Manipulation von Epileptiforme Electrocorticograms (ECoGs) und Schlaf bei Ratten und Mäusen durch Akupunktur

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, Epilepsie, Schlaf und die Auswirkungen der Akupunktur im Tiermodell zu beurteilen. Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen im Bereich der Neurowissenschaften zu beantworten, wie man Epilepsie erkennt, den Schlaf analysiert und Akupunktur in einem Kleintiermodell durchführt. Die Hauptvorteile dieser Technik bestehen darin, dass die laterale kortikale und die laterale Myogrammelektrode in diesem Semester schnell und einfach stereotaktisch implantiert werden können.

Verfahren wird von Yi-Jou Wu, einem Doktoranden aus meinen Laboratorien, demonstriert. Nachdem Sie die richtige Tiefe der Sedierung durch mangelnde Reaktion auf ein Zehenkneifen bestätigt haben, tragen Sie Augensalbe auf eine sechs bis acht Wochen alte 250 bis 350 Gramm schwere Spregg Dolly-Ratte aus der ersten Gruppe auf. Verwenden Sie eine Haarschneidemaschine, um die Haare von der Oberseite des Schädels zu entfernen.

Desinfizieren Sie die Haut mit aufeinanderfolgenden Anwendungen von Povidon-Jodlösung und 75 Prozent Ethanol, gefolgt von einer Antibiotika-Injektion, um Infektionen zu verhindern. Montieren Sie dann das Tier auf eine Stereotaxi-Maschine und setzen Sie dann eine Ohrstange in den Gehörgang ein. Machen Sie mit einem Skalpell einen etwa zwei Zentimeter langen Schnitt in der Mittellinie des Schwanzes entlang des Schädels zwischen den Ohren.

Verwenden Sie dann Hämostatika, um die Hautlappen zu schneiden, den Schädel freizulegen, und verwenden Sie ein Skalpell, um das Gewebe zu entfernen. Wenn der Schädel sauber ist, bohren Sie mit einem rotierenden Werkzeug acht Löcher mit einem Durchmesser von etwa 0,7 Millimetern in den Frontal-, Parietal- und Okzipitallappen sowie in das Kleinhirn sowohl in der linken als auch in der rechten Hemisphäre des freiliegenden Knochens. Schrauben Sie dann acht Elektrokortikogramm-Elektroden in die Löcher für die fokale Epilepsieerkennung.

Bohren Sie in einer separaten Gruppe von Ratten drei Löcher und platzieren Sie zwei Elektrodenzephalogramm-Elektroden mit Schrauben über den rechten Frontal- und Parietallappen der Kortex mit den gleichen Koordinaten wie in der ersten Gruppe. Platzieren Sie als Nächstes eine dritte Elektroenzephalogramm-Elektrode über dem linken Kleinhirn, um das Tier zu erden und die Signalartefakte zu reduzieren. Trennen Sie Hals, Haut und Muskel und führen Sie zwei Elektromyogramm-Elektroden in den Nackenmuskel ein.

Bohren Sie ein weiteres Loch in den Schädel und platzieren Sie eine Mikroinjektions-Führungskanüle in den linken zentralen Kern der Amygdala. Bohren Sie dann ein 1,6 Millimeter großes Loch in den Schädel und setzen Sie einen kalibrierten 30-Kilovolt-Thermoster auf die Oberfläche des parietalen Kortex ein, um die kortikale Temperatur zu überwachen. Verlegen Sie die isolierten Elektrokortiko- und Elektromyogramm-Elektrodenführungen zu einem Sockel.

Verwenden Sie Zahnacryl, um den Sockel zu zementieren, führen Sie die Kanüle zum Schädel und verbinden Sie dann den Thermoster mit dem Seil. Behandeln Sie dann den Schnitt topisch mit Polysporin, um eine Infektion zu verhindern, und geben Sie den Tieren eine Woche nach der Operation Wasser, das mit Ibuprofin und Penicillin G ergänzt ist. Um eine fokale Temporallappenepilepsie zu induzieren, verwenden Sie eine Mikroinjektionspumpe, um 0,5 Mikroliter Pilocarpin in den linken zentralen Kern der Amygdala durch die Injektionsführungskanüle mit 0,2 Mikrolitern pro Minute zu verabreichen.

Um eine generalisierte Epilepsie mit rezidivierendem Status epilepticus zu induzieren, injizieren Sie 300 Milligramm Pilocarpin IP pro Kilogramm. Für die Akupunktur lokalisieren Sie zunächst manuell die Akupunkturpunkte. So befinden sich die Feng-Chi-Akupunkturpunkte drei Millimeter entfernt von der hinteren Mittellinie zwischen den Ohren am Hals. Nachdem Sie eine niedrige Hautimpedanz an den interessierenden Akupunkturpunkten bestätigt haben, führen Sie Edelstahlnadeln in einer Tiefe von zwei Millimetern in die Akupunkturpunkte ein.

Geben Sie dann mit einem funktionsfähigen elektrischen Stimulator einen 10-Hertz-Zug von 150 Millisekunden byphasischen Impulsen mit einer Intensität von einem Milliampere durch die Nadel an die Akupunkturpunkte ab. Hier ist ein vorherrschendes epileptiformes Elektrokortikogramm dargestellt, das von der Elektrokortikogramm-Elektrode am Parietallappen der linken Hemisphäre aufgenommen wurde. Nach der Verabreichung von Pilocarpin werden seltene epileptische Aktivitäten von den restlichen Elektroden des Elektrokortikogramms erfasst, was auf eine erfolgreiche Induktion der fokalen Temporallappen-Epilepsie hinweist.

Innerhalb von fünf Minuten treten schwere cholinerge Auswirkungen auf das Verhalten auf, die allmählich an Schwere zunehmen, bis ein generalisierter Anfall mit Elektrokortikogramm auftritt, gefolgt von einem Status-epilepticus-Ereignis. Während der Dunkelperiode nach der ersten Pentilen-Tetrasol-Injektion oder während der zweiten Dunkelperiode an einem injektionsfreien Tag bis zur fünften Pentilen-Tetrasol-Injektion werden keine epileptiformen Elektrokortikogramme beobachtet, zusammen mit spontaner und rezidivierender generalisierter Epilepsie. Der Wachzustand weist ein Elektromyogramm mit hoher Amplitude und eine Fülle von Bewegungsaktivität auf, mit einem allmählichen Anstieg der kortikalen Temperatur, wenn der Wachsamkeitszustand entweder vom Nicht-REM- oder REM-Schlaf in den Wachzustand übergeht.

Der Non-REM-Schlaf ist gekennzeichnet durch synchronisierte Elektrokortikogramme mit hoher Amplitude und niedriger Frequenz, mit einer allmählichen Abnahme der Elektromyogramm-Amplitude und ohne lokomotorische Aktivität sowie einer Abnahme der kortikalen Temperatur, wenn der wache Zustand vom Wachzustand in den NREM-Schlaf übergeht. Während des REM-Schlafs ist die Elektrokortikogramm-Welle mit einer reduzierten Amplitude desynchronisiert. Die vorherrschende Leistungsdichte des Elektroenkaphalogramms tritt innerhalb der Theta-Frequenz auf.

Die Elektromyogramm-Aktivität ist am geringsten, es wird ein phasisches Körperzucken beobachtet und die kortikale Temperatur steigt schnell an. Die Verabreichung von 100 Hertz Elektroakupunktur in die bilateralen Feng-Chi-Akupunkturpunkte verschlimmert die Pilocarpin-induzierten epileptiformen Elektrokortikogramme, während 10 Hertz Elektroakupunktur die epileptiformen Elektrokortikogramme unterdrückt. Darüber hinaus unterdrückt die Verabreichung von Pilocarpin in den linken zentralen Kern der Amygdala auch den Nicht-REM-Schlaf während der Lichtperiode des 12-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus.

100 Hertz Elektroakupunktur verschlechtert die durch Pilocarpin induzierte Unterdrückung des Non-REM-Schlafes weiter. Im Gegensatz dazu erhöht eine 10-Hertz-Elektroakupunktur in die bilateralen Feng-Chi-Akupunkturpunkte den Non-REM-Schlaf per se während der Dunkelperiode und blockiert die Pilocarpin-induzierte Reduktion des Non-REM-Schlafs während der Lichtperiode. Einmal gemeistert, kann diese Technik in eineinhalb Stunden abgeschlossen werden, wenn sie richtig ausgeführt wird.

Bevor Sie dieses Verfahren versuchen, ist es wichtig, die Fertigkeit der stereotaktischen Chirurgie bis zur Beherrschung zu üben. Nach ihrer Entwicklung ebnet diese Technik den Forschern auf dem Gebiet der Neurowissenschaften den Weg, um die Auswirkungen der Akupunktur bei Epilepsie und Schlafstörungen zu erforschen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Elektroenzephalie- und Elektromyogrammelektroden chirurgisch implantiert, eine Leitkanüle und ein Semester zur Beurteilung des Schlafmusters und anderer Auswirkungen der Akupunktur auf die Gehirnaktivität.