Name: הדמיה מקור מוח במודלים פרה עכברוש של מיקוד אפילפסיה באמצעות רזולוציה גבוהה EEG הקלטות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 20 s
Description: חקור ניתוח מקור מוחי באמצעות הקלטות EEG ברזולוציה גבוהה בעכברושים עם אפילפסיה מוקדית. השיטה כוללת הכנת כובע EEG מיני, עיבוד אותות ופתרון הופכי ES Loretta לזיהוי אזורים אפילפטוגניים במחקר פרה-קליני.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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

<ol><li>Furman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Seizure+Initiation+and+Propagation+in+the+Pilocarpine+Rat+Model+of+Temporal+Lobe+Epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Seizure Initiation and Propagation in the Pilocarpine Rat Model of Temporal Lobe Epilepsy.</a> Journal of Neuroscience. 33 (42), 16409-16411 (2013).</li>
<li>Sumiyoshi, A., Riera, J. J., Ogawa, T., Kawashima, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Mini-Cap+for+simultaneous+EEG+and+fMRI+recording+in+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">A Mini-Cap for simultaneous EEG and fMRI recording in rodents.</a> NeuroImage. 54 (3), 1951-1965 (2011).</li>
<li>Engel, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epilepsy+biomarkers%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Epilepsy biomarkers.</a> Epilepsia. 54 (4), 61-69 (2013).</li>
<li>Baillet, S., Mosher, J. C., Leahy, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromagnetic+Brain+Mapping%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Signal+Processing+Magazine%22%5BJournal%5D)">Electromagnetic Brain Mapping.</a> IEEE Signal Processing Magazine. 18 (6), 14-30 (2001).</li>
<li>Quairiaux, C., Megevand, P., Kiss, J. Z., Michel, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+Development+of+Large-Scale+Sensorimotor%5BTitle%5D)+AND+%22Cortical+Networks+in+the+Brain.+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Functional Development of Large-Scale Sensorimotor.</a> Cortical Networks in the Brain. Journal of Neuroscience. 31 (26), 9584-9510 (2011).</li>
<li>Lee, M., Kim, D., Shin, H. S., Sung, H. G., Choi, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-density+EEG+recordings+of+the+freely+moving+mice+using+polyimide-based+microelectrode%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">High-density EEG recordings of the freely moving mice using polyimide-based microelectrode.</a> Journal of Visualized Experiments. (47), e2562(2011).</li>
<li>Bernal, B., Grossman, S., Gonzalez, R., Altman, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((fMRI+under+sedation%3A+what+is+the+best+choice+in+children%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Medicine+Research%22%5BJournal%5D)">fMRI under sedation: what is the best choice in children.</a> Journal of Clinical Medicine Research. 4 (6), 363-370 (2012).</li>
<li>Colciaghi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Status+epilepticus-induced+pathologic+plasticity+in+a+rat+model+of+focal+cortical+dysplasia%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Status epilepticus-induced pathologic plasticity in a rat model of focal cortical dysplasia.</a> Brain. 134 (10), 2828-2843 (2011).</li>
<li>Valdez-Hernandez, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vivo+MRI+Template+Set+for+Morphometry%2C+Tissue+Segmentation%2C+and+fMRI+Localization+in+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroinformatics%22%5BJournal%5D)">An in vivo MRI Template Set for Morphometry, Tissue Segmentation, and fMRI Localization in Rats.</a> Frontiers in Neuroinformatics. 5 (26), 1-59 (2011).</li>
<li>Gramfort, A., Papadopoulo, T., Olivi, E., Clerc, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OpenMEEG%3A+opensource+software+for+quasistatic+bioelectromagnetics%5BTitle%5D)+AND+%22BioMedical+Engineering+OnLine%22%5BJournal%5D)">OpenMEEG: opensource software for quasistatic bioelectromagnetics.</a> BioMedical Engineering OnLine. 9 (45), (2010).</li>
<li>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:
 
 <a target="_blank" href="https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&abs=4046">https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&abs=4046</a> (2014).</li>
<li>Tadel, F., Baillet, S., Mosher, J. C., Pantazis, D., Leahy, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brainstorm%3A+A+User-Friendly+Application+for+MEG%2FEEG+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Computational+Intelligence+and+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Brainstorm: A User-Friendly Application for MEG/EEG Analysis.</a> Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 1-13 (2011).</li>
<li>Pascual-Marqui, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standardized+low+resolution+brain+electromagnetic+tomography+%28sLORETA%29%3A+technical+details%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+%26+Findings+in+Experimental+%26+Clinical+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Standardized low resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA): technical details.</a> Methods & Findings in Experimental & Clinical Pharmacology. 24 (D), 5-12 (2002).</li>
<li>Iijima, T., Nakamura, Z., Iwao, Y., Sankawa, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Epileptogenic+Properties+of+the+Volatile+Anesthetics+Sevoflurane+and+Isoflurane+in+Patients+with+Epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Anesthesia+and+Analgesia%22%5BJournal%5D)">The Epileptogenic Properties of the Volatile Anesthetics Sevoflurane and Isoflurane in Patients with Epilepsy.</a> Anesthesia and Analgesia. 91 (4), 989-995 (2000).</li>
<li>Quiroga, Q. R., Nadasdy, Z., Ben-Shaul, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unsupervised+spike+detection+and+sorting+with+wavelets+and+super-paramagnetic+clustering%5BTitle%5D)+AND+%22Neural+Computation%22%5BJournal%5D)">Unsupervised spike detection and sorting with wavelets and super-paramagnetic clustering.</a> Neural Computation. 16 (8), 1661-1687 (2004).</li>
<li>Delorme, A., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EEGLAB%3A+an+open+source+toolbox+for+analysis+of+single-trial+EEG+dynamics+including+independent+component+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis.</a> Journal of Neuroscience Methods. 134 (1), 9-21 (2004).</li>
<li>Oostenveld, R., Fries, P., Maris, E., Schoffelen, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FieldTrip%3A+Open+Source+Software+for+Advanced+Analysis+of+MEG%2C+EEG%2C+and+Invasive+Electrophysiological+Data%5BTitle%5D)+AND+%22Computational+Intelligence+and+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">FieldTrip: Open Source Software for Advanced Analysis of MEG, EEG, and Invasive Electrophysiological Data.</a> Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 1-9 (2011).</li>
<li>Koessler, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Source+localization+of+ictal+epileptic+activity+investigated+by+high+resolution+EEG+and+validated+by+SEEG%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Source localization of ictal epileptic activity investigated by high resolution EEG and validated by SEEG.</a> NeuroImage. 51 (2), 642-653 (2010).</li>
<li>Manganotti, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scalp+topography+and+source+analysis+of+interictal+spontaneous+spikes+and+evoked+spikes+by+digital+stimulation+in+benign+rolandic+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalography+and+Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Scalp topography and source analysis of interictal spontaneous spikes and evoked spikes by digital stimulation in benign rolandic epilepsy.</a> Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 107 (1), 18-26 (1998).</li>
<li>Bae, J., Deshmukh, A., Song, Y., Brain Riera, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Source+Analysis+of+Interictal+Epileptiform+Discharges+Using+a+Rat+Model+of+Focal+Epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Organization+for+Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">Source Analysis of Interictal Epileptiform Discharges Using a Rat Model of Focal Epilepsy.</a> Organization for Human Brain Mapping. , Available from:
 
 <a target="_blank" href="https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&abs=4098">https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&abs=4098</a> (2014).</li>
<li>Birot, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Head+model+and+electrical+source+imaging%3A+A+study+of+38+epileptic+patients%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%3A+Clinical%22%5BJournal%5D)">Head model and electrical source imaging: A study of 38 epileptic patients.</a> NeuroImage: Clinical. 16 (5), 77-83 (2014).</li>
<li>Riera, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pitfalls+in+the+dipolar+model+for+the+neocortical+EEG+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Pitfalls in the dipolar model for the neocortical EEG sources.</a> Journal of Neurophysiology. , (2012).</li>
<li>Hawrylycz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Allen+Brain+Atlas%5BTitle%5D)+AND+%22Springer+Handbook+of+Bio-Neuroinformatics%22%5BJournal%5D)">The Allen Brain Atlas.</a> Springer Handbook of Bio-Neuroinformatics. , 1111-1126 (2014).</li>
<li>Schweinhardt, P., Fransson, P., Olson, L., Spenger, C., Andersson, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+template+for+spatial+normalization+of+MR+images+of+the+rat+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">A template for spatial normalization of MR images of the rat brain.</a> Journal of Neuroscience Methods. 129 (2), 105-113 (2003).</li>
<li>Schwarz, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+stereotaxic+MRI+template+set+for+the+rat+brain+with+tissue+class+distribution+maps+and+co-registered+anatomical+atlas%3A+application+to+pharmacological+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A stereotaxic MRI template set for the rat brain with tissue class distribution maps and co-registered anatomical atlas: application to pharmacological MRI.</a> Neuroimage. 32 (2), 538-550 (2006).</li>
</ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

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&quot;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.

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.

<table><tbody><tr><td>רכישת נתונים מחשב</td><td>Hewlett-Packard</td><td>Z210 Workstation</td><td></td></tr><tr><td>Dexdomitor</td><td>Orion Pharma</td><td>6295000</td><td>Dexmedetomidine hydrochloride</td></tr><tr><td>EEG Analysis Software</td><td>The Mathworks Inc.</td><td>MATLAB R2011b</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>Brainstorm</td><td>Sylvain et al. 2001</td></tr><tr><td></td><td></td><td>OpenMEEG</td><td>Gramfort et al. 2010</td></tr><tr><td>EEG Data Streamer</td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>RS4 Data Streamer</td><td></td></tr><tr><td>EEG Electrode Paste</td><td>Biotach</td><td>YGB 103</td><td></td></tr><tr><td>EEG Preamplifier</td><td>BioSemi</td><td>Active Two</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Brain מוצרים</td><td>BrainAmp</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>PZ3 מגבר</td><td></td>עכבה נמוכה</tr><tr><td>תוכנת הקלטת EEG BioSemi</td><td></td><td>ActiView</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת הקלטת EEG</td><td>טכנולוגיות Tucker-Davis</td><td>OpenEx - OpenDeveloper</td><td></td></tr><tr><td>מחבר EEG SCSI</td><td>BioSemi</td><td>Active שני מחברי</td><td></td></tr><tr><td></td> SCSI <td>מוצרי מוח</td><td>מחבר</td><td></td>D-sub</tr><tr><td>מעבד EEG</td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>RZ2 מעבד</td><td></td></tr><tr><td></td><td>BioAmp Tucker-Davis Technologies</td><td>Zif-Clif Digital Headstage</td><td></td></tr><tr><td>ברזולוציה גבוהה EEG Mini-cap</td><td>Cortech Solutions</td><td>DA-AR-ELRCS32</td><td>פטנט אמריקאי מס' 13/641,834</td></tr><tr><td>Isoflurane, USP</td><td>VedcoPiramal Healthcare</td><td>NDC 66794-013-25</td><td></td></tr><tr><td>איזופרופיל אלכוהול</td><td>אקווה פתרונות</td><td>3112213</td><td>90% v/v תמיסת</td></tr><tr><td>חומר סיכה משחת עיניים</td><td>רוגבי</td><td>NDC 0536-6550-91</td><td></td></tr><tr><td>סטרילי</td><td>NaCl Abbott</td><td>2B8203</td><td>Vaterinary 0.9% הזרקת נתרן כרוריד USP</td></tr><tr><td>תוכנת הקלטת פיזיולוגיה</td><td>ADInstruments</td><td>LabChart 7.0</td><td></td></tr><tr><td>מערכת</td> <td>הקלטה פיזיולוגיתADInstruments</td><td>PowerLab 8/35</td><td></td></tr><tr><td>מזרק</td><td>מונואז'קט</td><td>200555</td><td>12 סמ"ק</td></tr></tbody></table>

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

Brain Source Imaging in Preclinical Rat Models of Focal Epilepsy using High-Resolution EEG Recordings

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.

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. <img alt="6 חזותיים" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig5.jpg" /> 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(). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700fig5highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="6 חזותיים" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig6.jpg" /> איור 6. מקורות מוח משוערים במהלך התקף. רגעי הזמן מסומנים כקווים אנכיים אדומים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700fig6highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

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.

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

Electroencephalogram (EEG) has been traditionally used to determine which brain regions are the most likely candidates for resection in patients with ...

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא לבצע ניתוח מקורות מוחי באמצעות הקלטות EEG ברזולוציה גבוהה שהתקבלו מחולדות עם אפילפסיה מוקדית. הדבר משיג תחילה על ידי הנחת כובע EEG מיני במים מזוקקים עם 0.2% כלוריד למשך לילה, ומילוי של כל אלקטרודה למחרת בממרח מוליך מעורב כדי לשפר את עכבי the אלקטרודות. השלב השני הוא הנחת כובע ה-EEG המיני על חולדה תחת טשטוש והקלטת נתוני EEG ברזולוציה גבוהה.בשלב הבא, אותות ה-EEG שהוקלטו עוברים עיבוד מקדים כדי להפיק אותות ממוצעים לסוגים שונים של פריגות אפילפטופורמיות בין-מקטעיות (interictal epileptiform), וזאת באמצעות שיטה מבוססת סף ושיטת פירוק וייבלט (wavelet decomposition). השלב הסופי הוא יצירת מודל מוליכות נפחית של ראש החולדה עם מיקומי האלקטרודות, בהתבסס על MRI פרטני או הסתברותי. לבסוף, מחושב פתרון ה inverse של ES Loretta כדי להציג את מקורות המוח המוערכים שצפויים להיות קשורים לאזורי המוח האפילפטוגניים.מודלים פרה-קליניים של RAM שימושיים מאוד לחקר an epigenesis באמצעות טכניקה אלקטרופיזיולוגית. למרות שבעבר נעשה שימוש בהקלטות אלקטרופיזיולוגיות פולשניות כדי לחקור חולדות אפילפטיות, אין טכניקה זמינה לביצוע דימות מקורות של המוח כולו בחולדה זו ללא אלחוש באמצעות מחט. במחקר זה, אנו מציעים מתודולוגיה מלאה להשגת מטרה זו.בסרטון זה, אראה לכם כיצד להכין ולהגדיר את ה-EEG mini. אני אהיה אחראי על כל ההליכים להכנת החולדה (RU) לקראת ההקלטה. במהלך הקלטת ה-G, אני אפעיל את ציוד התוכנה והחומרה להקלטת G.בנוסף, אראה כיצד לבצע ניתוח מקורות מוחי מהנתונים שהוקלטו. כדי להתחיל בהליך זה, ערבבו משחת אלקטרודות ל-EEG עם תמיסאת 0.9%NACL. הוסיפו טיפה של מethylene blue כדי לסייע בהדמיה של משחת האלקטרודות בתוך האלקטרודות ועל העור.בשלב הבא, העבירו את העיסה המעורבבת למזרק וודאו שאין בה בועות אוויר. לאחר מכן, מלאו את כל 32 האלקטרודות בעיסה מהחלק התחתון, ללא הכנסת בועות אוויר. כחלק מהליך ההכנה של החולדה, גזרו את פרוות ראשה, הפחיתו את ריכוז ה-iso fluorine ל-2%, ואז הניחו את החולדה על פד החימום במכשיר הסטריאוטקסי. קבעו את תעלות האוזן באמצעות מוטות האוזניים ואבטחו את קונו האף לאספקת חומר ההרדמה.בשלב הבא, מרחו משחה אופתלמית על עיני בעל החיים. לאחר מכן, גלחו את ראשו ושפשפו את העור ב-90% isopropyl alcohol כדי לעורר את כלי הדם ולהסיר שומנים. לאחר מכן, הניחו תחבושת סליין על הקרקפת וכסו אותה לחלוטין כדי לשמור על מוליכות עור טובה עד שה-EEG mini cap יהיה מוכן להנחה.חברו את חיישן טמפרטורת הנשימה ושלוש אלקטרודות של אלקטרוקרדיוגרם לגופו של החולדה כדי לנטר באופן רציף את הפיזיולוגיה שלה במהלך הליך ההקלטה. בהליך זה, הסירו את מטליית הסלין מקרקומת החולדה והניחו את כובע ה-EEG המיני שהוכן על עורה. קבעו את הכובע המיני באמצעות גומיות.מרחו שכבה של משחת אלקטרודות בעלת מוליכות גבוהה על אלקטרודות ההארקה והייחוס. לאחר מכן, מקמו אותן על האוזניים המתאימות. לבסוף, חברו את כובע ה-EEG המיני למגבר.הבט בתצוגה מקדימה של עקומות ה-EEG ובדוק את התפקוד של כל האלקטרודות. לאחר מכן, הזרק לדקסטר (Dexter) במינון של 0.25 milligrams per kilogram לחולדה באופן אינטraperitoneal, והפסק מיד את זרימת ה-isof fluorine ל-0%. אם קצב הנשימה אינו בטווח של 30 to 60 BPM, הגדל בעדינות את קצב ה-isof fluorine עד למקסימום של 1%. כעת התחל בהקלטת EEG ואמת את קיומה של פעילות פרוקסיסמלית (paroxysmal activity) בעקומות ה-EEG. לאחר ההקלטה, סמן את מיקומי שלושת העיגולים הבולטים של ה-EEG mini cap על גבי העור על ידי הכנסת עט צבעו בתוכם.לפני הסרת מכובע ה-EEG המיני, צלם את ראש החולדה עם נקודות העיגון. זיהוי וסיווג ה-IED מבוצעים באמצעות קודים שפותחו באופן עצמאי ב-matlab, כאשר אותות EEG ממוצעים עבור כל תת-סוג של IED משמשים לניתוח מקורות מוחיים. בהליך הבא, ייעשה שימוש בתוכנה בקוד פתוח בשם brainstorm עם אטלס MRI עבור חולדות Worcester; יש להזין לתוכנה את ה-MRI ומפת פני השטח של המוח, ולהפיק את פני השטח של הראש עם הגדרות ברירת המחדל.לאחר מכן, צור את משטחי הקרקפת והגולגולת הפנימית והחיצונית על בסיס ה-MRI. לצורך חישוב שדה ההולכה (lead field), בדוק את האוריינטציה והמיקום של כל משטח ביחס ל-MRI באמצעות אפשרות הוויזואליזציה, והשתמש בתמונת ראש החולדה שנרכשה כדי לבצע קו-ריג'יסטרציה (coregister) למיקומי שלושת נקודות הייחוס (landmarks) ב-MRI ובנקודות הרשת של נקודות הייחוס. כנקודות ייחוס, צור את מיקומי האלקטרודות כפי שהן מקובעות על הפיגום. לאחר מכן, הזן את קובץ הערוצים שנוצר לתצוגה בתוכנת brainstorm, ואשש את מיקום כל האלקטרודות כדי לחשב את מטריצת שדה ההולכה.הזינו את ערכי המוליכות, המקיימים את היחס בין העור, הגולגולת והמוח. הפקו את מטריצת שדה האלקטרודות (lead field matrix) בהתבסס על מודל המוליך הנפחי ומיקומי האלקטרודות שנוצרו. לאחר מכן, הזינו את אותות ה-EEG הממוצעים עבור תת-סוג של IED על ידי בחירת אפשרות לשיטת הערכת המקור, כגון S Loretta.הפתרון ההפוך יתקבל על בסיס מטריצת שדה העופרת (lead field matrix) המחושבת ואותות ה-EEG הקלטי בגרף הסיום. המקורות המוערכים המוצגים כאן הם סדרות הזמן של מיקומי מקורות המוח של IEDs ביחס לצבירים שונים של spikes ו-sharp waves. ההערכה בוצעה בנקודת זמן ספציפית המסומנת בקו אנכי אדום.כאן מוצגים הטופוגרפיות של ה-EEG, וכאן מוצגים מקורות הזרם הקורטיקליים. איור זה מציג את מקורות המוח המשוערים במהלך התקף, כאשר נקודות הזמן מסומנות בקוים אנכיים אדומים. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיה לכם הבנה טובה כיצד להכין את ה-easy mini cap להקלטת EEG ברזולוציה גבוהה, וכיצד לבצע ניתוח מקורות מוח בחולדה.המתודולוגיה שהצגנו כאן יושמה במודל קליני כדי להבין את המכניזמים של האפיגנזה שבבסיס התהליך.

brain-source-imaging-preclinical-rat-models-focal-epilepsy-using-high

Research

JoVE Journal

Medicine

רפואה

פיתחנו שיטת הדמיה בתהודה מגנטית תפקודית זמנית הקלטה אלקטרו במוח מכרסם, המספקת פלטפורמה חקירת הקשר בין הפעילות העצבית ואת רמת חמצון הדם תלוי אות (BOLD) MRI.

FMRI Electrophysiology סימולטני במוח מכרסמים

סרטון זה מדגים את השיטה להשתלת מערכת אלקטרודות על הראש בחולדה מורדמת לצורך זיהוי פרכוסים בזמן אמת. ההליך כולל הצבת אלקטרודות גירוי והקלטה, אבטחתם במלט דנטלי וחיבורן למגבר המותקן על הראש.

השתלת מערכת אלקטרודות על הראש במודל חולדה לזיהוי פרכוסים בזמן אמת

סרטון זה מדגים שיטה להקלטת EEG ברזולוציה גבוהה במודל חולדה של אפילפסיה מוקדית. הוא מתאר את השלבים הכרוכים בהכנת החולדה, חיבור מיני-כובע EEG רב-ערוצי לקרקפת של החולדה, ורישום ה-EEG כדי לזהות אירועים הקשורים להתקפים האופייניים למודל האפילפסיה.

רישום אלקטרואנצפלוגרפיה במודל חולדה של אפילפסיה מוקדית

סרטון זה מדגים רישום אלקטרואנצפלוגרפי (EEG) של התקפים אפילפטיים בחולדות המושרות על ידי אפילפסיה. חולדה עם אלקטרודות שהושתלו בהיפוקמפוס הגחוני מחוברת למערכת רישום EEG וממוקמת בתא פרספקס. החולדה מורשית לנוע בחופשיות בזמן שפעילות המוח נרשמת כדי לעקוב אחר התרחשות ההתקפים.

רישום אלקטרואנצפלוגרפי של התקפים אפילפטיים בחולדות המושרות על ידי אפילפסיה

כאן אנו מדגימים את השימוש בטכנולוגיה אלחוטית המאפשרת אלקטרואנצפלוגרמה (EEG) במודלים של מכרסמים בילודים של מחלות אנושיות. עם טלמטריה, אין חיבורים מכבידים, ובכך מאפשרים התנהגויות טבעיות.

ניטור EEG הרציף ארוך טווח במודלים של מכרסמים קטנים של מחלות אנושיות באמצעות מערכת אפוק משדר אלחוטי

ניתנות הוראות לבנייה בעלות נמוכה והשתלה כירורגית של מונטאז' אלקטרואנצפלוגרפי טרנס-גולגולתי כרוני בצפיפות גבוהה בעכברים. מתוארות גם טכניקות הקלטה, חילוץ ועיבוד אותות.

Electroencephalographic רכישה בצפיפות גבוהה במודל מכרסם שימוש בעלות נמוכה ומשאבי קוד פתוח

פרוטוקול זה מתאר שיטה פשוטה עבור הקלטה בו זמנית של שותף מקומי אלקטרואנצפלוגרם (EEG) ו- multi-למינריות שדה מקומי פוטנציאל עכברוש anesthetized. חור burr בתלמידים הגולגולת עבור הכניסה של microelectrode מוצג לייצר עיוות זניח של האות EEG.

הקלטה בו זמנית של שותף מקומי אלקטרואנצפלוגרם ופוטנציאל שדה מקומי במכרסם

אנו מדגימים כיצד לבצע הקלטה וחשמליים מודולציה של פעילות אפילפטית 4-aminopyridine-induced פרוסות המוח מכרסמים באמצעות מערכי microelectrode. חדר הקלטה מותאמת אישית שומר על רקמות הכדאיות ברחבי מישיבות ניסיוני. חיים מיפוי אלקטרודה, מבחר זוגות מגרה מבוצעות על ידי ממשק משתמש גרפי מותאם אישית.

הקלטה של אפנון של הפעילות פרוסות המוח מכרסמים מצמידים מערכים Microelectrode

מאמר זה מפרט הליכי הקלטה סימולטניים של אלקטרואנצפלוגרם והדמיית תהודה מגנטית תפקודית (EEG-fMRI) שניתן להשתמש בהם הן במסגרות קליניות והן במחקר. נהלי עיבוד EEG להסרת ממצאי הדמיה לסקירה קלינית כלולים גם כן. מחקר זה מתמקד בדוגמה של אפילפסיה במהלך תקופת הביניים.

הגדרת ציוד והסרת ממצאים לאלקטרואנצפלוגרם סימולטני והדמיית תהודה מגנטית תפקודית לסקירה קלינית באפילפסיה

מגנטואנצפלוגרפיה (MEG) ואלקטרואנצפלוגרפיה בצפיפות גבוהה (HD-EEG) נרשמות לעתים רחוקות בו זמנית, אם כי הן מניבות מידע מאשר ומשלים. במאמר זה אנו ממחישים את המערך הניסיוני לרישום בו-זמני של MEG ו-HD-EEG ואת המתודולוגיה לניתוח נתונים אלה במטרה למקם אזורי מוח אפילפטוגנים ורהוטים אצל ילדים עם אפילפסיה עמידה לתרופות.

דימות מקור אלקטרומגנטי בהערכה טרום ניתוחית של ילדים עם אפילפסיה עמידה לתרופות

פרוטוקול זה פותח כדי ליצור מערכת אמינה ונגישה לרישום EEG של מכרסמים הנעים בחופשיות.

פרוטוקול חסכוני וזעיר פולשני לרישום אלקטרואנצפלוגרפיה כרונית מרובת אתרים בעכברים הנעים בחופשיות

חקור ניתוח מקור מוחי באמצעות הקלטות EEG ברזולוציה גבוהה בעכברושים עם אפילפסיה מוקדית. השיטה כוללת הכנת כובע EEG מיני, עיבוד אותות ופתרון הופכי ES Loretta לזיהוי אזורים אפילפטוגניים במחקר פרה-קליני.

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

גלה סרטונים נוספים