גרימת אפילפסיה פוסט טראומטית במודל עכבר של פגיעה במוח החוזר ומפוזר טראומטי
February 10th, 2020
פרוטוקול שיטתי זה מתאר מודל חדש לבעלי חיים של אפילפסיה פוסט-טראומטית לאחר פגיעה קלה במוח הטראומטי. החלק הראשון לפרטים צעדים לפגיעה מוחית טראומטית אינדוקציה באמצעות מודל שונה ירידה במשקל. החלק השני מספק הנחיות לגבי הגישה הכירורגית עבור מערכות מידע חד-ערוצית לרכישת נתונים אלקטרונצלוגרפיה.
הפרוטוקול שלנו הוא הראשון לפרט מודל עכבר של אפילפסיה פוסט טראומטית הנגרמת על ידי פגיעה מוחית טראומטית קלה. השימוש במודל קל של פגיעה מוחית טראומטית מפוזרת מחקה היבט חשוב של הפתולוגיה של פגיעה מוחית טראומטית אנושית שכמעט תמיד יש לה מרכיב מפוזר. על מנת לפתח סמנים ביולוגיים וטיפולים, יש צורך במחקר באמצעות מודלים המשכפלים כראוי היבטים של הפתולוגיה האנושית.
המודל שלנו לפגיעה מוחית טראומטית יש גם פוטנציאל לספק תובנה למנגנונים הגורמים לפגיעה בתפקוד המוח לאחר פגיעה מוחית טראומטית קלה או זעזוע מוח. לאחר אישור חוסר תגובה רפלקס כאב, מניחים את העכבר על כרית קצף ולמקם את הראש של העכבר מתחת לצינור טיפת משקל. מניחים שטוח 1.3 ס"מ קוטר אחד מילימטר עבה 880 מיליגרם משקל דיסק נירוסטה במרכז הראש של החיה בין העיניים והאוזניים.
הסר את הסיכה בצינור טיפת המשקל כדי לשחרר את מוט משקל 100 גרם מגובה של 50 ס"מ. כדי לגרום לפציעה מזויפת בעכברי הבקרה, הסר את מוט המשקל מהצינור כדי למנוע שחרור מקרי של הסיכה במהלך ירידה במשקל. לאחר אינדוקציה ירידה במשקל, מניחים את החיה על גבה על משטח חימום מכוסה מגבת סופגת מרופדת פולי סטרילית עם ניטור עד ירידה מלאה.
לאחר מכן מניחים את העכבר בכלוב נקי כי כבר התחמם על כרית חימום עם ג'ל התאוששות וכמה חתיכות צ'או לח במשך 45 דקות. כדי להכין את השדה הכירורגי להשתלת אלקטרודה EEG, מניחים חיישן טמפרטורה על כרית ומ מניחים את העכבר נפגע המוח מחדש על וילון סטרילי על גבי כרית החימום על המנגנון הסטריאוטקטי. לאחר תיקון הראש במקום עם חטיפי אוזניים, להחיל משחה סיכה על העיניים של החיה ולהשתמש קרם depilatory כדי להסיר את השיער מן הקרקפת.
לחטא את העור החשוף עם שלוש 20 שניות לסירוגין ספוגיות של פתרון חיטוי כירורגי יוד povidone ו 70% אתנול בתנועה מעגלית. לאחר הסרת הקרקפת, יש למרוח המוסטטים קטנים על גבולות העור שנפתחו כדי להרחיב את האזור החשוף. לאחר מכן, השתמש באזמל כדי להסיר בעדינות את periosteum ולנגב את הגולגולת עם מי חמצן.
כאשר הגולגולת מנוקה מרקמות ומציג מראה לבנבנה, יבש את העצם עם גזה סטרילית או ספוגית. להשתלת אלקטרודה, השתמש במקדחה במהירות גבוהה עם קצת פלדה עגולה של 0.5 מילימטר ב- 5, 000 עד 6, 000 סיבובים לדקה כדי ליצור שישה חורי בר עבור אלקטרודות הבורג. כאשר כל החורים נקדחו, מניחים את שש אלקטרודות הבורג לתוך חורי בר ומערבבים חצי כף מדידה של אבקת מלט דנטלית עם כמה טיפות של ממס.
השתמש מרית לבחוש עד תערובת מלט שיניים הוא דביק אבל חמרן ונוקשה מספיק כדי להיות מרוכז כראוי כאשר הניח על הגולגולת של החיה. החל את המלט על כל פני השטח החשופים של הגולגולת וכל אלקטרודה בורג. לאחר שעה עד שתי דקות, הפעל את ברזל הלחמה והצב את שלושה ראש EEG הר לזרוע מחזיק סטראוטקטי.
מקם את הר הראש מעל הגולגולת כך שש עמדות עופרת חוט להתאים את המיקום של עופרת החוט של כל אלקטרודה בורג. מנמיך את המכשיר כך שחלק הגחון שלו מונח על גבי מלט השיניים. סובב את החוט של כל עופרת מכל אחד מאלקטרודות הבורג עם עופרת החוט המתאימה של הר הראש, הלחמה כל זוג חוט מעוות להוליכון אות תקין ולהשתמש במספריים כדי לקצץ כל חוט עודף.
לכופף כל זוג מוליד של מוביל חוט סביב הר הראש. כאשר כל הזוגות היו כפופים, לכסות את כל החוט עם מלט שיניים טרי משאיר רק את החלק השחור של הר הראש חשוף. שחרר את ההמוסטטים המחזיקים את מדפים העור ולהחיל חיטוי chlorhexidine על האזור סביב השתל, כדי למנוע זיהום.
לאחר מכן להעביר את החיה מן המנגנון לאיזון כדי למדוד את המשקל של החיה כהתייחסות ניטור עתידי לפני הצבת החיה בכלוב נקי על כרית חימום חם עם ניטור, ג'ל התאוששות, וכמה חתיכות צ'או לח. בנתון זה, התקף ספונטני בעכבר 97 ימים לאחר ירידה חוזרת ונשנית במשקל פגיעה מוחית טראומטית נרשמה באמצעות שלושה הר ראש EEG מוגדר כפי שהוכח בפרוטוקול וידאו זה מוצג. כאן, התקף אלקטרוגרפי לא עוויתות ספונטני נרשם בעכבר 65 ימים לאחר ירידה במשקל חוזרת פגיעה מוחית טראומטית מוצגת.
בנתון זה, התקף ספונטני בעכבר 23 ימים לאחר ירידה חוזרת ונשנית במשקל פגיעה מוחית טראומטית נרשמה באמצעות הר ראש EEG אחד. העוצמה הספקטרלית של התקף טיפוסי מצביעה על הצפיפות הגבוהה ביותר בטווח של 10 עד 40 הרץ עם שיא של 15 הרץ. פרוטוקול זה מדגים את לוחות הזמנים של הופעת התקפים בבעלי חיים לאחר פגיעה מוחית טראומטית במשקל שחוזרת על עצמה, הממחיש את שכיחות הצבירת ההתקפים בבעלי חיים מסוימים ומדגיש את החשיבות של רכישת הקלטות רציפות ולא לסירוגין.
מיקום נכון של דיסק הפלדה, השתלה זהירה של אלקטרודות הבורג והלחמה זהירה של מוליכי החוט הם כולם חיוניים לניסוי מוצלח לטווח ארוך. לאחר ניטור EEG, בעלי חיים עם פגיעה מוחית המפתחים התקפים יכולים להיות ריבוד מאלה שאינם לניתוח עוקב של ההבדלים התאיים, המולקולריים והפיזיולוגיים שלהם. כדי לשכבות בעלי חיים עם אפילפסיה פוסט טראומטית מאלה לגרום לפגיעה מוחית טראומטית אבל לא לפתח התקפים הוא קריטי להתפתחות של התערבויות וסמנים ביולוגיים.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
פרוטוקול זה מתאר מודל עכבר חדש של אפילפסיה פוסט-טראומטית הנגרמת על ידי פגיעת מוח טראומטית קלה. הוא מפרט את השראה של פגיעת מוח טראומטית באמצעות מודל ירידת משקל שונה ומספק הוראות לרכישת נתונים אלקטרו-אנצפלוגרפיים.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- נוירו-מדע
- פגיעת מוח טראומטית
- אלקטרופיזיולוגיה
רקע
- אפילפסיה פוסט-טראומטית היא תוצאה משמעותית של פגיעת מוח טראומטית.
- פגיעת מוח טראומטית קלה לרוב כוללת מרכיב מפוזר, המשקף את הפתולוגיה האנושית.
- מודלי מחקר הם חיוניים לפיתוח סמנים ביולוגיים וטיפולים.
- מודל זה נועד להבהיר את מנגנוני ליקוי תפקוד המוח לאחר הפציעה.
מטרת המחקר
- לבסס מודל בעלי חיים אמין לחקר אפילפסיה פוסט-טראומטית.
- להדמות של תנאי פגיעת מוח טראומטית אנושיים.
- להקל על המחקר לטיפולים פוטנציאליים וסמנים ביולוגיים.
שיטות בשימוש
- השראת פגיעת מוח טראומטית קלה באמצעות שיטת ירידת משקל.
- הנחת דיסק נירוסטה על ראש העכבר להשראת הפציעה.
- רכישת נתונים אלקטרו-אנצפלוגרפיים למעקב אחר פעילות המוח.
- הערכת רפלקס הכאב כדי להבטיח השראה מתאימה של הפציעה.
תוצאות עיקריות
- השראת אפילפסיה פוסט-טראומטית מוצלחת במודל העכבר.
- הקמת פרוטוקול לרכישת נתונים באלקטרו-אנצפלוגרפיה.
- תובנות לגבי מנגנוני ליקוי תפקוד המוח לאחר הפציעה.
- פוטנציאל למחקר עתידי על סמנים ואסטרטגיות טיפול.
מסקנות
- מודל זה מספק כלי חשוב לחקר אפילפסיה פוסט-טראומטית.
- הוא דומה מקרוב לתנאים של פגיעת מוח טראומטית אנושית.
- מחקר נוסף יכול להוביל להתקדמות בטיפול והבנת המצב.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
This model addresses a critical gap in preclinical epilepsy research by enabling study of diffuse traumatic brain injury without focal lesions, mirroring the majority of human TBI cases. It supports target validation and mechanistic de-risking for anti-epileptogenic interventions by providing a reproducible system to study epileptogenesis after mild, repetitive injury. The latency period and spontaneous seizure phenotype allow for longitudinal biomarker screening and therapeutic window assessment in a disease-relevant system.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in diffuse TBI-induced epileptogenesis without confounding focal lesions.
- Operational Value: Provides a disease-relevant system for functional target validation and pathway clarification in acquired epilepsy.
- Predictive Value: Supports predictive confidence by modeling human-like latency and spontaneous seizure onset after mild injury.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Generates quantifiable electrographic seizure endpoints (10–40 Hz spectral power, peak at 15 Hz) for compound screening.
- Reproducibility: Standardized weight drop parameters (100g from 50cm) and electrode placement enable consistent seizure induction across cohorts.
- Scalability: Continuous video-EEG monitoring supports longitudinal assessment of seizure burden and clustering for therapeutic response evaluation.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Mirrors human PTE latency and seizure semiology, supporting biomarker alignment and preclinical validation.
- Mechanistic De-risking: Allows stratification of epileptic vs. non-epileptic TBI animals for mechanistic analysis of impairment and intervention response.
- Risk-Adjusted Advancement: Enables evaluation of disease-modifying effects rather than acute seizure suppression, reducing late-stage biological risk.
Pipeline & Workflow Integration
The model fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for disease-modifying anti-epileptogenic strategies.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of epileptogenic pathways following diffuse, non-lesional TBI.
- Screening: Enables assay development using continuous EEG readouts to quantify seizure incidence, duration, and spectral features.
- Analytics: Provides quantitative dependent variables (seizure onset latency, clustering, power spectra) for comparing genetic, pharmacological, or environmental conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical validation via latency-period monitoring and spontaneous convulsive/non-convulsive seizure phenotypes.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for chronic epilepsy modeling across genetic backgrounds and injury paradigms.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in PTE etiology by isolating diffuse injury as a sufficient trigger for epileptogenesis.
- Operational Value: Standardizes surgical and induction procedures (disc placement, burr hole patterning, electrode soldering) for cross-site reproducibility.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by identifying compounds that modify epileptogenesis rather than merely suppress seizures.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates based on disease-modifying potential in a clinically reflective model.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotactic surgery, EEG electrode implantation, and soldering techniques for reliable signal acquisition.
- Dependent on precise instrumentation: weight drop tube, high-speed drill (0.5mm bit, 5,000–6,000 RPM), and multi-channel EEG acquisition systems.
- Necessitates cross-team standardization of postoperative care protocols (heating pads, recovery gel, monitoring) to minimize variability in seizure latency.
- Adaptation considerations include model scalability to rat systems or alternative injury modalities while preserving diffuse injury characteristics.
- Practical limitations include surgical morbidity risk and the need for months-long monitoring, demanding sustained animal care and data management infrastructure.
