הקלטה EEG בחופשיות העברת חולדות neonatal בשיטת רומן
29 במאי 2017
כאן, אנו מציגים טכניקה חדשנית שנועדה להקליט electroencephalography (EEG) בחופשיות נעורים אפילפטיים נעורים באופן חופשי ולתאר את הנהלים שלה, תכונות, ויישומים. שיטה זו מאפשרת אחד להקליט EEG במשך יותר מ 1 בשבוע.
המטרה הכללית של שיטה זו היא להקליט EEG מגורי חולדה ניונוטאלים הנעים בחופשיות, באמצעות מערך אלקטרודות חדשני היציב למשך שבוע או יותר. שיטה זו תספק מענה לשאלות מפתח בתחום מדעי העצבים ותהיה מועילה בחקר אפילפסיה ניונוטאלית. באמצעות שימוש בטכניקה זו, ניתן להקליט אותות EEG איכותיים ויציבים לאורך פרקי זמן ממושכים.
דבר זה יסייע באבחון של הפרעות נוירו-פתולוגיות שונות. באופן כללי, אנשים שאינם מנוסים בשיטה זו יתקלו בקשיים, כיוון שחולדות רטנן ניאונטליות בגיל p8 עד p15 קשות מאוד לטיפול ומצריכות זהירות רבה. האלקטרודה דורשת מגע בעל פינים כדי לתפקד כממשק אות עם מכשירי התקשורת.
פין מחשב מסוג lo sai ממלא תפקיד זה. הפר carefully את הפינים הזכריים והנקביים מפין מחשב lo sai באמצעות פליירים. לאחר מכן, חבר את הפינים הזכריים והנקביים זה לזה ליצירת אלקטרודה, ואבטח את החיבור באמצעות cyanoacrylate.
הכינו מספר אלקטרודות באופן זה. לאחר שהדבקים התקשחו, הכניסו את האלקטרודות לכלי כימי (beaker) מלא במים מזוקקים למשך עשר דקות. לאחר מכן, הניחו אותן במכשיר ניקוי אולטרסוני כדי לנקות את האלקטרודות.
לאחר מכן, העבירו את הכלי לתנור המכוון ל-45 °C, וחממו אותם במשך חצי שעה. לבסוף, עקרו את האלקטרודות באמצעות חשיפה ל-UV למשך 30 דקות. במCבב בטיחות ביולוגית, הכינו תחילה את כלי הניתוח המעוקרים ואת מכשיר הסטריאוטקסיס המעוקר לצורך הניתוח.
לאחר מכן, הרדימו את גור החולדה הרך באמצעות 2.5% isoflurane. כאשר הגור מורדם עמוקות, הפחיתו את ריכוז ה-isoflurane ל-1%. לפני ההמשך, בצעו צביטה בבהו ל toes כדי לוודא שהחולדה מורדמת מספיק.
בשלב הבא, קבעו את ראשו של הגולם במכשיר הסטריאוטקסי. מקמו את מוטות האוזניים בתעלות השמיעה והדקו את המוטות בעדינות. היזהרו: גולגולתו שלו שלו של היילוד רכה מאוד.
כעת, בצעו חתך של 15 מילימטרים בקו האמצע של הגולגולת. לאחר מכן, הרחיבו בעדינות את החתך על ידי מתיחת קרקפת העור באמצעות פינצטה. כדי להשאיר את החתך פתוח, השתמשו בחתיכת כותנה ספוגה בתמיסת סלין.
כעת, אתרו את ה-bregma וה-lambda, וסמנו אותם בעיפרון. השלבי הבאים של השתלת האלקטרודות הם קריטיים ויש לבצעם בדייקנות. ראשית, באמצעות מחט בכיול 26-gauge, בצעו חור קידוח (burr hole) אל תוך הקורטקס הפרה-פרונטלי, שני מילימטרים קדמה (anterior) ל-bregma ובטווח של 0.5 מילימטרים מקו האמצע.
בשלב הבא, בצעו חור קידוח (burr hole) להיפוקמפוס בנקודה הנמצאת 1.8 מילימטרים מאחור ל-bregma ו-0.5 מילימטרים לצד קו האמצע. על המחט לא לחדור למעמקי המוח יותר משני מילימטרים מתחת לפני השטח של קליפת המוח כדי למזער את הנזק המוחי. כעת, באמצעות פינצטה, הכניסו את אלקטרודת הייחוס לחור בקליפת המוח, והכניסו את אלקטרודות ההקלטה לחור בהיפוקמפוס.
לאחר מכן, מרחו משחת erythromycin מסביב לאלקטרודות, וקבעו את האלקטרודות במקומן באמצעות cyanoacrylate. בזמן שהדבק מתגבש, הכינו דבקי שיניים (dental cement) בעקביות דביקה וצמיגית. לצמיגות של דבק השיניים יש חשיבות קריטית.
אם המלט הדנטלי דליל מדי, הדבר עלול להוביל להיווצרות של שכבה מבודדת בלתי רצויה מתחת לאלקטרודה. אם המלט דחוס מדי, האלקטרודות י detached בקלות רבה יותר בשל המסה העודפת. לפני מריחת המלט, ייבשו היטב את הגולגולת ואת האלקטרודות.
לאחר מכן, קבעו את האלקטרודות לגולגולת באמצעות דבק שיניים. בעקבות זאת, מרחו מעט חומצה פיקרית על האלקטרודות כדי להוסיף להן שכבת הגנה נוספת. כעת, הוציאו את בעל החיים מהמסגרת הסטריאוטקסית, והזריקו 300 µL של תמיסת גלוקוז בריכוז של 10% תת-עורית.
לאחר מכן, העבירו את בעל החיים לשמיכה מחוממת כדי לשמור על טמפרטורה של 37 degrees Celsius עד שיהיה מסוגל לנוע באופן עצמאי. ברגע שיהיה מסוגל לנוע, ניתן בופרנורפין (buprenorphine) לשיכוך כאבים לאחר הניתוח, והעבירו את הגור לכלוב ביתו יחד עם האם. לפני השימוש במשתב, המתינו לפחות יומיים עד להחלמתו של הגור.
לאחר תקופת ההתאוששות, השקנו את הגור לבדו למשך כעשר דקות לצורך הקלטה, כדי שיgenius יתרגל לסביבה. חבר את האלקטרודות למגבר, ואת המגבר לממיר AD המחובר למחשב. הקפד לא לסבך את החיבורים הללו.
שלב הבא, ביחידת רכישת הנתונים, בחרו קצב דגימה של לפחות 10,000 hertz להקלטה, ובדקו כי העברת הנתונים תקינה. בצעו הקלטת בסיס (baseline). לאחר ביצוע הקלטת הבסיס, מזריקו לגור חומצה קינית (kainic acid) תוך-peritoneal כדי להשרות התקפי אפילפסיה.
חמש עשרה דקות לאחר ההזרקה, יש להשקיף ולתעד את הפריקות האפילפטיות. שמור את הנתונים הממומדים ונתח אותם באמצעות תוכנה לעיבוד אותות. חשוף את רמת ההספק של מרכיבי תדר שונים ב-EEGs של הרך-ולדות באמצעות ניתוח ספקטרום הספק.
חשבו את ההספק מתוך מסגרות זמן של דקה אחת על ידי מציאת אמפליטודת השורש הממוצע של הריבוע (RMS) מ-1 עד 100 הרץ, המהווים את פס ה-EEG. עשר דקות לאחר ההזרקה של חומצה קאינית, נרשמו דפוסי פריקה של EEG איקטאליים ובין-איקטאליים חוזרים. הפרכוסים השכיחים ביותר שנרשמו היו מהסוג הטוני-קלוני.
משך השלב הטוני האיקטלי ארך כחמישה עשר שניות. כמו כן, נצפה כי פריקה טונית ตามה בפרצי קלוניקה. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיו בעלי הבנה טובה לגבי אופן השתלת האלקטרודות והשגת הקלטות EEG באיכות גבוהה מגורי חולדה בני P8 עד P15.
לאחר ההכנה, ניתן לבצע את השתלת הצוואר בפחות מעשר דקות, בהתאם למורכבות הניתוח.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מציג טכניקה חדשנית להקלטת אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) בגורי חולדה עם אפילפסיה יילודים הנעים בחופשיות. השיטה מאפשרת הקלטות EEG יציבות הנמשכות מעל שבוע, ובכך מקלה על חקר אפילפסיית יילודים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- אלקטרופיזיולוגיה
- אפילפסיה נבוןאטלית
רקע
- הקלטת EEG מגורי חולדה בניוnatal היא מאתגרת בשל טבעם העדין.
- הגדרות אלקטרודות יציבות הן קריטיות להשגת נתונים איכותיים.
- שיטה זו נותנת מענה לשאלות מפתח במדעי המוח.
- היא מסייעת באבחון הפרעות נוירו-פתולוגיות.
מטרת המחקר
- פיתוח שיטה מהימנה להקלטת EEG בחולדות רכים.
- שיפור ההבנה של אפילפסיה בתינוקות.
- אספקת כלי לניטור ארוך טווח של פעילות המוח.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הסדר אלקטרודות חדש להקלטות EEG יציבות.
- הקלטה מגורי חולדה ניאונטליים הנעים בחופשיות בגילאי p8 עד p15.
- הבטחת טיפול זהיר בנבדקים במהלך הפרוצדורה.
- שימוש במגעים בעלי שיניים (pronged contacts) לממשק אותות עם מכשירי תקשורת.
תוצאות עיקריות
- אותות EEG איכותיים ויציבים הוקלטו במשך למעלה משבוע.
- השיטה הוכחה כיעילה לחקר אפילפסיה בילודים.
- סייעה לאבחון של הפרעות נוירו-פתולוגיות שונות.
- הדגימה את ההיתכנות של ניטור EEG ארוך טווח בנבדקים ביילודיים.
מסקנות
- הטכניקה החדשנית מהווה התקדמות משמעותית בהקלטת EEG.
- היא פותחת נתיבים חדשים למחקר באפילפסיה נבוןאטלית.
- מחקרים עתידיים יכולים להסתמך על שיטה זו כדי להשיג תובנות עמוקות יותר לגבי פעילות המוח.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
הקלטת EEG בגורי חולדה ניונוטליים הנעים בחופשיות מאפשרת ניטור אורך של פעילות המוח במודלים של מחלות, ובכך תומכת בתיקוף מטרות ובצמצום סיכונים מכניסטיים במחקר על אפילפסיה. שיטה זו מספקת מדדים אלקטרופיזיולוגיים כמותיים המשפרים את הביטחון החזוי במחקרים פרה-קליניים של הפרעות נוירולוגיות. באמצעות ייצוב ממשקי האלקטרודות למשך למעלה משבוע, היא מפחיתה שונות טכנית ומשפרת את השחזור במסלולי עבודה של גילוי.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח ביו-פרמצבטיים
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות על ידי לכידה של פריקות אפילפטיות ספונטניות ומודעות in vivo.
- ערך תפעולי: תומך בתיקוף תפקודי של מטרות באמצעות אותות EEG יציבים ובנאמנות גבוהה במערכות רלוונטיות למחלה.
- ערך חיזוי: מסייע בניתוח תגובה למנה ובזיהוי סמנים ביולוגיים לצורך קבלת החלטות go/no-go בתהליך גילוי תרופות לאפילפסיה.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מוכנות הבדיקה: הכנת מערכות ביולוגיות מתוקפות לסריקת תרכובות עם פלטי EEG כמותיים.
- שחזוריות: סטנדרטיזציה של השתלת אלקטרודות ורכישת אותות כדי למזער שונות בין בעלי חיים.
- ניתנות להרחבה (Scalability): מאפשר שימוש חוזר בפלטפורמה במודלים של מכרסמים בחדשנים ובבוגרים למחקרי אפילפסיה והפרעות נוירולוגיות.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רלוונטיות למחלה: מדמה אפילפסיה ניאונטלית באמצעות השראה של kainic acid, מה שמאפשר מחקר של תבניות EEG איקטליות ובין-איקטליות.
- המשכיות תרגומית: מגשר בין שלב הגילוי לתיקוף פרה-קליני על ידי אספקת נקודות סוף אלקטרופיזיולוגיות עקביות.
- קידום מותאם סיכון: תומך בהפחתת סיכונים מכניסטית באמצעות מעקב אורך של התקדמות ההתקפים וההחלמה.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מבדיקת היפותזות בשלבי הגילוי המוקדמים ועד לאופטימיזציה של מובילים (lead optimization) ותיקוף פרה-קליני, במיוחד עבור מטרות הקשורות לאפילפסיה ולהפרעות נוירולוגיות.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בבירור מסלולים ביולוגיים ובצמצום סיכונים ביולוגיים באמצעות כימות עומס פרכוסים אלקטרוגרפי ופעילות קורטיקלית-היפוקמפלית.
- סריקה: מספקת מערכות מוכנות לבדיקה עם רישומי EEG יציבים לטווח ארוך, המתאימים להערכת השפעת תרכובות.
- אנליטיקה: מאפשרת ניתוח ספקטרום הספק וחישובי שורש ממוצע הריבועים (RMS) של האמפליטודה להשוואת פעילות מוחית בתדרים ספציפיים בין תנאים שונים.
- מחקר תרגומי: מקשרת פנוטיפים של EEG לסמנים ביולוגיים קליניים של אפילפסיה, ובכך תומכת בהלימה ובתיקוף של סמנים ביולוגיים.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת יכולת אלקטרופיזיולוגית לשימוש חוזר במודלים של מכרסמים רכים ובוגרים בתוכניות גילוי בתחום מדעי המוח.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזוי על ידי הפחתת העמימות המכניסטית במודלים של אפילפסיה באמצעות ניטור EEG יציב לאורך זמן.
- ערך תפעולי: משפר את הסטנדרטיזציה והשחזוריות באמצעות מערך אלקטרודות אמין וזול המשתמש בנקודות ייחוס של ה-computer pin ובקיבוע באמצעות cyanoacrylate.
- ערך אסטרטגי: משפר את יעילות ההון על ידי מתן אפשרות להקלטות של שבוע שלם מבעלי חיים הנעים בחופשיות, ובכך מפחית את הצורך בניתוחים חוזרים.
- השפעה על הפורטפוליו: מסייע בתעדוף מותאם סיכונים על ידי אספקת נקודות סיום אלקטרופיזיולוגיות אובייקטיביות לקבלת החלטות go/no-go בפיתוח תרופות לאפילפסיה.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בטיפול במכרסמים רכים, בניתוח סטריאוטקסי ובאיסוף אותות אלקטרופיזיולוגיים.
- תלוי בציוד הכולל מכשיר סטריאוטקסי, מגברים, ממירים מאנלוגי לדיגיטלי ותוכנה לעיבוד אותות.
- מחייב סטנדרטיזציה בין צוותים בהכנת האלקטרודות, בעומק ההשתלה ובצמיגות של דבק השיניים כדי להבטיח יציבות של האות.
- כולל שיקולי התאמה עבור זני מכרסמים שונים, גילאים שונים ומטרות מוחיות מעבר להיפוקמפוס ולקליפת המוח הפרה-פרונטלית.
- מוגבל על ידי המיומנות הטכנית הנדרשת לשמירה על שלמות הממשק שבין האלקטרודה לרקמה לאורך תקופות הקלטה ממושכות.
