אלקטרוקרדיוגרפיה (א.ק.ג. ) משמשת באופן שגרתי בסביבה הקלינית כדי להעריך את הדינמיקה של הולכה חשמלית לבבית ואת תהליך ההפעלה החשמלית-התאוששות. א.ק.ג. חשוב לגילוי, לוקליזציה והערכת הסיכון להפרעות קצב, איסכמיה ואוטמים. בדרך כלל, אלקטרודות מודבקות על החזה, הידיים והרגליים של המטופל על מנת לספק תצוגה תלת מימדית של הלב. הסטה חיובית מיוצרת כאשר הכיוון של דפולריזציה שריר הלב הוא לכיוון האלקטרודה הסטה שלילית מיוצרת כאשר הכיוון של דפולריזציה שריר הלב הוא מן האלקטרודה. רכיבים אלקטרוגרפיים של מחזור הלב כוללים דה-פולריזציה של התווכים (גל P), הולכה בין חדרית (מרווח P-R), עירור חדרי (קומפלקס QRS) ורפולריזציה חדרית (גל T). ישנם קווי דמיון גדולים באק"ג ובאמצעי פעולה פוטנציאליים על פני יונקים רבים כולל בני אדם, ארנבים, כלבים, שרקנים, חזירים, עזים וסוסים1,2,3.
ארנבים הם מודל אידיאלי למחקר תרגום לב. לב הארנב דומה ללב האנושי מבחינת הרכב ערוץ היונים, ותכונות פוטנציאליות פעולה2,4,5. ארנבים שימשו ליצירת מודלים גנטיים, נרכשים ומושרים על ידי סמים של מחלות לב2,4,6,7,8. ישנם קווי דמיון גדולים באק"ג הלב ותגובה פוטנציאלית פעולה לסמים בבני אדם וארנבות7,10,11.
קצב הלב ותהליך ההפעלה החשמלית הלבבית שונה מאוד במכרסמים, בהשוואה לארנבים, בני אדם ויונקים גדולים אחרים12,13,14. לב המכרסמים פועם במהירות של פי 10 מבני האדם. לעומת זאת, לפלח ST iso-חשמלי באק"ג אנושי וארנב, אין קטע ST במכרסמים14,15,16. כמו כן, מכרסמים יש צורת גל QRS-r' עם גל T הפוך14,15,16. מדידות של מרווח QT שונות מאוד מכרסמים לעומת בני אדם וארנבות14,15,16. יתר על כן, ערכי אק"ג נורמליים שונים מאוד בבני אדם לעומת מכרסמים12,15,16. הבדלים אלה בצורות הגל של א.ק.ג. ניתן לייחס להבדלים במורפולוגיה הפוטנציאלית של הפעולה ובתעלות היונים המניעות התחדשות לב9,14. בעוד זרם אשלגן חיצוני חולף הוא זרם repolarizing העיקרי קצר (שאינו כיפה) מורפולוגיה פוטנציאל פעולה לב במכרסמים, בבני אדם וארנבות יש כיפה שלב 2 גדול על פוטנציאל הפעולה, ואת זרמי אשלגן מתקן מעוכב (אניKr ו- IKs) הם זרמי repolarizing העיקריים בבני אדם וארנבות4,9,13,17. חשוב לציין, הביטוי של אניKr ואניKs נעדר / מינימלי מכרסמים, ובשל קינטיקה הפעלה זמנית של אניKr ואניKs אין לו תפקיד במורפולוגיה פוטנציאל פעולה לב9,13. לכן, ארנבים מספקים מודל תרגום יותר להערכת המנגנונים עבור סמים המושרה, רכש, וירש חריגות א.ק.ג. הפרעות קצב4,7,13. לאחר מכן, כפי שמחקרים רבים הראו נוכחות של מומים חשמליים עצביים ולבביים בלב ראשוני (תסמונת QT ארוכה18,19,20) או מחלות עצביות (אפילפסיה21,22,23,24), חשוב לחקור את המנגנונים הבסיסיים במודל של בעלי חיים המשחזר מקרוב את הפיזיולוגיה האנושית. בעוד מכרסמים עשויים להיות מספיק כדי מודל המוח האנושי, מכרסמים אינם מודל אידיאלי של פיזיולוגיה לבאנושית 7.
אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) משתמשת באלקטרודות, הממוקמות בדרך כלל על הקרקפת או תוך מצחית, כדי לתעד תפקוד חשמלי קליפת המוח. אלקטרודות אלה יכולות לזהות שינויים בקצב הירי ובסינכרוניזציה של קבוצות של נוירונים פירמידליים סמוכים בקליפת המוח25. מידע זה יכול לשמש כדי להעריך את תפקוד המוח ומצב ער / שינה. כמו כן, EEGs שימושיים כדי לוקליזציה פעילות אפילפטית, ולהבחין התקפים אפילפטיים מאירועים שאינם אפילפטיים (למשל, פעילות פסיכוגנית שאינה אפילפטיפורמית ואירועים קרדיוגניים). על מנת לאבחן סוג אפילפסיה, גורמים מעוררים, ומקור ההתקף, חולי אפילפסיה נתונים לתמרונים שונים אשר עלולים להביא להתקף. שיטות שונות כוללות היפרוונטילציה, גירוי פוטיסטי, וחוסר שינה. פרוטוקול זה מדגים את השימוש בגירוי פובי כדי לגרום לסטיות EEG והתקפים בארנבים26,27,28,29.
הקלטות וידאו-EEG-ECG בו זמנית שימשו בהרחבה בבני אדם ומכרסמים כדי להעריך פעילות התנהגותית, עצבית ולבבית במהלך המצבים הפרה-איטלים, האיקטליים והפוסט-איטלים30. בעוד מספר מחקרים ערכו הקלטות EEG ו- ECG בנפרד ארנבות4,31,32,33, מערכת לרכישת וניתוח בו זמנית וידאו-EEG-ECG בארנב המאופק המודע אינו מבוסס היטב34. מאמר זה מתאר את העיצוב והיישום של פרוטוקול שיכול להקליט בו זמנית נתוני וידאו-EEG-ECG-capnography-oximetry בארנבים מודעים על מנת להעריך את תפקודי החשמל והנשימה של נוירו-לב. תוצאות שנאספו משיטה זו יכולות להצביע על הרגישות, הגורמים המפעילים, הדינמיקה וההתנשאות בין הפרעות קצב, התקפים, הפרעות נשימה וביטויים פיזיים. היתרון של המערכת הניסיונית שלנו הוא שאנו רוכשים הקלטות מודעות ללא צורך בסם הרגעה. הארנבים נשארים במרסנים במשך ≥5 שעות, עם תנועה מינימלית. כמו הרדמה להטריד עצבי, לב, נשימה, ותפקוד אוטונומי, הקלטות במהלך המצב המודע לספק את הנתונים הפיזיולוגיים ביותר.
מערכת הקלטה זו עשויה בסופו של דבר לספק תובנות מפורטות כדי לקדם את ההבנה של המנגנונים הנוירולוגיים, הלב והנשימה למוות בלתי צפוי פתאומי באפילפסיה (SUDEP). בנוסף ניטור נוירולוגי ולב לעיל, ראיות האחרונות תמכו גם את התפקיד של כשל נשימתי כתרומה פוטנציאלית למוות פתאומי לאחר התקף35,36. כדי לפקח על מצב הנשימה של הארנבים, אוקסימטריה וקפנוגרפיה יושמו כדי להעריך את מצב מערכת הנשימה לפני, במהלך ואחרי התקף. הפרוטוקול שהוצג כאן תוכנן במטרה להעריך את הסף להתקפי ארנבות הנגרמים על ידי גירויים תרופתיים ופוטטיים. פרוטוקול זה יכול לזהות חריגות EEG ו- ECG עדינות שעלולות שלא לגרום לביטויים פיזיים. בנוסף, שיטה זו יכולה לשמש לבטיחות לב ובדיקות יעילות אנטי הפרעות קצב של תרופות ומכשירים חדשניים.