Multisystem-Monitoring zur Identifizierung von Anfällen, Arrhythmien und Apnoe bei bewusst zurückhaltenden Kaninchen

Herz- und Atemfunktionsstörungen tragen zum plötzlichen Tod nach einem Anfall bei. Um dieses Phänomen zu untersuchen, wurde daher ein Multisystemansatz auf ein Kaninchenmodell angewendet. Diese Technik ermöglicht die gleichzeitige Überwachung und spätere Analyse der neurologischen, kardialen und respiratorischen Funktion mehrerer Kaninchen im Zusammenhang mit Anfällen, Arrhythmien und vorhergehendem Tod.

Während eine Krankheit in erster Linie neuronal oder kardial sein kann, kann sie elektrische Störungen sowohl im Gehirn als auch im Herzen umfassen, wie Krampfanfälle und Arrhythmien sowie Atemfunktionsstörungen. Es kann schwierig sein, mit Kaninchen wegen ihrer Hinterbeinstärke zu arbeiten. Achten Sie darauf, die Kaninchen ruhig zu halten, wenn Sie sie bewegen und die Monitore anbringen.

Verbinden Sie den Computer zunächst mit einem 64-poligen Aufwärtsgeteil an einen Verstärker. Um jeden achten Pin am Kopfkasten zu einer Referenz zu machen, stellen Sie die Referenzelektrode auf unabhängig. Für die Implantation der EKG-Elektroden befestigen Sie ein Kaninchen in Rückenlage mit dem Kopf an den Knien des Prüfers und niedriger als der Rest seines Körpers.

Mit einem zweiten Forscher, der das Fell ausbreitet, um die darunter liegende Haut freizulegen, führen Sie subdermal 35-Grad-Winkel gebogene Elektroden in jede Achselhöhle ein. Legen Sie die Leinen auf die Brust, nach rechts und links auf die Vordergliedmaßen. Und auf dem Bauch, vorne an der linken Hintergliedmaße.

Legen Sie dann eine Bodenstiftelektrode vor der rechten Hintergliedmaße auf den Bauch. Wenn alle EKG-Leitungen richtig platziert wurden, befestigen Sie das Kaninchen in einem entsprechend großen Rückhaltegerät mit den Hintergliedmaßen unter dem Tier. Führen Sie mit einem 45-Grad-Winkelansatz subdermale Elektroden mit geradem Stift in die Kopfhaut ein.

Platzieren Sie ein EEG-Blei auf den rechten vorderen, linken vorderen, rechten Okzipital- und linken Okzipitalbereich des Kopfes. Und platzieren Sie eine zentrale Referenzleitung an der zentralen Stelle zwischen den anderen vier Leitungen. Führen Sie die Drähte zwischen den Ohren durch und binden Sie sie locker an den Rückhaltegurt hinter dem Kopf.

Um die Atmung während des Experiments zu überwachen, befestigen Sie ein Pulsoximeter an einem Ohr über der Randohrvene und befestigen Sie vorsichtig eine Gesichtsmaske mit Kapnographieschlauch über Mund und Nase des Tieres. Befestigen Sie dann das andere Ende des Schlauchs am Vitalparametermonitor. Um Video-EEG-EKG aufzunehmen, öffnen Sie ein entsprechendes handelsübliches EEG-Softwareprogramm und passen Sie das Video so an, dass alle Kaninchen im Sichtfeld beobachtet werden können.

Führen Sie eine Basislinienaufzeichnung für das Tier für mindestens 10 bis 20 Minuten durch oder bis sich die Herzfrequenz für mindestens fünf Minuten auf 200 bis 250 Schläge pro Minute stabilisiert hat. Stellen Sie den Niederfrequenzfilter auf ein Hertz und den Hochfrequenzfilter auf 59 Hertz ein. Fügen Sie zeitgebundene Notizen in Echtzeit hinzu, um den Zeitpunkt von Interventionen, neuroherzialen Ereignissen und motorischen oder Prüferartefakten anzuzeigen.

Zur photischen Stimulation platzieren Sie eine Lichtquelle mit einem kreisförmigen Reflektor 30 Zentimeter vor dem Kaninchen auf Augenhöhe, wobei die Blitzintensität auf das Maximum eingestellt ist. Und platzieren Sie zwei Spiegel auf jeder Seite des Kopfes und einen Spiegel hinter dem Kaninchen, so dass das Licht in die Augen des Kaninchens eindringt. Befestigen Sie das Licht an einem Controller mit einer einstellbaren Rate, Intensität und Dauer.

Wenn der photische Stimulator auf ein Hertz eingestellt ist und der Blitz eingeschaltet ist, zeichnen Sie die Reaktion für 30 Sekunden auf. Bedecken Sie die Augen des Kaninchens mit einer Maske, um den Augenverschluss zu simulieren oder zu verursachen und für weitere 30 Sekunden zu stimulieren. Nachdem Sie die Augen geöffnet und die Augen bei jeder Frequenz geschlossen haben, schalten Sie den photischen Stimulator für 30 Sekunden aus und stellen Sie den Controller auf die nächste Frequenzeinstellung ein.

Nachdem Sie 60 Sekunden lang bei jeder Frequenz von einem bis 25 Hertz in zwei Hertz-Intervallen aufgezeichnet haben, verringern Sie die Frequenz von 60 auf 25 Hertz in Fünf-Hertz-Schritten und zeichnen Sie 30 Sekunden lang mit geöffneten Augen und 30 Sekunden mit geschlossenen Augen auf. Entfernen Sie am Ende des Experiments die EEG- und EKG-Leitungen vom Kaninchen und bringen Sie die Tiere zur routinemäßigen Pflege durch das Haltungspersonal in ihre Heimkäfige zurück. Sammeln Sie vor der Verabreichung des Medikaments 10 bis 20 Minuten EEG-EKG-Ausgangsvideo vom unbehandelten Kaninchen, wie gezeigt.

Für die orale Verabreichung eines interessanten Medikaments mischen Sie 0,3 Milligramm pro Kilogramm des interessierenden Arzneimittels in drei Milliliter Apfelmus in Lebensmittelqualität und laden Sie die Mischung in eine drei Milliliter Spritze zum Einnehmen. Heben Sie vorsichtig die Oberlippe des Kaninchens an, schieben Sie die Spitze der Spritze in die Seite des Mundes, die von den Zähnen des Kaninchens nicht behindert wird, und injizieren Sie das gesamte Volumen an mit Medikamenten ergänztem Apfelmus in den Mund des Kaninchens. Sammeln Sie dann zwei Stunden EEG-EKG-Videodaten, bevor Sie das Kaninchen zur Routinepflege in seinen Heimkäfig zurückverenden.

Bevor Sie die EEG-EKG-Reaktion auf die intravenöse Medikamentenverabreichung aufzeichnen, rasieren Sie die hintere Oberfläche des Kaninchenohrs und verwenden Sie 70% Ethanol, um die Stelle zu desinfizieren und die marginale Ohrvene zu erweitern. Kanulieren Sie vorsichtig die marginale Ohrvene mit einem 25-Gauge-Angiokatheter und legen Sie einen Injektionsstopfen an das Ende des Katheters. Kleben Sie eine schiene aus drei gerollten Gazestücken auf das Ohr, um den Katheter an Ort und Stelle zu sichern und das Ohr aufrecht zu halten.

Injizieren Sie einen Milliliter von 10 USP-Einheiten pro Milliliter heparinisierter Kochsalzlösung, um das Katheterpatent zu halten. Wenn die Baseline-Aufzeichnung abgeschlossen ist, injizieren Sie Kochsalzlösung mit einem bis 10 Milligramm pro Kilogramm des interessierenden Arzneimittels einmal alle 10 Minuten in den Katheter. Überwachen Sie nach jeder Dosis sorgfältig das Video-EEG-EKG, die Oximetrie-Kapnographie, auf Neuro-, Herz-, elektrische und respiratorische Anomalien oder visuelle Hinweise auf epileptiforme Aktivität.

Notieren Sie diese Änderungen in Echtzeit sowie während der Nachanalyse. Um das EKG-Video zu analysieren, verwenden Sie eine geeignete kommerziell erhältliche Software, um Perioden von Tachykardie, Brachykardie, ektopischen Schlägen oder anderen Arrhythmien innerhalb der EKG-Daten zu identifizieren. Um die zu überprüfende Datenmenge zu reduzieren, erstellen Sie ein Tachogramm, um die Leichtigkeit zu erhöhen, mit der Perioden von Tachykardie, Bradykardie oder Unregelmäßigkeiten des RR-Intervalls identifiziert werden können.

Für die Video-EEG-Analyse nach einem Arzneimittelverabreichungsexperiment scrollen Sie visuell durch die EEG-Verfolgung, um epileptische und nicht-epileptische Bewegungen für mindestens eine Minute nach jeder Dosis des Arzneimittels zu unterscheiden. Für die Video-EEG-Analyse nach einem photischen Stimulationsexperiment erstellen Sie ein Spektralanalysediagramm in einem geeigneten EEG-Analyse-Softwareprogramm. Analysieren Sie dann die okzipitalen Leitungen des EEG auf das Vorhandensein und Fehlen des okzipitalen Fahrrhythmus.

Der okzipitale Fahrrhythmus erzeugt einen Peak in der Spektralanalyse, der der Frequenz des photischen Stimulators entspricht. Die Beurteilung der EKG-Morphologie ermöglicht die Erkennung abnormaler Herzfrequenzen, Leitungs- und EKG-Wellenformen. Die Spuren können auch verwendet werden, um die Herzfrequenz, das RR-Intervall, das PR-Intervall, die P-Dauer, das QRS-Intervall, das QT-Intervall, das QTc-, das JT-Intervall und das T-Peak-zu-T-End-Intervall zu quantifizieren.

Aufzeichnungen von den okzipitalen EEG-Leitungen weisen typischerweise eine höhere Amplitude auf als die für frontale Bleidaten beobachtete. Und die dominante Frequenz in allen Leitungen wird üblicherweise im Delta-Bereich gemessen. Hier werden Schlafspindelwellen aus einem repräsentativen Kaninchenexperiment gezeigt.

Mehrere EEG-Montagen einer Schlafperiode zeigen, dass diese Wellen aus dem Zentrum des Kopfes entstehen, was mit menschlichen Erkenntnissen übereinstimmt. Neben normalen EEG-Veränderungen können bei Baseline-Aufnahmen auch verschiedene bewusste, nicht-epileptische Kaninchenbewegungen beobachtet werden, mit denen diese Daten von epileptiformen Entladungen unterschieden werden können. Es ist wichtig, die EKG-Leitung sicher in die Haut zu legen, um die Drähte von den Beinen fernzuhalten und darauf zu achten, dass die Elektroden beim Einbringen von Kaninchen in den Rückhalteer befestigt bleiben.

Dieses Multisystem-Aufzeichnungsgerät wird zukünftige Studien zur Arzneimittelsicherheit und -wirksamkeit ermöglichen und ein umfassendes Verständnis verschiedener erworbener und vererbter Krankheiten ermöglichen. Diese Technik erfasst den Verlauf einer potenziell tödlichen Multiorganfunktionsstörung nach einem Anfall, was zu einem besseren Verständnis des Mechanismus von SUDEP führt.