מאמר שיטה

הדמיה מקור מוח במודלים פרה עכברוש של מיקוד אפילפסיה באמצעות רזולוציה גבוהה EEG הקלטות

DOI:

10.3791/52700

⸱

6 ביוני 2015

 ,  ,  , 
1Biomedical Engineering, Florida International University

במאמר זה

סיכום

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

סרטון זה מציג את הליכי ההכנה, ההקלטה וניתוח המקור של EEG ברזולוציה גבוהה על חולדות מורדמות עם מודל פרה-קליני מסוים של אפילפסיה מוקדית בתנאים לא פולשניים.

תקציר

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

אלקטרואנצפלוגרמה (EEG) שימשה באופן מסורתי כדי לקבוע אילו אזורים במוח הם המועמדים הסבירים ביותר לכריתה בחולים עם אפילפסיה מוקדית. מתודולוגיה זו מסתמכת על ההנחה שמקורם של ההתקפים באותם אזורים במוח שמהם נובעים הפרשות אפילפטיות בין-מיניות (IED). מודלים פרה-קליניים שימושיים מאוד למציאת מתאמים בין מיקומי מטעני חבלה לבין האזורים האמיתיים העומדים בבסיס התחלת ההתקף באפילפסיה מוקדית. חולדות שימשו בדרך כלל במחקרים פרה-קליניים של אפילפסיה1; לפיכך, קיים מגוון גדול של מודלים לאפילפסיה מוקדית במין מסוים זה. אולם זה מאתגר להקליט EEG רב-ערוצי ולבצע דימות ממקור מוחי בחיה כל כך קטנה. כדי להתגבר על בעיה זו, אנו משלבים טכנולוגיה מוגנת בפטנט כדי להשיג הקלטות EEG ב-32 ערוצים ממכרסמים2 ואטלס הסתברותי MRI למבנים אנטומיים במוח בחולדות Wistar כדי לבצע הדמיית מקור מוח. בסרטון זה, אנו מציגים את ההליכים לרכישת EEG רב-ערוצי מחולדות Wistar עם דיספלזיה קליפת המוח המוקדית, ומתארים את השלבים הן להגדרת מודל מוליך הנפח מאטלס ה-MRI והן לקביעת המטענים באופן ייחודי. לבסוף, אנו מאמתים את המתודולוגיה כולה על ידי השגת תמונות ממקור מוחי של מטעני חבלה ומשווים אותן לאלה שהתקבלו במסגרות זמן שונות במהלך הופעת ההתקף.

מבוא

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

הוכח כי פריקות אפילפטיות בין-מיניקטליות (IEDs) שנצפו מ-EEG מהוות סמנים שימושיים לאפילפטוגנזה בחולים עם אפילפסיה מוקדית3. האזורים בתוך המוח שמהם מקורם של מטעני החבלה הללו, הנקראים אזורים מגרים, יכולים בפועל להיות ממוקמים על סמך רישומי EEG4. מודלים פרה-קליניים חיוניים כדי למצוא מתאמים בין אזורי גירוי אלה לבין האזורים האמיתיים העומדים בבסיס התחלת ההתקף. אולם רישום EEG מחיות קטנות הוא מאתגר בגלל שטח הפנים הקטן של הראש בהשוואה לקרקפת האנושית. למרות שניתן להשתמש בשיטות פולשניות לרישום כרוני בחולדות5, 6, טכניקות אינן זמינות כרגע לרכישת הקלטות EEG מסורתיות על מכרסמים בתנאים אקוטיים ללא צורך בהרדמה.

כדי לפתור בעיה זו, אנו מיישמים מיני-כובעEEG 2 המוגן בפטנט, המאפשר לנו להקליט נתוני EEG של 32 ערוצים ממכרסמים באופן לא פולשני. במחקר זה, אנו מספקים גם ראיות לגבי הצורך במשכך כאבים כדי לשמר את תדירות המטענים. לכן, למרות שקיבוע מיני-כובע EEG בוצע תחת איזופלורן, רישומי EEG התקבלו עם חולדות רק תחת טשטוש (דקסדומיטור)7. השיטה המוצעת במחקר זה יכולה לשמש בכל מודל חולדה פרה-קליני של אפילפסיה מוקדית. כדי להמחיש את היכולות של מתודולוגיה זו, אנו מיישמים אותה כדי להבין את המתאמים בין אזורי גירוי והופעת התקפים בדיספלזיה קליפת המוח המוקדית (FCD). לשם כך, אנו משתמשים במודל "פגיעה כפולה" של FCD8 בחולדות Wistar.

כדי לבצע ניתוח מקור מוח, נדרש: א) לחלץ במדויק מטעני חבלה מנתונים גולמיים של EEG וב) להשיג מודל מוליך נפח לראש החיה הבודד. כדי ליצור מודל מוליך נפח מעשי, אנו משתמשים באטלס MRI של חולדות in vivo, המורכב מתמונות ממוצעות של עוצמה/צורה ומתקבל באמצעות רישום לא ליניארי של תמונות T2 של 31 חולדות Wistar9. המודל הקדמי עבור מוליך הנפח שנוצר חושב בשיטת אלמנט גבול (BEM)10. כמו במקרה של בני אדם, שני דפוסים אופייניים של מטעני חבלה (גלים חדים וקוצים) זוהו וסווגו לקבוצות שונות באמצעות תהליך חילוץ תכונות חכם, בחירת תכונות וסיווג11. אותות תת-מסווגים אלה משמשים להערכת מיקומי מקור המוח הקשורים לסוגים שונים של אזורים מגרים. אנו מציגים את שלבי ניתוח המקור באמצעות תוכנה ציבורית ידועה בשם Brainstorm12. לוקליזציות מקור ה-EEG עבור כל תת-סוג של מטען חבלה ומסגרות הזמן של תחילת ההתקף בוצעו באמצעות טומוגרפיה אלקטרומגנטית סטנדרטית ברזולוציה נמוכה של המוח (sLORETA)13, הזמינה ב-Brainstorm.

פרוטוקול

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

הצהרת אתיקה: כל הניסויים מבוצעים הבא מול המדיניות שנקבעה על ידי הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי החיים המוסדית (IACUC) באוניברסיטה הבינלאומית בפלורידה (IACUC 13-004).

1. הקלטות EEG

  1. הכנת מיני כובע EEG
    1. לטבול את הטיפים אלקטרודה של המיני-כובע EEG לפחות 12 שעות במים מזוקקים עם 0.2% כלוריד. יש לשטוף את המיני-כובע EEG בעדינות במים מזוקקים. ייבש את הכובע ואת האלקטרודות באוויר.
    2. להדביק אלקטרודה המיקס EEG עם 0.9% פתרון NaCl בשיעור הנפח של 2: 1. להוסיף טיפה של מתילן הכחול, אשר תסייע לדמיין להדביק אלקטרודה בתוך אלקטרודות ועל העור. קח דבק המעורב במזרק. ודא שאין בועות אוויר במזרק. הזרק את הג'ל לתוך כל 32 אלקטרודות, למלא אותם ללא החדרת בועות אוויר. מומלץ להזריק מתחתית ולא בראש. זה מספק מכשירים ילקטו טובים יותרss לכל אלקטרודה ומקטין את האפשרות של ג'ל תגלוש.
    3. הפעל EEG ומערכת הקלטה פיזיולוגית, ולפתוח את תוכנת הקלטה המקבילה במחשב בשימוש.
  2. הכנת בעלי חיים והרדמה
    הערה: אפילפסיה כרונית נוצרה באמצעות פרוטוקול לFCD 8 בחולדות Wistar. הקלטת EEG נערכה בחולדות מבוגרות Wistar (, 300 8 שבועות - 400 ז).
    1. להקליט המשקל של החולדה בגיליון ניסוי. השתמש במידע זה כדי לחשב מינון תרופת הרגעה (dexdomitor 0.25 מ"ג / קילוגרם). לגרום הרדמה בחולדה עם isoflurane 5% וחמצן 100% (1 ליטר / דקה ב14.7 psi).
    2. לאחר לקצץ את ראשו של העכברוש, להפחית isoflurane עד 2% ולתחזק אותו במהלך כל ההגדרה של המיני-כובע EEG. בדוק את הרפלקסים של עכברוש הם (הבוהן קמצוץ) נעדר. מניחים את החולדה על כרית חימום במנגנון stereotaxic ידי תיקון תעלות האוזן באמצעות מוטות אוזן. הפוך חרטום הרדמה בטוח הוא מאובטח.
    3. Apרובדי משחת עיני חומר סיכה לכל עין.
    4. לגלח את השיער המיותר בראש העכברוש ואוזניים באמצעות תער. הימנע מכל דימום במהלך גילוח.
      הערה: כל שיער שנותר על העור יהיה לייצר רעש בהקלטות EEG. לשפשף את העור של העכברים עם 90% אלכוהול איזופרופיל כדי לעורר את כלי הדם וינקה את העור.
    5. הנח ספוגית מלוחה על הקרקפת ולכסות אותו לגמרי כדי לשמור על מוליכות חשמלית של עור טוב עד המיני-כובע EEG הוא מוכן להיות ממוקם.
    6. חבר טמפרטורה, נשימה, ושלוש חלליות רל להוביל. שים לב שהטמפרטורה שנמדדה על ידי בדיקה רקטלית. ברציפות לפקח על הפיסיולוגיה של העכברוש בנהלי ההקלטה. ודאו שהטמפרטורה הנורמלית היא 37 מעלות צלזיוס, טווח נשימה הוא 30 - 60 נשימות לדקה, וקצב לב הוא סביב 350-450 פעימות לדקה.
  3. נהלי הקלטה
    1. הסר את הספוגית מלוחה על הקרקפת של העכברוש ולמקם את המיני-ג EEG מוכןAP על עורה. תקן את המיני-הכובע עם גומיות. הנח להקה אחת גומי בצד הקדמי של הקרקפת, בדרך כלל מול העיניים, ולהקה אחרת בחלק האחורי של הקרקפת בין האוזניים והצוואר. השתמש במגן פלסטיק מתחת לצוואר כדי להקל על נשימה רגילה.
    2. לשים שכבה של דבק אלקטרודה גבוהות מוליכות שני אלקטרודות הקרקע והתייחסות. מניחים אותם על אוזן בהתאמה.
      הערה: אלקטרודה ההתייחסות יכולה להיות ממוקמת אולי במקומות אחרים.
    3. חבר את המיני-כובע EEG למגברים ולצפות בתצוגה מקדימה של שולחן העבודה לעכבת אלקטרודה. בדקו את הביצועים של כל האלקטרודות. להקלטה באיכות גבוהה, להבטיח שערך העכבה הוא בטווח של 5-30 ק"ג-אוהם. אם יש אלקטרודות רועשות, לספק מגע טוב יותר עם הקרקפת או על ידי העברתם בתוך הפיגום לכיוון הקרקפת או בעדינות הזרקה יותר ג'ל מהחלק העליון של האלקטרודה.
    4. (0.25 מ"ג / קילוגרם) intraperi לנהל dexdomitortoneally ומייד להפחית שיעור isoflurane ל -0%. אם קצב הנשימה הוא לא בתוך 30 - 60 נשימות לדקת טווח, להתחיל להגדיל את שיעור isoflurane בעדינות. לא יעלה על הערך של isoflurane 1%. לפקח על שלב זה בזהירות, כי התערובת של isoflurane וdexdomitor יכולה להנחות את בעלי החיים למצב קריטי.
      הערה: במודל פרה-קליני של אפילפסיה מוקדי, isoflurane משפיע מטענים, ואילו dexdomitor לא. יש נושאים תחת isoflurane רכוש אפילפטוגניות חלש, כלומר, ניתן לאתר יחסית פחות מטענים בהשוואה לתנאים אחרים 7,14. מינון dexdomitor יעיל לכ -2 שעות. לכן, כדי לחסוך הזמן להשפעתו, ההכנה בוצעה תחת isoflurane.
    5. לנהל הקלטות EEG. לאחר ההקלטה, לסמן את עמדותיהם של שלושה העיגולים הבולטים של המיני-כובע EEG על גבי העור על ידי החדרת עט צבע בתוכם לפני מיני כובע EEG מוסר. השתמש בם כציוני דרך לשיתוף MRI-registration. קח תמונה של ראש העכברוש עם ציוני הדרך. מניחים את החולדה בחזרה בתוך הכלוב ולנטר אותו עד להחלמה מלאה מההשפעה של dexdomitor.
      הערה: בניסוי זה, צבע אדום (צבע יריב ירוק) שימש כדי להבחין בין עמדות אלקטרודה (הירוק). עם זאת, מומלץ להשתמש בצבעים אחרים (סגול / ירוק) אם כתמים קטנים דימום הם נצפו בעור.

figure-protocol-1
איור 1. תמונה של המיני-כובע EEG מונח על עכברוש בפרט.

אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

2. מוח מקור הדמיה

  1. סיווג מטען
    הערה: זיהוי וסיווג המטען מתבצע באמצעות קודים מפיתוח עצמיים בMATLAB מבוססים עלמחקר קודם 15. תוכנה זו תהיה זמינה על פי בקשה.
    1. בטל ערוצים רועשים ידי חזותי בדיקת EEG קליעים נותבים. הסר חפצי EKG באמצעות שיטה אוטומטית לחיסור צורת גל תקופתי, המבוסס על תבנית וניתוח מתאם.
      הערה: בדרך כלל, הניסוי שנרשם EEG חולק גיליון הניסיוני נכתב עבור מידע ערוץ הרע נצפה מבוסס על ערכי העכבה. תוכנה להסרת חפצי EKG תהיה זמינה גם על ידי בקשה.
      figure-protocol-2
      איור 2. דוגמא של עקבות EEG מראים סוגים שונים של מטענים. התיבה האדומה מציינת סוג אחד של מטעני חבלה.
      אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
    2. החל מסנן להקה עוברת עם תדרי חיתוך של 3-150 הרץ וחריץלסנן להסיר את תדירות הקו (60 הרץ באופן כללי ו -50 הרץ במדינות מסוימות) מחובר רכיב.
    3. זיהוי שני סוגים של מטענים (קוצים וחדים-גלים). קוצים וחדים-גלים מהווים אירועים חשמליים גדולים של 20-70 MS ו70-200 MS בזמן בהתאמה. לכן, לאחר החלת מסנן המתאים להקה עובר (תדרי הפסקת של 15-50 הרץ לקוצים ו5 - 15 הרץ לחד-גלים), המטענים מזוהים מבוססים על משרעת ספי 15.
      הערה: הספים מוגדרים באופן אוטומטי ל4σ כפי שהוצע במחקר הקודם לפעילות multiunit 15. כאן, σ הוא סטיית תקן משוערת של האות מסוננת bandpass, σ = חציון {| אות מסוננת | / .6745}.
    4. תת-סיווג קוצים וחדים-גלים לאשכולות שונים. התכונות ייחודיות של קוצים שונים וחדים-גלים מופקים באמצעות אדוה להפוך 15. הם לאשכולות מרובים באמצעות k-אמצעי-מסווג משנה,וk מספר האשכול האופטימלי נקבע באמצעות שימוש בצללית.
    5. ממוצע האותות-מסווג תת בתוך אותו האשכול. אותות EEG הממוצע לכל תת-סוג מטען ישמשו לניתוח מקור המוח.
  2. מודל מנצח נפח
    הערה: לסעיפים הבאים, תוכנת קוד הפתוחה, 12 סיעור מוחות, תשמש עם אטלס MRI לחולדות Wistar 9. עם זאת, בדיקת MRI של החולדה בודדת יכול לשמש גם כדי ליצור מודל מנצח הנפח אם זמין. אטלס MRI 9 ניתן להוריד בhttp://www.idac.tohoku.ac.jp/bir/en/. אתר זה מספק אטלס בפורמט ניפטי לפי סעיף "Wistar עכברוש MRI אטלס", וזה יכול להיות נגיש לאחר רישום. ניתן למצוא גם את התוכנה דרושה לעיבוד מראש באתר זה.
    1. MRI קלט ומשטח מוח לתוכנה 12.
      figure-protocol-3 אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
    2. צור משטח ראש עם הגדרת ברירת מחדל.
      figure-protocol-4
      אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
    3. צור קרקפת ומשטחים פנימיים / חיצוניים גולגולת המבוססת על MRI לחישוב שדה להוביל 12.
      הערה: הרזולוציה של הקודקודים משפיעה על הדיוק של אומדן המקור, אבל מספר רב של תוצאות קודקודים בסיבוכיות גבוהה. מספר מומלץ של קודקודים של כל שכבה הוא 642 לדיוק מקובל עם מורכבות חישובית הוגנים. העובי של הגולגולת ניתן לבדוק מMRI, ובמקרה של אטלס MRI, הוא כ 1 מ 'מ '. לאחר החדרת ערכים לעיל בתוכנה, המקביל פנים קודקוד משולש משתלב עבור כל משטח ייווצר.
      figure-protocol-5
      אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
    4. בדוק את הכיוון ומיקום של כל משטח ביחס לMRI באמצעות האפשרות להדמיה. לשנות בהתאם, אם כל משטחים לא 12 שיתוף רשום.
      figure-protocol-6
      אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
    5. שימוש בתמונת ראש העכברוש שנרכשה ב1.3.5. שיתוף לרשום את העמדות של 3 נקודות הציון (R1, R2, R3 ו) בMRI. השתמש בנקודתי הרשת של האתרים כאזכור לזenerate עמדות אלקטרודה כאלקטרודות קבועות על הפיגום (איור 3).
      figure-protocol-7
      תמונת ראש 3. עכברוש () איור משמשת להשגת עמדות אלקטרודה ו- (ב) תרשים מיני כובע EEG עם מערכת קואורדינטות. נקודות אדומות ב() מציינות את האתרים שהוזכרו ב1.3.5. שמתאים למספרים האדומים ב( B). כמו כן, הסימנים הירוקים ב() מתארים את עמדות אלקטרודה 32, והם מתאימות למספרים הכחולים ב( B).
      אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
    6. צור × מטריצת עמדת 3 אלקטרודה N מבוסס על 3 ציוני הדרך. כאן, N הוא מספר הערוצים (N = 32) והעמודה מייצגת את x, y, z והמתאים לתאם ערכים.
      הערה: המיני-כובע EEG הוא פיגום נוקשה. לכן, ברגע שרשתות התייחסות 3 (R1, R2, R3 ו) מתקבלות, את עמדתו של האלקטרודות מוגדרות באופן אוטומטי. המשתמש צריך רק להגדיר מחדש את Z-הערכים באופן שבו מיני הכובע צפוי כראוי על הקרקפת. יכולה להיות ממוספרות רשתות נקודת N ברצף כמתוארות במספרים כחולים איור 3. הפיגום הסטנדרטי למיני כובע EEG הוא זמין באופן מסחרי (טבלה של חומרים). התוכנה לשיתוף רישום זמינה גם לקהילה.
    7. קלט קובץ ערוץ שנוצר.
      figure-protocol-8
      אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
    8. להציג ולאשר את מיקומו של כל האלקטרודות. לשנות כל אלקטרודות שאינה במקום 12. מערכת קואורדינטות הסופית לאלקטרועמדות דה צריכה לחפוף עם מערכת קואורדינטות המשמשת למשטחים הנ"ל.
      הערה: המשטחים שנוצרו יכולים להיבדק חזותי על MRI על ידי שימוש באפשרות להדמיה, ואז, משטח שנבחר יוצג כקו צהוב על MRI "רישום MRI בדוק MRI / משטח רישום.". בנוסף, ניתן להציג את 3 ציוני הדרך ועמדות אלקטרודה 32 על MRI על ידי בחירה באפשרות של ארגז הכלים, "חיישני תצוגת MRI Viewer." המקומות יכולים להיבדק חזותי על ידי השוואת ההפצות מבוססות על העין ואוזן המקומות של העכברוש ( איור 4).
      figure-protocol-9
      איור 4. אטלס () MRI עם משטח שיתוף רשום מוח (קו צהוב), (ב) מודל מנצח נפח שנוצר עם 32 אלקטרודות מיושרות ו -3 ציוני דרך (נקודות אדומות), ואטלס (ג) בדיקת MRI עם רשום-שיתוף נ"צ רשת erence R1.
      אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
  3. הדמיה מקור המוח
    1. לחשב מטריצת שדה להוביל 13. קלט ערכי המוליכות אשר לספק היחס של עור, גולגולת, ומוח כמו 1: 1/80: 1. השג את מטריצת השדה להוביל מבוססת על המודל המנצח נפח ועמדות אלקטרודה נוצרו ב 2.2.
      הערה: ארגז הכלים 12 מציעים ממשק עם תוכנות אחרות כדי לחשב BEM 10. לכן, רק ערכי המוליכות נדרשים כקלט.
      figure-protocol-10
      אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
    2. קלט אותות EEG הממוצע לכל תת-סוג מטען המאוחסן ב2.1.4.
      "Src =" / קבצים / ftp_upload / 52,700 / /> 52700vis7.jpg "
      אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
    3. להשיג sLORETA פתרון המבוסס על 13 מטריצת שדה להוביל ממוחשבת ואותות EEG הקלט. על ידי בחירה באפשרות שיטת אמידת המקור, ניתן להשיג הפתרון ההפוך 12.
      figure-protocol-11
      אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
    4. עלילה המוערכת המקורות.

תוצאות

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

לאחר שכל ההליכים הושלמו כראוי, ניתן דמיינו מקורות משוערים במשטח המוח של המודל פרה-הקליני. איור 5 מראה מוערך מקורות מסוג המשנה של קוצים (למעלה) וחדים-גלים (תחתונה) ממטעני חבלה אחד מסוים. בנוסף, איור 6 מציג כיצד שינויי הפצת המקור במסגרות זמן רציפים במהלך הקמת תפיסה. תוצאות אלו תומכות ביכולת של מתודולוגיות הציעו להקליט ברזולוציה גבוהה EEG בחולדות עם אפילפסיה מוקד ולבצע ניתוח מקור באמצעות EEG נרשם.

figure-results-1

מקור מוח מקומות איור 5. משוערת של מטענים ביחס לאשכולות שונים בקוצים (למעלה) וחדים-גלים (תחתון). () סדרת זמן, (ב) טופוגרפיה EEG, ו- (ג) בקליפת המוח הנוכחי חמוץCES. ההערכה מתבצעת בזמן מסוים מסומן בקו אדום אנכי ב().
אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
figure-results-2
איור 6. מקורות מוח משוערים במהלך התקף. רגעי הזמן מסומנים כקווים אנכיים אדומים.
אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

דיון

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

מתודולוגיה חדשה לרב-ערוצי שיא הלא פולשני EEG במודל פרה-קליני מסוים של אפילפסיה מוקד מתוארת. הפרטים על נהלי ההקלטה וניתוח, עם טיפים ניסוי ספציפיים, מסופקים. היו גורמים מרכזיים לשקול השגת תוצאות מוצלחות. ראשית, להקלטות EEG, קבלת אותות באיכות גבוהה היא חיונית. צמיגות תקין של דבק EEG יש להחיל כל אלקטרודה במהלך תקופת הכנת מיני כובע, ושיער הראש ואוזנו של העכברוש יש להסיר לחלוטין במהלך גילוח. בדיקת עכבה היא הצעד החשוב ביותר כדי לאשר את האיכות של הקלטות EEG. שנית, להדמיה מקור המוח, יצירת מודל מנצח נפח ראוי היא קריטית. כל משטח צריך להיות שותף רשום. כמו כן, צריכה להיות עמדות אלקטרודה יצרו שגיאת מרחק מינימאלית ממקומות אלקטרודה בפועל על הקרקפת של החולדה.

למרות שכתב היד הזה מציג מקורנהלי ניתוח באמצעות 12 סיעור מוחות, שהם יכולים להתנהל באמצעות תוכנות אחרות פתוחות 16,17 ומוצרים מסחריים 18,19. כמו כן, מלבד 13 sLORETA, ניתן ליישם פתרונות הפוך אחרים כגון דגמי דיפול מרובים וBeamformer 4.

מגבלה אחת של גישה זו היא שניתוח התנהגות לא ניתן נערך מאז הקלטת EEG מבוצעת תחת הרדמה. עם זאת, בהשוואה לשיטות האחרות להקלטת EEG בחולדות 5,6, גישה זו אינה פולשני.

התוצאות הראשוניות שלנו תומכות בחשיבות לסיווג מדויק של סמני מטען מהקלטות EEG כדי לקבוע את אזורי irritative בחולדה עם אפילפסיה מוקדי, כמו גם להעריך את יחסיהם עם המנגנונים לייזום תפיסה 11. בנוסף, הוכח שלוקליזציה מקור EEG למטענים ספציפיים כגון הראתה התכתבות טובה עם השו"תאזורי קפה, פועלים BOLD הפעלה וכיבוי 20.

המחקר שלנו יעודד את השימוש במודלים פרה להעריך אסטרטגיות המיטה-ספסל-מיטה שפותחו על ידי מהנדסים ביו-רפואיים. לדוגמא, חילוץ מטען מתבצע בימים אלה בבתי חולים באופן ידני, אשר נדרשו מאמץ אנושי רב. המתודולוגיה המוצעת במחקר זה עושה את זה באופן אוטומטי. אנו משערים כי השימוש במתודולוגיה זו יפיק תוצאות דומות כאשר חלים על חולים עם FCD. אנחנו מכינים פרוטוקולי IRB להערכת זו והיבטים אחרים של המתודולוגיה בבסיס נתונים אנושיים.

יתר על כן, השימוש במודלים פרה-קליניים יעזור לנו להבין את היכולות ומגבלות של לוקליזציה מקור EEG באפילפסיה 21. הערכה מדויקת של מקורות המוח זוטר epileptogenesis היא חיונית לאסטרטגיות טיפוליות ותכנון ניתוח. כמו כן, יש פלטפורמה סטנדרטית להקלטת EEG בחולדות יהיה שימושי עבורהערכה האפקטיביות של מספר תרופות אנטי-אפילפטי בניסויים פרה-קליניים. זהו המחקר הראשון שבה חולדות אפילפסיה נרשמות הלא פולשני תחת הרדמה, שייפתח דלתות חדשות להערכת סמנים ביולוגיים EEG לאפילפסיה. עם זאת, כל מתודולוגיה המוצגת במחקר זה היא להארכה לתנאי ניסוי אחרים והפרעות במוח. מיני כובע EEG יכול לשמש גם בסוגים של מכרסמים אחרים.

בעבר, הפרדיגמה גירוי בכפו בחולדות Wistar נעשתה שימוש כדי להעריך את האיכות ושחזור של הנתונים שנרשמו עם EEG מיני כובע 2. יתר על כן, אימותים לשיקום מקור המוח בוצעו מEEG גולגולת ברזולוציה גבוהה שנרשם במקביל לפוטנציאלי מינרית מקומיים שדה מחולדות Wistar תחת הפרדיגמה גירוי זיף 22. מתודולוגיה זו פותחה עבור חולדות Wistar בגלל קיומו של אטלס MRI לים עכברוש המסוים הזהרכבת. עם זאת, זה יכול להיות מיושם על סוגים אחרים של מכרסמים בפורמט הסטנדרטי שלהם אטלס כולל עכבר 23, Sprague-Dawley חולדות 24, וחולדות פקסינוס ווטסון 25. בנוסף, הנהלים הבסיסיים של המתודולוגיה המוצעת שלנו יכולים לשמש בכל מודלים פרה מכרסמים שEEG הוא שיטה חשובה. עם זאת, היבטים רבים של מתודולוגיה זו הם בעיקר לאפילפסיה, במיוחד אלה הקשורים לעיבוד מקדים EEG (גילוי מטען חבלה וסיווג). כמו כן, חוקרים חייבים להיות מודעים לתרופות המשמשות להרגעה נכונה במקרים שונים. השימוש בisoflurane וdexdomitor במחקר שלנו כבר לשקול בזהירות בשל צמצום ההשפעה על מטעני חבלה. לגבי הקלטות EEG, במקרה של עכבר, את פני שטח הקרקפת הקטן יחסית יפחית את מספר הערוצים במידה ניכרת.

גילויים

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

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

תודות

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

המחברים מבקשים להודות לפדרתי א אלדס הרננדז, פרנסואה Tadel, וויד סמית לייעוץ היקר שלהם ודיון פורה. אנו מודים גם רפאל טורס לקריאת ההוכחה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
רכישת נתונים מחשבHewlett-PackardZ210 Workstation
DexdomitorOrion Pharma6295000Dexmedetomidine hydrochloride
EEG Analysis SoftwareThe 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 מוצריםBrainAmp
Tucker-Davis TechnologiesPZ3 מגבר
תוכנת הקלטת EEG BioSemiActiView
תוכנת הקלטת EEGטכנולוגיות Tucker-DavisOpenEx - OpenDeveloper
מחבר EEG SCSIBioSemiActive שני מחברי
מוצרי מוחמחבר
מעבד EEGTucker-Davis TechnologiesRZ2 מעבד
BioAmp Tucker-Davis TechnologiesZif-Clif Digital Headstage
ברזולוציה גבוהה EEG Mini-capCortech SolutionsDA-AR-ELRCS32פטנט אמריקאי מס' 13/641,834
Isoflurane, USPVedcoPiramal HealthcareNDC 66794-013-25
איזופרופיל אלכוהולאקווה פתרונות311221390% v/v תמיסת
חומר סיכה משחת עינייםרוגביNDC 0536-6550-91
סטריליNaCl Abbott2B8203Vaterinary 0.9% הזרקת נתרן כרוריד USP
תוכנת הקלטת פיזיולוגיהADInstrumentsLabChart 7.0
מערכתהקלטה פיזיולוגיתADInstrumentsPowerLab 8/35
מזרקמונואז'קט20055512 סמ"ק
עכבה נמוכה SCSI D-sub

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Furman, M. Seizure Initiation and Propagation in the Pilocarpine Rat Model of Temporal Lobe Epilepsy. Journal of Neuroscience. 33 (42), 16409-16411 (2013).
  2. Sumiyoshi, A., Riera, J. J., Ogawa, T., Kawashima, R. A Mini-Cap for simultaneous EEG and fMRI recording in rodents. NeuroImage. 54 (3), 1951-1965 (2011).
  3. Engel, J., et al. Epilepsy biomarkers. Epilepsia. 54 (4), 61-69 (2013).
  4. Baillet, S., Mosher, J. C., Leahy, R. M. Electromagnetic Brain Mapping. IEEE Signal Processing Magazine. 18 (6), 14-30 (2001).
  5. Quairiaux, C., Megevand, P., Kiss, J. Z., Michel, C. M. Functional Development of Large-Scale Sensorimotor. Cortical Networks in the Brain. Journal of Neuroscience. 31 (26), 9584-9510 (2011).
  6. Lee, M., Kim, D., Shin, H. S., Sung, H. G., Choi, J. H. High-density EEG recordings of the freely moving mice using polyimide-based microelectrode. Journal of Visualized Experiments. (47), e2562(2011).
  7. Bernal, B., Grossman, S., Gonzalez, R., Altman, N. fMRI under sedation: what is the best choice in children. Journal of Clinical Medicine Research. 4 (6), 363-370 (2012).
  8. Colciaghi, F., et al. Status epilepticus-induced pathologic plasticity in a rat model of focal cortical dysplasia. Brain. 134 (10), 2828-2843 (2011).
  9. Valdez-Hernandez, P. A., et al. An in vivo MRI Template Set for Morphometry, Tissue Segmentation, and fMRI Localization in Rats. Frontiers in Neuroinformatics. 5 (26), 1-59 (2011).
  10. Gramfort, A., Papadopoulo, T., Olivi, E., Clerc, M. OpenMEEG: opensource software for quasistatic bioelectromagnetics. BioMedical Engineering OnLine. 9 (45), (2010).
  11. Song, Y., Sanganahalli, B., Hyder, F., Lin, W., Riera, J. An fMRI and EEG Study of Epileptogenesis in a Rat Model of Focal Cortical Dysplasia. Organization for Human Brain Mapping. , Available from: https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&abs=4046 (2014).
  12. Tadel, F., Baillet, S., Mosher, J. C., Pantazis, D., Leahy, R. M. Brainstorm: A User-Friendly Application for MEG/EEG Analysis. Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 1-13 (2011).
  13. Pascual-Marqui, R. D. Standardized low resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA): technical details. Methods & Findings in Experimental & Clinical Pharmacology. 24 (D), 5-12 (2002).
  14. Iijima, T., Nakamura, Z., Iwao, Y., Sankawa, H. The Epileptogenic Properties of the Volatile Anesthetics Sevoflurane and Isoflurane in Patients with Epilepsy. Anesthesia and Analgesia. 91 (4), 989-995 (2000).
  15. Quiroga, Q. R., Nadasdy, Z., Ben-Shaul, Y. Unsupervised spike detection and sorting with wavelets and super-paramagnetic clustering. Neural Computation. 16 (8), 1661-1687 (2004).
  16. Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis. Journal of Neuroscience Methods. 134 (1), 9-21 (2004).
  17. Oostenveld, R., Fries, P., Maris, E., Schoffelen, J. M. FieldTrip: Open Source Software for Advanced Analysis of MEG, EEG, and Invasive Electrophysiological Data. Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 1-9 (2011).
  18. Koessler, L., et al. Source localization of ictal epileptic activity investigated by high resolution EEG and validated by SEEG. NeuroImage. 51 (2), 642-653 (2010).
  19. Manganotti, P., et al. Scalp topography and source analysis of interictal spontaneous spikes and evoked spikes by digital stimulation in benign rolandic epilepsy. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 107 (1), 18-26 (1998).
  20. Bae, J., Deshmukh, A., Song, Y., Brain Riera, J. Source Analysis of Interictal Epileptiform Discharges Using a Rat Model of Focal Epilepsy. Organization for Human Brain Mapping. , Available from: https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&abs=4098 (2014).
  21. Birot, G., et al. Head model and electrical source imaging: A study of 38 epileptic patients. NeuroImage: Clinical. 16 (5), 77-83 (2014).
  22. Riera, J. J., et al. Pitfalls in the dipolar model for the neocortical EEG sources. Journal of Neurophysiology. , (2012).
  23. Hawrylycz, M., et al. The Allen Brain Atlas. Springer Handbook of Bio-Neuroinformatics. , 1111-1126 (2014).
  24. Schweinhardt, P., Fransson, P., Olson, L., Spenger, C., Andersson, J. L. A template for spatial normalization of MR images of the rat brain. Journal of Neuroscience Methods. 129 (2), 105-113 (2003).
  25. Schwarz, A. J., et al. A stereotaxic MRI template set for the rat brain with tissue class distribution maps and co-registered anatomical atlas: application to pharmacological MRI. Neuroimage. 32 (2), 538-550 (2006).

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

ES LorettaMRIWistar

מאמרים קשורים