Method Article

Utilisation d’une électrode bipolaire pour créer un modèle murin d’épilepsie du lobe temporal par allumage électrique de l’amygdale

DOI:

10.3791/64113

⸱

June 29th, 2022

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1Department of Neurosurgery, Xuanwu Hospital Capital Medical University, 2China Clinical Research Center for Epilepsy Capital Medical University, 3China Beijing Municipal Geriatric Medical Research Center

In This Article

Summary

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

L’amygdale joue un rôle clé dans l’épilepsie du lobe temporal, qui provient et se propage à partir de cette structure. Cet article fournit une description détaillée de la fabrication d’électrodes cérébrales profondes avec des fonctions d’enregistrement et de stimulation. Il introduit un modèle d’épilepsie du lobe temporal médian provenant de l’amygdale.

Abstract

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

L’amygdale est l’une des origines les plus courantes des crises, et le modèle murin de l’amygdale est essentiel pour l’illustration de l’épilepsie. Cependant, peu d’études ont décrit le protocole expérimental en détail. Cet article illustre l’ensemble du processus de fabrication de modèles d’épilepsie par allumage électrique de l’amygdale, avec l’introduction d’une méthode de fabrication d’électrodes bipolaires. Cette électrode peut à la fois stimuler et enregistrer, réduisant ainsi les lésions cérébrales causées par l’implantation d’électrodes séparées pour la stimulation et l’enregistrement. Pour l’enregistrement à long terme par électroencéphalogramme (EEG), des bagues collectrices ont été utilisées pour éliminer l’interruption de l’enregistrement causée par les enchevêtrements de câbles et les chutes.

Après stimulation périodique (60 Hz, 1 s toutes les 15 min) de l’amygdale basolatérale (AP : 1,67 mm, L : 2,7 mm, V : 4,9 mm) pendant 19,83 ± 5,742 fois, un allumage complet a été observé chez six souris (défini comme l’induction de trois épisodes continus de grade V classés selon l’échelle de Racine). Un EEG intracrânien a été enregistré tout au long du processus d’allumage, et un écoulement épileptique dans l’amygdale d’une durée de 20 à 70 s a été observé après l’allumage. Par conséquent, il s’agit d’un protocole robuste pour modéliser l’épilepsie provenant de l’amygdale, et la méthode convient pour révéler le rôle de l’amygdale dans l’épilepsie du lobe temporal. Cette recherche contribue à de futures études sur les mécanismes de l’épilepsie mésiale du lobe temporal et de nouveaux médicaments antiépileptogènes.

Introduction

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

L’épilepsie du lobe temporal (TLE) est le type d’épilepsie le plus répandu et présente un risque élevé de conversion en épilepsie pharmacorésistante. La chirurgie, telle que l’amygdalohippocampectomie sélective, est un traitement efficace pour le TLE, et l’épileptogenèse et l’ictogenèse de la maladie sont toujours à l’étude 1,2. Il a été démontré que la pathogenèse du TLE se produit non seulement dans l’hippocampe, mais aussi largement dans l’amygdale 3,4. Par exemple, la sclérose en amygdale et l’élargissement de l’amygdale ont été fréquemment signalés comme étant à l’origine des crises d’ELT 5,6. L’importance de l’amygdale ne peut être sous-estimée; Un modèle d’amygdale est essentiel pour l’étude de l’épileptogenèse, et une illustration claire de ce modèle est nécessaire de toute urgence.

Plusieurs approches ont été proposées pour induire des crises dans des modèles animaux. Dans le passé, les médicaments convulsivants étaient injectés par voie intrapéritonéale à un stade précoce7. Bien que cette méthode soit pratique, l’emplacement des foyers épileptiques était incertain. Avec le développement de la technologie stéréotaxique et un atlas détaillé du cerveau animal, l’injection intracrânienne de drogue a été appliquée pour résoudre le problème de localisation8. Cependant, l’absence d’intervention pour les crises sévères au cours de la phase aiguë a entraîné un taux de mortalité élevé, et les crises spontanées chroniques s’accompagnaient du problème de l’instabilité de la fréquence des crises et des crises 9,10. Enfin, la méthode d’allumage électrique a été développée; Cette méthode stimule périodiquement plusieurs fois des régions spécifiques du cerveau, ce qui permet d’induire des crises avec un contrôle précis de l’emplacement et du moment d’apparition11.

Un avantage de cette méthode est que l’implantation intracrânienne des électrodes est peu invasive12. De plus, la gravité de la crise est contrôlable par la fin des stimuli, ce qui réduit la mortalité causée par les crises. Ces changements ont permis de combler les lacunes des approches précédentes. Notamment, ce modèle peut imiter adéquatement les crises humaines et est particulièrement adapté à l’étude de l’état de mal épileptique (SE) en raison de sa capacité à induire rapidementl’ES 13. Il peut également être utilisé pour le dépistage des médicaments antiépileptiques14 et dans les études sur le mécanisme de l’épilepsie. Enfin, il est bien connu que l’amygdale est étroitement associée à la modulation de la mémoire, au traitement des récompenses et à l’émotion15. Les troubles de ces fonctions mentales sont souvent rencontrés chez les patients épileptiques et, par conséquent, le modèle d’épilepsie de l’amygdale peut être un meilleur choix pour étudier les problèmes émotionnels dans l’épilepsie16.

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Protocol

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Cette expérience a été approuvée par le Comité d’éthique des animaux expérimentaux de l’hôpital Xuanwu, Capital Medical University. Toutes les souris ont été gardées dans le laboratoire animalier de l’hôpital Xuanwu, Capital Medical University. Ce protocole est divisé en quatre parties. Les deux premières parties présentent la méthode de construction de l’électrode et du circuit électrique à l’aide d’une bague collectrice pour connecter les électrodes et l’équipement d’enregistrement/stimulation EEG. La troisième partie décrit la méthode opératoire d’implantation des électrodes, et la quatrième partie présente les paramètres d’enregistrement et de stimulation EEG utilisés pour le modèle d’épilepsie de l’amygdale.

1. Fabrication d’électrodes

  1. Gardez les matériaux suivants préalablement préparés à portée de main : deux morceaux de fil de tungstène revêtu de téflon de 3 cm de long (diamètre nu : 76,2 μm), un morceau de fil d’argent (diamètre nu : 127 μm) de même longueur et un jeu de goupilles de rangée de calibre 2 x 2.
  2. Utilisez un briquet pour brûler une extrémité de chaque fil de tungstène afin d’enlever 5 mm du revêtement isolant.
    REMARQUE: Le fil de tungstène avec l’isolation retirée devient noir; Cette partie du fil de tungstène est appelée extrémité supérieure.
  3. Décollez une section de fil multibrin ultrafin et enveloppez-la du bas vers l’extrémité supérieure où elle commence à s’assombrir et continue vers le haut. Combinez ce fil superfin (a une texture douce) avec le fil de tungstène en pinçant une extrémité et en tordant doucement l’autre extrémité, ce qui permet aux deux matériaux d’être facilement entrelacés.
  4. Tirez doucement pour vous assurer qu’ils sont bien enveloppés et coupez l’excès de fil superfin. Essayez de garder le fil de tungstène droit tout au long du processus.
  5. Fixez la goupille de rangée à la pince de la table de soudage avec le côté le plus long des broches tourné vers l’extérieur. Utilisez l’aiguille de la seringue pour ramasser de la pâte à souder et appliquez-la sur les épingles. Chauffer la torche de soudage à 320 °C; Faites fondre et enduisez un fil d’étain sans plomb avec la pointe de la torche.
  6. Chevauchez l’extrémité supérieure du fil de tungstène avec une aiguille des broches de rangée et utilisez la soudure sur la torche pour lier le fil de tungstène à la goupille.
    REMARQUE: Il serait très difficile de souder le fil de tungstène avec les broches directement sans l’aide du fil superfin.
  7. Souder un autre fil de tungstène et un autre fil d’argent à la broche de la rangée de la même manière afin que chaque fil corresponde à une aiguille (voir Figure 1,i).
  8. Coupez deux tubes thermorétractables légèrement plus longs que l’extrémité supérieure du fil de tungstène. Placez-les sur le joint de soudure de deux fils de tungstène, en veillant à ce que la partie conductrice soit entièrement recouverte dans le tube afin que le circuit des deux fils de tungstène ne soit pas placé en série.
    REMARQUE: Bien qu’il y ait trois fils, si deux d’entre eux sont isolés, les trois fils ne seront pas en série; Un tube peut également être ajouté au fil d’argent.
  9. Retirez l’électrode de la pince de la table de soudage et maintenez doucement l’électrode avec de grandes pinces, car il est facile pour les électrodes de perdre leur forme lors du chauffage du tube rétractable, en utilisant une bonne pince de conductivité thermique avec un peu plus de force.
  10. Allumez le conduit d’air et chauffez jusqu’à ce qu’une température de 320 °C soit atteinte. Soufflez le tube thermorétractable pendant plusieurs secondes jusqu’à ce qu’il soit serré (voir figure 1,ii).
  11. Si les aiguilles se séparent du corps en plastique pendant le processus de soudage, épissez la pièce de soudage et le corps en plastique avec un adhésif thermofusible (voir Figure 1,iii). Veillez à ne pas le salir sur l’interface car cela affecterait l’insertion de l’interface.
  12. Tenez les deux fils de tungstène et tordez-les ensemble, en gardant leurs extrémités séparées (voir Figure 1,iv). Couper les fils de tungstène torsadés à environ 10 mm de longueur afin que la séparation aux extrémités ne dépasse pas 0,5 mm.
    REMARQUE: Cette étape peut également être effectuée avant l’implantation de l’électrode pour permettre un ajustement flexible de la longueur de l’électrode.
  13. Chauffez le pistolet à colle et appliquez la colle uniformément autour de l’électrode.
  14. Vérifiez les électrodes avec un multimètre: placez une barre du multimètre sur le côté non soudé des broches de rangée et touchez doucement l’extrémité du fil de tungstène ou du fil d’argent à l’autre barre, en vérifiant si le circuit est lisse. Assurez-vous que les lignes ne sont pas placées en série.

2. Connexion de la bagatrice collectrice et description du circuit

REMARQUE: Lorsque les électrodes des souris sont branchées sur un appareil EEG via des câbles en mouvement libre, les câbles peuvent s’emmêler lorsque les souris se déplacent et se retournent. Cela rend les câbles plus courts, empêchant éventuellement les souris de bouger ou faisant tomber les câbles de leur tête. Dans la méthode décrite ici, une bague collectrice à quatre canaux est introduite pour empêcher les câbles de tomber. Les quatre canaux sont représentés en quatre couleurs sur la figure 1B.

  1. Décollez 5 mm de la peau isolante à chaque extrémité pour exposer le fil métallique à l’intérieur.
  2. Ajouter une section de tube thermorétractable à chaque fil de stator.
  3. Soudez chaque fil avec la fiche du connecteur de périphérique EEG.
  4. Rétrécir le tube thermorétractable avec de l’air chaud.
  5. Ajouter une section de tube thermorétractable à chaque fil de rotor.
  6. Vissez les parties conductrices des fils rouges et orange ensemble et soudez-les à un joint dans l’en-tête pour l’adapter à la goupille de rangée.
  7. Soudez les deux autres fils de l’en-tête à chaque joint.
    REMARQUE: Le canal brun qui correspond au fil argenté est connecté à l’appareil EEG pour la mise à la terre. Les canaux rouge et orange reçoivent des signaux du même fil de tungstène, et le canal orange sert de référence pour le dispositif EEG. Les signaux dans le canal rouge n’ont pas de sens, mais ils doivent coexister avec le canal noir pour former un stimulus actuel. Les signaux dans le canal noir sont les vrais signaux électriques dans le cerveau. Différents circuits peuvent être conçus avec des bagues collectrices multicanaux pour s’adapter à différents appareils.

3. Chirurgie d’implantation

  1. Animaux
    1. Utilisez des souris mâles de type sauvage C57BL/6 âgées de 8 semaines, pesant de 24 à 26 g, pour les chirurgies.
    2. Hébergez-les avec un cycle lumière-obscurité de 12 h (temps de lumière: 8h00-20h00) dans un environnement à température contrôlée (22 ± 1 °C) et fournissez de l’eau et de la nourriture ad libitum.
    3. Utilisez un tapis chauffant supplémentaire pour garder les animaux au chaud pendant la chirurgie.
    4. Après la chirurgie, injecter du méloxicam par voie sous-cutanée (10 mg / kg) comme première administration d’analgésiques. Ensuite, placez les animaux dans des cages séparées pour optimiser la récupération. Ajoutez le méloxicam à l’alimentation de l’animal pendant la première semaine après la chirurgie.
    5. Après l’expérience, infuser les ventricules gauches des souris avec 4% de paraformaldéhyde sous anesthésie et recueillir les tissus cérébraux pour la vérification histologique de la cible de l’électrode.
  2. Peser la souris et l’anesthésier par injection intrapéritonéale de solution de pentobarbital à 1%. Stériliser tous les instruments chirurgicaux et consommables à utiliser, y compris les forets, les électrodes, le ciment dentaire, etc., par autoclavage.
  3. Lorsque la souris est complètement anesthésiée, rasez les poils de l’œil à la région de l’oreille avec un rasoir.
  4. Fixez la souris sur le cadre stéréotaxique. Placez les dents supérieures avant dans la barre d’incisive et insérez les deux barres d’oreille aussi profondément dans les oreilles. Appliquez une pommade oculaire à l’érythromycine sur les yeux pour prévenir la sécheresse et la cécité causées par une lumière vive pendant la chirurgie.
  5. Désinfectez la zone chirurgicale avec trois écouvillons alternés d’iodophor et d’alcool à 75% dans un mouvement circulaire. Ensuite, faites une incision sagittale vers l’avant à partir du milieu de cette incision et coupez la peau de chaque côté de l’incision pour créer une fenêtre triangulaire.
  6. Rouler un petit morceau de coton en boule et le mouiller avec 3% de peroxyde d’hydrogène. Enlevez les tissus mous attachés au crâne en frottant doucement la zone exposée avec une petite boule de coton jusqu’à ce que les fontanelles antérieure et postérieure soient clairement visibles.
  7. Ajustez les hauteurs antérieure et postérieure de manière à ce que la fontanelle antérieure et postérieure soit en position horizontale. Considérons la position de la fontanelle antérieure comme étant l’origine des axes.
  8. Fixez une vis en acier inoxydable au crâne cérébelleux gauche, en utilisant une perceuse pour créer une surface plane. Assurez-vous que la vis dépasse à mi-hauteur du crâne.
  9. Assurez-vous que les coordonnées de l’allumage de l’amygdale sont -1,67 mm postérieur, -2,7 mm latérales et -4,9 mm ventrales du bregma. Ajustez le dispositif stéréotaxique pour localiser cet endroit et le marquer.
  10. Percez un trou sur l’endroit marqué avec une perceuse à crâne de 0,5 mm de diamètre.
  11. Fixez les électrodes à la tige de localisation du dispositif stéréotaxique, placez l’électrode verticalement au-dessus du trou et abaissez lentement la position à -4,9 mm. Enroulez le fil d’argent autour de la vis trois fois, en prenant soin de ne pas secouer le corps de l’électrode pendant le fonctionnement.
  12. Mélangez le ciment dentaire et appliquez-le doucement sur l’électrode et la surface du crâne. Lorsque le ciment dentaire durcit, modifiez l’extérieur jusqu’à ce que le ciment qui entoure l’électrode fixe se transforme en cône.
  13. Lorsque le ciment a durci, libérez l’électrode du dispositif stéréotaxique. Administrer par voie sous-cutanée 10 mg / kg de méloxicam pour soulager l’inconfort causé par la douleur chez les animaux. Administrer du méloxicam à la nourriture animale pour un effet analgésique dans la première semaine après la chirurgie. Retirez la souris et replacez-la dans la cage, en la séparant des autres souris.

4. Allumage électrique

  1. Laissez les souris se reposer pendant au moins 1 semaine après la chirurgie avant l’allumage pour permettre la récupération postopératoire et permettre à l’inflammation de s’atténuer.
    REMARQUE: En général, les souris qui ne se sont pas rétablies adéquatement ne répondent pas bien à l’allumage.
  2. Placez la souris dans une boîte personnalisée avec des câbles collecteurs reliant l’électrode sur la tête de la souris et le dispositif EEG. Faites passer le câble à travers un trou dans le couvercle de la boîte et ajustez la longueur laissée dans la boîte pour permettre à la souris de se déplacer librement.
  3. Allumez l’appareil EEG et vérifiez s’il fonctionne correctement. Réglez le stimulateur pour qu’il délivre des impulsions monophasiques à ondes carrées de 1 ms à 60 Hz pendant une durée de train de 1 s.
  4. Commencez avec une intensité de courant de 50 μA pour la première stimulation; surveiller l’EEG pour la post-décharge, qui se caractérise par des pics à haute fréquence. Si aucune post-décharge n’est observée, ajouter 25 μA au stimulus suivant, et continuer ce processus toutes les 10 minutes jusqu’à ce qu’une post-décharge soit observée et dure 5 s.
    REMARQUE : Si l’expérience ne nécessite pas de décharge, l’étape 4.4 peut être ignorée ; 300 μA est assez fort pour l’allumage.
  5. Stimulez la souris avec l’intensité de courant déterminée à l’étape 4.3 toutes les 15 minutes, pas plus de 20 fois par jour.
  6. Surveillez les réponses comportementales au stimulus.
    REMARQUE : La survenue de trois épisodes consécutifs de grade V est considérée comme une allumation complète, combinée à la normede rang Racine 17.

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Results

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L’électrode et le circuit permettent d’enregistrer l’EEG et de fonctionner comme une stimulation (Figure 1) ; Cette configuration évite la complexité d’implanter des électrodes d’enregistrement et de stimulation séparément et minimise les dommages au tissu cérébral. L’application de bagues collectrices permet la connexion d’électrodes avec tous les types d’appareils.

Nous avons pratiqué une chirurgie d’implantation d’électrodes sur six souris C57BL/6 mâles adultes...

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Discussion

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L’épilepsie est un groupe de maladies aux manifestations multiples et aux causes diverses18; Il convient de noter qu’aucun modèle unique ne peut être utilisé pour tous les types d’épilepsie et que les chercheurs doivent choisir un modèle approprié pour leur étude spécifique. La présente étude présente l’une des méthodes de fabrication d’électrodes les plus accessibles. Différentes parties de cette méthode peuvent être ajustées pour s’adapter à différentes conditions expérimentales.

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Disclosures

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Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.

Acknowledgements

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

La recherche a été soutenue par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n ° 82030037, 81871009) et la Commission municipale de la santé de Beijing (11000022T000000444685). Nous remercions TopEdit (www.topeditsci.com) pour son aide linguistique lors de la préparation de ce manuscrit.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Alexa Fluor 488-conjugué Donkey anti-RabbitIgG invitrogenA-21206
c-Fos anticorpsab222699
Foret crânienSANSSA302
ciment dentaireNISSIN
EEG équipement d’enregistrement et de stimulationNeuracle Technology (Changzhou) Co., LtdNSHHFS-210803
fil d’étain sans plombBAKON
Embase à broches/embase femelleEspacement XIANMISIde 1,27 mm
Fil d’argentA-M systems786000
Bague collectriceSenring Electronics Co., LtdSNM008-04
Fil de tungstèneA-M systems796000
fil multi-support ultrafinShenzhen Chengxing fil et câbleUL10064-FEP
équipement de soudageBAKONBK881

References

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