Aquí, presentamos un protocolo de registro telemétricos electroencefalogramas (EEGs) de libremente mover lechones directamente en el chiquero sin el uso de un sedante, lo que es posible grabar patrones EEG típicos durante no sueño del REM, como huso estalla.
Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.
Artículo de método
Grabaciones de EEG no invasivo se mueva libremente lechones
En este artículo
Resumen
Resumen
El método permite la grabación de alta calidad los electroencefalogramas (EEGs) de libremente mover lechones directamente en el chiquero. Utilizamos un sistema de electroencefalografía telemétrica de un canal en combinación con electrodos estándar hidrogel auto-adhesivo. Los lechones se calmaron abajo sin el uso de sedantes. Después de su lanzamiento en la pocilga, los lechones se comportan normalmente, beber y dormir en el mismo ciclo como sus hermanos. Sus fases de sueño se utilizan para las grabaciones de EEG.
Introducción
Lechones son un modelo emergente para Neurociencia1. Con el fin de fortalecer la investigación traslacional, hemos inventado un método para registrar el EEG no invasivo, clínica de lechones libre2 (figura 1 y figura 2). Son los dos requisitos para una utilización traslacional de las grabaciones de EEG, con respecto a patrones de EEG asociados con la maduración cortical, una metodología no invasiva, comparable a la clínica y la abstinencia de sedantes o anestesia. El sistema de telemetría de un canal3 en combinación con electrodos autoadhesivos pueden fijarse en unos 5 minutos después, los lechones se recuperan rápidamente del procedimiento manejo y sincronizar su alimentación y para dormir el comportamiento de la otra lechones y la cerda.
Aunque ya hay intentos de utilizar las grabaciones de EEG no invasivo de animales sedados4, estudios de electroencefalograma (EEG) la mayoría de los animales se llevan a cabo con métodos invasivos. Estos métodos tienen efectos secundarios en relación con procesos inflamatorios alrededor de los electrodos implantados5,6 y en la mayoría de los casos, requiere una separación social de los animales debido a los componentes externos del sistema implantado de EEG. Por lo tanto, la traducción de estos datos en el contexto clínico es difícil. La necesidad de enfoques traslacionales se está convirtiendo en claro por el hecho de que todavía no se sabe cómo una maduración cerebral "normal" durante el desarrollo cortical temprano está representada por electroencefalografía clínica, invasiva7. Esta brecha de conocimiento es causada por problemas técnicos asociados con las grabaciones de EEG de recién nacidos prematuros bebés8. En sistemas modelo animales, patrones de desarrollo cortical temprana mejor son accesibles, ya que la mayoría de los animales nacen con un cerebro"prematuro" en comparación con el desarrollo cortical humano9. Además conservados patrones de desarrollo cortical a través de la especie2, recientemente se ha demostrado que las grabaciones de EEG de recién nacidos prematuros también pueden predecir el resultado clínico individual durante más de10,de vida11. El método descrito aquí es especialmente útil para los aspectos traslacionales de la neurociencia del desarrollo.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Protocolo
Todos los procedimientos fueron aprobados por el Comité de ética local (#23177-07/G10-1-010/G 15-15-011) y seguido de la Unión Europea y el Reglamento nacional alemán (europeo comunidades Consejo Directiva 86/609/ECC; Tierschutzgesetz).
Animales todos los procedimientos fueron realizados según el centro médico del Reglamento del Comité de cuidado de los animales de Johannes Gutenberg University Mainz.
1. configuración
- Antes del experimento, verifique cualquier ruido en la línea y encontrar un lugar adecuado para la instalación y la antena. Ruido en la línea es visible como una onda de seno de 60 o 50 Hz.
Nota: La colocación de la antena y sobre todo la distancia entre el transmisor y el receptor depende de la fuerza de transmisión del sistema. El sistema usado aquí es ajustable. Se ajustó a una potencia relativamente baja, con un rango de transmisión aproximadamente 3 m. Además, las vallas metálicas en el chiquero pueden atenuar la señal e interferencias. En este caso, es necesario colocar la antena dentro de la jaula del metal. - Usar un tambor de cable para suministrar la instalación con energía de la línea. Conecte la computadora portátil, la unidad receptora y el convertidor de analógico a digital (si es necesario) para el sistema de telemetría específico que está siendo utilizado.
Nota: El sistema de telemetría aquí envía datos digitales en el receptor. Esto puede ser diferente para otros sistemas. - Coloque los electrodos, los adhesivos, los Q-tips y las toallitas, así como los bloques de mezcla, en una tabla separada.
- Preparar los electrodos con cables cortos. Para ello, los electrodos de corte y soldarlos de nuevo con una longitud lo más corta posible, dependiendo del tamaño del animal. Los cables deben ser lo suficientemente largos para conectar las posiciones de grabación deseado en la cabeza con la unidad de EEG telemetría, transmisión de los datos. Cables demasiado largos retrocedieron y cubiertos con elastómero de silicona adhesivo de la piel. Cables más largos que deben retrocedió hacen el parche de silicona más grande y más pesado.
2. el cochinillo
- Coger un cerdito agarrando la pierna o en el tórax. Mantenerlo y ser consciente de la defecación o micción.
- Si es necesario, marcar el cochinillo con un número.
- Envuelva el cochinillo en una toalla. El cochinillo se calmará. Ser conscientes de sobrecalentamiento el cochinillo.
- Sujete al lechón con una mano en el cuerpo o el antebrazo. Use la otra mano para sostener el hocico. Ser conscientes de sobrecalentamiento el cochinillo y asegúrese de que esté libre de respirar correctamente.
3. electrodos
- Tienen una segunda persona fije los electrodos.
- Limpiar la piel de la suciedad con agua o etanol. Si es necesario afeitarse la cabeza.
- Retire cualquier células muertas de la piel con un gel abrasivo de EEG y un q-Tip. Retirar el gel abrasivo después. Como alternativa, utilice papel de lija.
- Fije los electrodos autoadhesivos en la ubicación deseada. Coloque el electrodo de tierra por encima del cerebelo (entre las orejas) y el electrodo de referencia en la nariz. Coloque el electrodo de registro en la ubicación deseada.
Nota: en este caso, un registro unipolar fue realizado, porque la referencia se colocó en una posición neutral (nariz). No se dispone de ningún sistema estandarizado para lechones hasta ahora. Aquí, una posición de grabación parietal fue utilizada (entre el ojo y el oído) en el hemisferio derecho del cerebro. - Conecte los cables a la unidad de telemetría. Encienda la unidad. Según el sistema de telemetría, esto puede ser un interruptor magnético o una señal de frecuencia de radio despertador.
- Cubra la unidad de telemetría y todos los cables de electrodos, así como todo con goma de silicona adhesivo de dos componentes de la piel (véase Tabla de materiales). Al mezclar cantidades iguales de ambos componentes, el tiempo de curado será en el rango de 1 minuto de ojos y las pestañas no deben estar cubiertas por el caucho.
- Espere hasta que el caucho de silicón se cura completamente.
- Vuelva a colocar el lechón en la pocilga.
- Observar el cochinillo para ver si está mostrando signos de malestar durante un largo periodo de tiempo (varios minutos).
4. la medida
- Espere hasta que el cochinillo se ha recuperado y empieza a sincronizar su comportamiento con el de sus hermanos (alimentación, jugando, durmiendo), generalmente después de 30 s (figura 1).
- Espere a que las fases de sueño, si lo desea. El tiempo de grabación depende de la pregunta científica específica. Aquí, se utilizaron las sesiones de grabación de 10 minutos.
- Si la unidad de telemetría está cubierta por más de 2 otros lechones, la señal puede ser demasiado baja para el receptor. Empuje suavemente hacia los lechones, si duermen en la parte superior. Ser conscientes de la cerda; puede reaccionar agresivamente.
- Iniciar la grabación con el software de adquisición de datos (véase Tabla de materiales).
5. final
- Después de la grabación (generalmente varias horas), coger el cochinillo otra vez como se ha descrito en el paso 2. Ser conscientes de la cerda; puede reaccionar agresivamente.
- Suavemente, levante el caucho de silicón de un canto. Luego, retire el parche entero del caucho de silicón que contiene los electrodos y la unidad de telemetría. Tenga cuidado con los ojos del lechón.
- Vuelva a colocar el lechón en la pocilga.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Resultados
Pudimos grabar típicos patrones de EEG asociados con no sueño del REM, como ráfagas de huso o cepillos delta, mueva libremente lechones (figura 1 y figura 2). Principalmente estábamos interesados en patrones representativos durante no sueño del REM, pero las fases de sueño REM como12 con una amplitud muy baja también han sido registrados (figura 3). La fisiología y la cantidad...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Discusión
Un paso crítico en el protocolo es el adecuado contacto con los electrodos, especialmente el electrodo de tierra, para lograr grabaciones estables con de poco ruido. Además, ya que los lechones son muy ágiles, es importante cubrir todo el sistema con caucho de silicona para proteger los electrodos y la unidad de telemetría. Además, si los experimentos se llevan a cabo en un establo con suelo de rejilla, ser cauteloso con los pequeños dispositivos o conectores.
En el caso de un agarre deficient...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Nos gustaría dar las gracias a Helmut Scheu por la oportunidad de llevar a cabo nuestra investigación en el chiquero en el Hofgut Neumühle.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Adhesivo desechable superficie Electrodos de plata/cloruro de plata | Spes Medica S.r.l., Genova, Italia | Electrodo de hidrogel autoadhesivo | |
| Abralyt HiCl | Easycap GmbH | Crema abrasiva | |
| Body Double fast | Smooth On Inc. | Adhesivo cutáneo silicona | |
| de telemetría | Desarrollo interno | ||
| Picolog 1216 | Pico Technology | Convertidor AD | |
| Portátil | Panasonic | Portátil resistente | |
| Receptor | interno |
Referencias
- Conrad, M. S., Sutton, B. P., Dilger, R. N., Johnson, R. W. An in vivo three-dimensional magnetic resonance imaging-based averaged brain collection of the neonatal piglet (Sus scrofa). PLoS ONE. 9 (9), e107650(2014).
- de Camp, N. V., Hense, F., Lecher, B., Scheu, H., Bergeler, J. Models for preterm cortical development using non invasive clinical EEG. Translational Neuroscience. 8, 211-224 (2017).
- Lapray, D., Bergeler, J., Dupont, E., Thews, O., Luhmann, H. J. A novel telemetric system for recording brain activity in small animals. Telemetry: Research, Technology and Applications. Barculo, D., Daniels, J. , Nova Science Publishers. 195-203 (2009).
- Kim, D., Yeon, C., Kim, K. Development and experimental validation of a dry non- invasive multi-channel mouse scalp EEG sensor through visual evoked potential recordings. Sensors. 17, 326(2017).
- Moshayedi, P., et al. The relationship between glial cell mechanosensitivity and foreign body reactions in the central nervous system. Biomaterials. 35, 3919-3925 (2014).
- Barrese, J. C., et al. Failure mode analysis of silicon-based intracortical microelectrode arrays in non-human primates. Journal of Neural Engineering. 10, 066014(2013).
- Hellström-Westas, L., Rosén, I. Electroencephalography and brain damage in preterm infants. Early Human Development. 81, 255-261 (2005).
- Lloyd, R. O., Goulding, R. M., Filan, P. M., Boylan, G. B. Overcoming the practical challenges of electroencephalography for very preterm infants in the neonatal intensive care unit. Acta Paediatrica. , 152-157 (2015).
- Clancy, B., Finlay, B. L., Darlington, R. B., Anand, K. J. Extrapolating brain development from experimental species to humans. Neurotoxicology. 28, 931-937 (2007).
- Iyer, K. K., et al. Cortical burst dynamics predict clinical outcome early in extremely preterm infants. Brain. 138, 2206-2218 (2015).
- Luhmann, H., de Camp, N., Bergeler, J. Monitoring brain activity in preterms: mathematics helps to predict clinical outcome. Brain. 138, 2114-2125 (2015).
- Dragomir, A., Akay, Y., Curran, A. K., Akay, M. Complexity measures of the central respiratory networks during wakefulness and sleep. Journal of Neural Engineering. 5, 254-261 (2008).
- Peever, J., Fuller, P. M. The biology of REM sleep. Current Biology. 27, R1237-R1248 (2017).
- Robert, S., Dallaire, A. Polygraphic Analysis of the sleep-wake states and the REM Sleep periodicity in domesticated pigs (Sus scrofa). Physiology & Behavior. 37 (2), 289-293 (1986).
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Reimpresiones y permisos
