezies. Es ist jedoch eine Herausforderung, bei einem so kleinen Tier ein Mehrkanal-EEG aufzuzeichnen und eine Bildgebung der Gehirnquelle durchzuführen. Um dieses Problem zu lösen, kombinieren wir eine patentierte Technologie zur Gewinnung von 32-Kanal-EEG-Aufzeichnungen von Nagetieren2 und einen probabilistischen MRT-Atlas für anatomische Strukturen des Gehirns bei Wistar-Ratten, um eine Bildgebung der Gehirnquelle durchzuführen. In diesem Video stellen wir die Verfahren zur Erfassung von Mehrkanal-EEG von Wistar-Ratten mit fokaler kortikaler Dysplasie vor und beschreiben die Schritte zur Definition des Volumenleitermodells aus dem MRT-Atlas und zur eindeutigen Bestimmung der IEDs. Schließlich validieren wir die gesamte Methodik, indem wir Bilder von IEDs aus Gehirnquellen erhalten und sie mit denen vergleichen, die zu verschiedenen Zeitpunkten während des Anfallsbeginns aufgenommen wurden.

Einleitung

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Es wurde gezeigt, dass interiktale epileptiforme Entladungen (IEDs), die im EEG beobachtet werden, nützliche Marker für die Epileptogenese bei Patienten mit fokaler Epilepsiedarstellen 3. Die Regionen im Gehirn, aus denen diese IEDs stammen, die so genannten irritativen Zonen, können in der Praxis anhand von EEG-Aufzeichnungen lokalisiert werden4. Präklinische Modelle sind unerlässlich, um Korrelate zwischen diesen irritativen Zonen und den tatsächlichen Regionen zu finden, die der Anfallsauslösung zugrunde liegen. Die Aufzeichnung von EEG von Kleintieren ist jedoch aufgrund der kleinen Oberfläche des Kopfes im Vergleich zur menschlichen Kopfhaut eine Herausforderung. Obwohl invasive Methoden zur chronischen Aufzeichnung bei Ratten angewendet werden können5, 6, stehen derzeit keine Techniken zur Verfügung, um traditionelle EEG-Aufzeichnungen von Nagetieren unter akuten Bedingungen ohne Anästhesie zu erhalten.

Um dieses Problem zu lösen, verwenden wir eine patentierte EEG-Mini-Cap2, die es uns ermöglicht, 32-Kanal-EEG-Daten von Nagetieren nicht-invasiv aufzuzeichnen. In dieser Studie liefern wir auch Belege für die Notwendigkeit eines Analgetikums, um die IED-Frequenz zu erhalten. Obwohl die Fixierung der EEG-Mini-Cap unter Isofluran durchgeführt wurde, wurden EEG-Aufzeichnungen an Ratten nur unter Sedierung (Dexdomitor) gemacht7. Die in dieser Studie vorgeschlagene Methode kann in jedem präklinischen Rattenmodell der fokalen Epilepsie angewendet werden. Um die Fähigkeiten dieser Methode zu veranschaulichen, wenden wir sie an, um die Korrelate zwischen irritativen und anfallsauslösenden Zonen bei fokaler kortikaler Dysplasie (FCD) zu verstehen. Zu diesem Zweck verwenden wir ein "Double-Hit"-Modell von FCD8 bei Wistar-Ratten.

Um eine Gehirnquellenanalyse durchzuführen, ist es erforderlich: a) IEDs genau aus EEG-Rohdaten zu extrahieren und b) ein Volumenleitermodell für den einzelnen Tierkopf zu erhalten. Um ein praktisches Volumenleitermodell zu generieren, verwenden wir einen in vivo Ratten-MRT-Atlas, der durchschnittliche Bilder der Intensität/Form enthält und durch nichtlineare Registrierung von T2-Bildern von 31 Wistar-Ratten erhaltenwurde 9. Das Vorwärtsmodell für den generierten Volumenleiter wurde mit der Randelementmethode (BEM)10 berechnet. Wie beim Menschen wurden zwei typische Muster von IEDs (Sharp-Waves und Spikes) durch einen intelligenten Prozess zur Extraktion, Auswahl und Klassifizierung von Merkmalen erkannt und in verschiedene Cluster unterteilt11. Diese subklassifizierten Signale werden verwendet, um die Lokalisationen der Gehirnquelle abzuschätzen, die mit verschiedenen Arten von Reizzonen verbunden sind. Wir stellen die Schritte der Quellenanalyse mit einer bekannten öffentlichen Software namens Brainstorm12 vor. Die Lokalisierungen der EEG-Quellen für jeden IED-Subtyp und die Zeiträume für den Beginn der Anfälle wurden mit der standardisierten niedrig aufgelösten elektromagnetischen Tomographie des Gehirns (sLORETA)13 durchgeführt, die in Brainstorm verfügbar ist.

Protokoll

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ethics Statement: Alle Versuche werden nach den Richtlinien von der Institutional Animal Care und Verwenden Committee (IACUC) an der Florida International University (IACUC 13-004) gegründet geführt.

1. EEG-Aufnahmen

  1. Vorbereitung des EEG Mini-Kappe
    1. Tauchen Sie die Elektrodenspitzen der EEG-Minikappe mindestens 12 Stunden in destilliertem Wasser mit 0,2% Chlorid. Spülen Sie die EEG-Mini-Kappe vorsichtig in destilliertem Wasser. Trocknen Sie die Schutzkappe und die Elektroden in der Luft.
    2. Mix EEG Elektrodenpaste mit 0,9% NaCl-Lösung im Volumenverhältnis von 2: 1. Fügen Sie einen Tropfen Methylenblau, die dazu beitragen, die Elektrodenpaste in den Elektroden und auf der Haut sichtbar zu werden. Nehmen Sie die gemischte Paste in einer Spritze. Stellen Sie sicher, dass sich keine Luftblasen in der Spritze. Spritzen Sie das Gel in jeder der 32 Elektroden, ohne dabei Luftblasen füllten sie. Es wird empfohlen, von der Unterseite anstelle der Oberseite einspritzen. Dies ermöglicht eine bessere access zu jeder Elektrode und verringert die Möglichkeit des Gels übergreifen.
    3. Schalten Sie EEG und physiologischen Aufzeichnungssystem, und öffnen Sie den entsprechenden Aufnahmesoftware auf dem Computer verwendet wird.
  2. Tier Vorbereitung und Anästhesie
    HINWEIS: Die chronische Epilepsie wurde mit einem Protokoll für FCD 8 in Wistar-Ratten erstellt. (- 400 g 8 Wochen alt, 300) Die EEG-Aufzeichnung wurden bei erwachsenen Wistar-Ratten durchgeführt.
    1. Nehmen Gewicht der Ratte in einem Experiment Blatt. Verwenden Sie diese Informationen, um Beruhigungsmittel-Dosis (DEXDOMITOR 0,25 mg / kg) zu berechnen. Anästhesie induziert an der Ratte mit 5% Isofluran und Sauerstoff 100% (1 l / min bei 14,7 psi).
    2. Nach trimmen Kopf der Ratte, Isofluran zu reduzieren, um 2% und während der gesamten Einstellung des EEG Mini-cap warten. Überprüfen Ratte Reflexe fehlen (toe-Pinch). Legen Sie die Ratte auf einem Heizkissen in der stereotaktischen Apparat durch Festsetzung der Gehörgänge mit Ohr-Bars. Stellen Sie sicher, Anästhesie Bugnase sicher ist.
    3. Aplagig Schmiermittel Augensalbe für jedes Auge.
    4. Rasieren Sie die zusätzliche Haare auf dem Kopf und die Ohren Ratte mit einer Rasierklinge. Vermeiden Sie jede Blutung während der Rasur.
      HINWEIS: Alle Haare auf der Haut wird Rauschen in den EEG-Aufzeichnungen zu produzieren. Reiben Sie die Haut der Ratte mit 90% Isopropylalkohol, um die Blutgefäße zu stimulieren und entfetten die Haut.
    5. Legen Sie eine Kochsalzlösung Tupfer auf der Kopfhaut und decken Sie es vollständig, um eine gute Leitfähigkeit der Haut zu halten, bis die EEG Mini-Kappe ist bereit, platziert werden.
    6. Verbinden Temperatur, Atmung und drei Leitungs Elektrokardiogramm Sonden. Man beachte, daß die Temperatur durch eine rektale Sonde. Die Physiologie der Ratte während der Aufnahmeverfahren kontinuierlich zu überwachen. Stellen Sie sicher, dass die normale Temperatur ist 37 ° C, ist die Atmung Bereich von 30 bis 60 Atemzüge pro Minute, und die Herzfrequenz ist etwa 350 bis 450 Schlägen pro Minute.
  3. Aufnahmeverfahren
    1. Entfernen Sie die Salz Tupfer auf der Kopfhaut der Ratte und legen Sie die vorbereiteten EEG mini-cap auf seiner Haut. Befestigen Sie den Mini-Kappe mit Gummibändern. Platzieren eines Gummibandes auf der Vorderseite der Kopfhaut, in der Regel vor den Augen und andere Band an der Rückseite der Kopfhaut zwischen den Ohren und am Hals. Verwenden Sie einen Plastikschutz unter dem Hals, um die normale Atmung zu erleichtern.
    2. Put eine Schicht von hoher Leitfähigkeit Elektrodenpaste auf beiden Boden und Referenzelektroden. Legen Sie sie auf die jeweilige Ohr.
      HINWEIS: Die Bezugselektrode kann möglicherweise an anderen Orten platziert werden.
    3. Verbinden Sie den Mini-EEG Kappe an die Verstärker und eine Vorschau auf die Werkbank für Elektrodenimpedanz zu beobachten. Überprüfen Sie die Leistung aller Elektroden. Für eine qualitativ hochwertige Aufnahme, sicherzustellen, dass der Widerstandswert im Bereich von 5 - 30 kOhm. Wenn es irgendwelche lauten Elektroden liefern einen besseren Kontakt mit der Kopfhaut entweder durch Verschieben im Inneren des Gerüstes in Richtung auf die Kopfhaut oder sanft Injizieren mehr Gel von der Spitze der Elektrode.
    4. Verwalten DEXDOMITOR (0,25 mg / kg) intraperitoneally und sofort zu reduzieren Isofluran Rate auf 0%. Wenn die Atemfrequenz nicht innerhalb von 30 bis 60 Atemzüge pro Minute Bereich, beginnen die Erhöhung der Isofluran Rate sanft. Den Wert von 1% Isofluran nicht überschreiten. Überwachen Sie diesen Schritt sorgfältig durch, denn die Mischung aus Isofluran und DEXDOMITOR konnten die Tiere zu einem kritischen Zustand aufgefordert.
      HINWEIS: Auf der präklinischen Modell der fokalen Epilepsie wirkt sich Isofluran IEDs, während DEXDOMITOR nicht. Themen unter Isofluran haben schwächere epileptogenen Eigentum, dh relativ weniger IEDs im Vergleich zu anderen Bedingungen 7,14 festgestellt werden. Die DEXDOMITOR Dosis ist für ca. 2 Stunden. Um somit die Zeit für die Wirkung zu speichern, die Herstellung erfolgte unter Isofluran geführt.
    5. EEG-Aufzeichnungen zu führen. Nach der Aufzeichnung markieren die Positionen der drei vorspringenden Kreisen der EEG Mini-Kappe auf der Oberseite der Haut, indem Sie einen Farbstift in ihnen vor dem EEG Miniabdeckung entfernt ist. Verwenden Sie sie als Wahrzeichen für MRI Co-Anmeldung. Nehmen Sie ein Bild von der Ratte Kopf mit den Sehenswürdigkeiten. Legen Sie die Ratte zurück in den Käfig und überwachen sie bis zur vollständigen Erholung von DEXDOMITOR die Wirkung.
      HINWEIS: In diesem Experiment wurde eine rote Farbe (Gegenfarb nach grün) verwendet, um von den Elektrodenpositionen (grün) zu unterscheiden. Es wird jedoch empfohlen, die anderen Farben (lila / grün), wenn kleine Blutungen Flecken in der Haut beobachtet verwenden.

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Abbildung 1. Ein Bild von der EEG Mini-Mütze auf einem bestimmten Ratte platziert.

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2. Gehirn Quelle Imaging

  1. IED Klassifizierung
    HINWEIS: Die IED Detektion und Klassifikation wird mit selbst entwickelten Codes in MATLAB auf der Grundlage der durchgeführtfrüheren Studie 15. Diese Software ist auf Anfrage erhältlich.
    1. Entsorgen Sie verrauschte Kanäle durch visuelle Inspektion der EEG-Tracer. EKG-Artefakte zu entfernen unter Verwendung eines automatischen Verfahrens zum periodischen Wellenform Subtraktion, die auf einer Matrize und einer Korrelationsanalyse basiert.
      HINWEIS: In der Regel, der Versuchsleiter, der das EEG aufgezeichnet teilt die schriftliche Versuchsblech für die beobachtete schlechte Kanalinformationen auf der Basis der Impedanzwerte. Software zur EKG-Artefakte zu entfernen wird auch auf Anfrage zur Verfügung stehen.
      figure-protocol-2
      Abbildung 2. Ein Beispiel für die EEG-Trace zeigt verschiedene Arten von IEDs. Der rote Kasten zeigt einen Typ von IEDs.
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    2. Anwenden einer Bandpass-Filter mit Grenzfrequenzen von 3 bis 150 Hz und einer Kerbefiltern, um die Netzfrequenz (60 Hz im Allgemeinen und 50 Hz in manchen Ländern) Komponente offline zu entfernen.
    3. Erkennen zwei Arten von IEDs (Spikes und scharfe-Wellen). Spikes und scharf Wellen bilden große elektrische Ereignisse des 20 bis 70 ms und 70 bis 200 ms Dauer auf. Deshalb wird nach Anwenden einer jeweiligen Bandpassfilter (Grenzfrequenzen von 15 bis 50 Hz für Spitzen und 5-15 Hz für scharf Wellen), die IEDs werden basierend auf Amplitudenschwellen 15 erfasst.
      HINWEIS: Die Schwellen werden automatisch eingestellt, um 4σ wie in der vorherigen Studie für Mehrfach-Aktivität 15 vorgeschlagen. Hierbei ist σ ein Schätzwert der Standardabweichung des bandpassgefilterten Signals, σ = Median {| gefilterte Signal | / 0.6745}.
    4. Unter klassifizieren Spikes und scharfWellen in verschiedenen Clustern. Die Besonderheiten der verschiedenen Spitzen und scharfe Wellen werden mit extrahiert Wavelet-Transformation 15. Sie sind untergliedert in mehrere Cluster mit k-means,und die optimale Clusterzahl k wird unter Verwendung silhouette bestimmt.
    5. Der Mittelwert der Unter klassifizierte Signale innerhalb desselben Clusters. Die durchschnittlichen EEG-Signale für jedes IED Subtyp für Gehirn Quellenanalyse verwendet werden.
  2. Volumenleitermodell
    HINWEIS: Bei den folgenden Abschnitten wird die Open-Source-Software, Brainstorm 12, mit den MRT-Atlas für Wistar-Ratten 9 verwendet werden. Allerdings kann MRI einzelnen Ratte auch verwendet, um die Lautstärke Leitermodell falls vorhanden zu erzeugen. Die MRT-Atlas 9 kann heruntergeladen werden http://www.idac.tohoku.ac.jp/bir/en/ . Diese Website bietet den Atlas als NIfTI Format "Wistar-Ratte MRI Atlas" unter, und es kann nach der Anmeldung zugänglich. Die zur Vorverarbeitung benötigte Software kann auch in dieser Website.
    1. Eingangs MRI und Gehirnoberfläche an der Software 12.
      figure-protocol-3 Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
    2. Generieren Kopfoberfläche mit Voreinstellung.
      figure-protocol-4
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    3. Generieren Kopfhaut und inneren / äußeren Schädelflächen basierend auf MRI für Blei 12 Feldberechnung.
      HINWEIS: Die Auflösung der Ecken beeinflusst die Genauigkeit des geschätzten Quelle, aber große Anzahl von Scheitelpunkten zu hohen Rechenaufwand. Empfohlen Anzahl der Ecken jeder Schicht 642 für akzeptable Genauigkeit mit fairen Rechenkomplexität. Die Dicke des Schädels kann von der MRI überprüft werden und im Falle der MRI Atlas liegt es bei etwa 1 mMeter Nach dem Einlegen obigen Werte in der Software, entsprechende Dreieck face-Scheitelpunkt Maschen für jede Fläche wird erstellt.
      figure-protocol-5
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    4. Überprüfen Sie die Ausrichtung und Position jeder Fläche in Bezug auf die MRI mit der Option Visualisierung. Entsprechend zu ändern, wenn alle Flächen nicht co-registriert 12.
      figure-protocol-6
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    5. Unter Verwendung des Rattenkopf in Bild 1.3.5 erworben. co-Register die Positionen der 3 Marken (R1, R2 und R3) in der MRT. Verwenden Sie die Gitterpunkte der Wahrzeichen als Bezugnahmen auf die generate die Elektrodenpositionen, wenn die Elektroden auf dem Gerüst (3B) befestigt ist.
      figure-protocol-7
      Abbildung 3. (A) Rat Kopfes Bild verwendet werden, um Elektrodenpositionen und (b) die EEG Mini-cap-Diagramm mit dem Koordinatensystem zu erhalten. Rote Punkte in (A) zeigen die in 1.3.5 genannten Sehenswürdigkeiten. die an die roten Zahlen in (B) entsprechen. Auch die grünen Markierungen in (A) zeigen die 32 Elektrodenpositionen, und sie auf die blauen Zahlen entsprechen in (B).
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    6. Generieren N × 3 Elektrodenpositionsmatrix auf Basis der 3 Sehenswürdigkeiten. Hierbei ist N die Anzahl der Kanäle (N = 32) und der Spalte den entsprechenden x-, y- und z-Koordinatenwerte.
      HINWEIS: Das EEG Mini-Kappe ist ein starres Gerüst. Daher wird, sobald die 3 Bezug Gittern (R1, R2 und R3) erhalten werden, die Position der Elektroden werden automatisch eingestellt. Der Benutzer muss lediglich die, die Z-Werte in einer Weise, dass die Mini-Kappe entsprechend auf der Kopfhaut projiziert neu definieren. Die N Punktraster kann nummerieren, wie in 3B blauen Zahlen dargestellt. Die Standard-Gerüst für die EEG-Mini-Kappe ist im Handel erhältlich (Table of Materials). Die Software für die Co-Registrierung gibt es auch für die Gemeinschaft.
    7. Geben Sie den erzeugten Kanal-Datei.
      figure-protocol-8
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    8. Anzuzeigen, und bestätigen Sie die Lage aller Elektroden. Ändern Sie alle fehl Elektroden 12. Die endgültige Koordinatensystem für die elektrode Positionen sollten mit den für die oben erwähnten Oberflächen-Koordinatensystems zusammenfällt.
      HINWEIS: Die erzeugten Oberflächen visuell auf einer MRI mit der Option Visualisierung, inspiziert und dann wird eine ausgewählte Oberfläche als gelbe Linie auf dem MRI angezeigt werden "MRI-Registrierung Preis MRI / Oberflächen Registrierung.". Darüber hinaus kann die 3-Sehenswürdigkeiten und die 32 Elektrodenpositionen auf der MRI indem Sie die Option Toolbox, angezeigt "Display Sensoren MRI-Viewer." Die Orte visuell durch Vergleich der Ausschüttungen basierend auf Auge und Ohr Standorten der Ratte (überprüft werden Abbildung 4).
      figure-protocol-9
      Abbildung 4 (A) MRI Atlas mit co-registriert Hirnoberfläche (gelbe Linie), (B) der erstellten Volumenleitermodell mit den ausgerichteten 32 Elektroden und 3 Sehenswürdigkeiten (rote Punkte) und (C) MRI Atlas mit co-registriert ref renz Gitter R1.
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  3. Gehirn Quelle Imaging
    1. Berechne Blei Felder-Matrix 13. Geben Sie die Leitfähigkeitswerte, die das Verhältnis von Haut, Schädel und Gehirn zu befriedigen als 1: 1/80: 1. Besorgen Sie sich die Führung Felder-Matrix bezogen auf das Volumen Leitermodell und den Elektrodenpositionen in 2.2 erstellt.
      HINWEIS: Die Toolbox 12 bietet die Schnittstelle mit der anderen Software BEM 10 zu berechnen. Daher werden nur die Leitfähigkeitswerte als Eingabe benötigt.
      figure-protocol-10
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    2. Geben Sie die durchschnittliche EEG-Signale für jedes IED Subtyp in 2.1.4 gespeichert.
      "Src =" / files / ftp_upload / 52700 / 52700vis7.jpg "/>
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    3. Erhalten sLORETA Lösung 13 auf Basis der berechneten Leitungsfeldmatrix und der Eingangs EEG-Signale. Durch Wahl der Option Quelle Schätzverfahren kann die inverse Lösung erhalten werden kann 12.
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    4. Zeichnen Sie die geschätzten Quellen.

Ergebnisse

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Wenn alle Verfahren ordnungsgemäß abgeschlossen sind, können voraus Quellen im Gehirn Oberfläche der präklinischen Modell visualisiert werden. Abbildung 5 zeigt die geschätzten Quellen aus einem bestimmten Sub-Typ des Spikes (oben) und scharf Wellen (unten) von IEDs. Darüber hinaus Abbildung 6 zeigt, wie die Source-Distribution Änderungen in aufeinanderfolgenden Zeitrahmen bei einem Anfall Einrichtung. Diese Ergebnisse unterstützen die Leistungsfähigkeit der vorgeschlagenen Methoden zur hochauflösenden EEG an Ratten mit fokalen Epilepsie zu erfassen und Quellenanalyse mit Hilfe der aufgezeichneten EEG durchzuführen.

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Abbildung 5. Geschätzte Gehirn Quelle Standorte der IEDs in Bezug auf verschiedene Cluster in Spikes (oben) und scharf Wellen (unten). (A) Zeitreihen, (B) EEG Topographie, und (C) kortikale Strom sauerces. Die Auswertung erfolgt zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einem roten vertikalen Linie in (A) markiert geführt.
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Abbildung 6. Geschätzte Gehirn Quellen während der Beschlagnahme. Die Zeitpunkte werden als rote vertikale Linien markiert.
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Diskussion

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Eine neue Methode zur nichtinvasiven Rekordmehrkanal-EEG in einer bestimmten präklinischen Modell der fokalen Epilepsie beschrieben. Die Angaben für die Aufzeichnungs- und Analyseverfahren, mit bestimmten experimentellen Tipps, vorgesehen. Es gab wichtige Faktoren zu berücksichtigen, die Erreichung erfolgreiche Ergebnisse. Erstens, für EEG-Aufzeichnungen, um hohe Qualitätssignale ist unerlässlich. Die richtige Viskosität des EEG Paste sollte während der Mini-cap Vorbereitung an jede Elektrode angelegt werden, und Kopf- und Ohrhaar der Ratte sollte während der Rasur vollständig entfernt werden. Impedanzprüfung ist der wichtigste Schritt, um die Qualität der EEG-Aufzeichnungen bestätigen. Zweitens, für Hirnquelle Bildgebung, ist von entscheidender Bedeutung Erzeugung richtigen Volumenleitermodell. Jede Oberfläche sollten zusammen registriert werden. Auch sollten die erzeugten Elektrodenpositionen haben minimale Abstand Fehlers von den tatsächlichen Elektrodenstellen auf der Kopfhaut der Ratte.

Obwohl diese Handschrift stellt QuelleAnalyseverfahren unter Verwendung von Brainstorm 12, können sie mit anderen Open-Software 16,17 und 18,19 kommerzielle Produkte durchgeführt werden. Auch neben sLORETA 13, andere inverse Lösungen wie mehrere Dipol-Modelle und Beamformer angewendet 4 werden.

Eine Einschränkung dieses Ansatzes ist, dass die Verhaltensanalyse nicht durchgeführt werden, da die EEG-Aufzeichnung wird unter Sedierung. Im Vergleich zu den anderen Verfahren zur Registrierung des EEG bei Ratten 5,6 Allerdings ist dieser Ansatz nicht invasiv.

Unsere vorläufigen Ergebnisse bestätigen, wie wichtig für eine genaue Klassifizierung der IED-Marker aus EEG-Aufzeichnungen, um die Reizzonen in einer Ratte mit fokalen Epilepsie zu bestimmen, sowie ihre Beziehung mit den zugrunde liegenden Mechanismen für die Beschlagnahme Einleitung 11 zu bewerten. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass EEG Quellenlokalisierung für solche spezifischen IEDs zeigten eine gute Übereinstimmung mit dem bzw.ective BOLD Aktivierung und Deaktivierung Bereiche 20.

Unsere Studie wird die Verwendung von präklinischen Modellen zu stimulieren, um durch biomedizinische Ingenieure entwickelt Bett-Sitzbank-Bett-Strategien zu bewerten. Beispielsweise wird IED Extraktion heutzutage in Krankenhäusern von Hand, was eine erhebliche menschliche Aufwand durchgeführt. Die in dieser Studie vorgeschlagenen Methodik tut es automatisch. Wir vermuten, daß die Verwendung dieser Methodik werden ähnliche Ergebnisse bei der Behandlung von Patienten mit FCD aufgebracht herzustellen. Wir bereiten IRB Protokolle zur Bewertung dieser und anderer Aspekte der Methodik in menschlichen Datensatz.

Darüber hinaus wird die Verwendung von präklinischen Modellen uns helfen, die Möglichkeiten und Grenzen der EEG-Quellenlokalisierung in 21 Epilepsie. Genaue Abschätzung der Gehirnquellen Gebener epileptogenesis ist für therapeutische Strategien und Operationsplanung. Auch mit einer Standardplattform für EEG-Aufzeichnung bei Ratten wird nützlich sein,die Bewertung der Wirksamkeit der verschiedenen Antiepileptika in vorklinischen Versuchen. Dies ist die erste Studie, in der epileptischen Ratten werden nicht-invasiv unter Sedierung aufgezeichnet, die neue Türen für die Auswertung von EEG Biomarker für Epilepsie eröffnen wird. Jedoch ist die gesamte Methode in dieser Studie präsentierten erweiterbar auf andere experimentelle Bedingungen und Störungen des Gehirns. Die EEG-Mini-Kappe kann auch in anderen Nagetierarten verwendet werden.

In der Vergangenheit wurde eine Vorderpfote Stimulation Paradigma in Wistar-Ratten wurde genutzt, um die Qualität und die Reproduzierbarkeit der Daten mit dem EEG Mini-Kappe 2 aufgezeichnet zu bewerten. Darüber hinaus haben Validierungen für das Gehirn Quelle Rekonstruktion von hochauflösenden Schädel EEG gleichzeitig mit laminar lokaler Feldpotentiale von Wistar-Ratten unter einer Whisker Stimulation Paradigma 22 aufgezeichnet geführt. Diese Methode wurde für Wistar Ratten wegen der Existenz eines MRI Atlas für diese besondere Ratten s entwickeltZug. Sie kann jedoch auf andere Nagerarten mit ihren Standardformat von Atlas einschließlich Maus 23, Sprague-Dawley-Ratten 24 und Paxinos und Watson Ratten 25 aufgebracht werden. Darüber hinaus könnte die Grundverfahren unserer vorgeschlagenen Methodik in irgendeinem Nagetier präklinischen Modellen für die EEG ist ein wichtiger Modalität verwendet werden. Jedoch sind viele Aspekte dieser Methode insbesondere zur Behandlung von Epilepsie, insbesondere solche EEG Vorverarbeitung (IED Detektion und Klassifikation) bezogen. Auch müssen die Forscher bewusst richtigen Medikamente zur Sedierung in verschiedenen Fällen eingesetzt werden. Die Verwendung von Isofluran und DEXDOMITOR in unserer Studie wurde sorgfältig aufgrund des verringerten Einfluss auf IEDs betrachtet. Bezug EEG-Aufzeichnungen in dem Fall von Maus, die relativ kleine Kopffläche würde die Anzahl der Kanäle erheblich reduzieren.

Offenlegungen

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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Danksagungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Autoren bedanken sich bei Pedro A. Valdes Hernandez, Francois Tadel, und Lloyd Smith für ihre wertvollen Ratschläge und fruchtbare Diskussion danken. Wir danken auch Rafael Torres für das Korrekturlesen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
DatenerfassungscomputerHewlett-PackardZ210 Workstation
DexdomitorOrion Pharma6295000Dexmedetomidinhydrochlorid
EEG-AnalysesoftwareThe Mathworks Inc.MATLAB R2011b
BrainstormSylvain et al. 2001
OpenMEEGGramfort et al. 2010
EEG Data StreamerTucker-Davis TechnologiesRS4 Data Streamer
EEG Electrode PasteBiotachYGB 103
EEG PreamplifierBioSemiActive Two
Brain ProdukteBrainAmp
Tucker-Davis TechnologiesPZ3 Niederohmiger Verstärker
EEG-AufzeichnungssoftwareBioSemiActiView
EEG-AufzeichnungssoftwareTucker-Davis TechnologiesOpenEx - OpenDeveloper
EEG SCSI ConnectorBioSemiActive Two SCSI Connector
Brain ProdukteD-Sub Steckverbinder
EEG ProzessorTucker-Davis TechnologiesRZ2 BioAmp Prozessor
Tucker-Davis TechnologiesZif-Clif Digital Headstage
Hochauflösendes EEG Mini-capCortech SolutionsDA-AR-ELRCS32US-Patent Anmeldung Nr. 13/641,834
Isofluran, USPVedcoPiramal HealthcareNDC 66794-013-25
IsopropylalkoholAqua Solutions311221390% v/v Lösung
Gleitmittel Ophthalmische SalbeRugbyNDC 0536-6550-91Steril
NaClAbbott2B8203Väter 0,9% Natrium Chrorid Injektion USP
Physiologie Recording SoftwareADInstrumentsLabChart 7.0
Physiologie Recording SystemADInstrumentsPowerLab 8/35
SpritzeMonoject20055512cc

Referenzen

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