Stimolazione fotica intermittente in un modello di coniglio: una tecnica per indurre crisi epilettiche e registrare contemporaneamente parametri multisistemici

Abstract

Fonte: Bosinski, C., et al. Monitoraggio multisistemico per l'identificazione di convulsioni, aritmie e apnee nei conigli trattenuti coscienti. J. Vis. Exp. (2021).

In questo video, mostriamo una procedura per la registrazione simultanea di dati video-EEG-ECG-capnografia-ossimetria generati inducendo convulsioni in un modello di coniglio.

Protocollo

Tutte le procedure che coinvolgono modelli animali sono state esaminate dal comitato istituzionale locale per la cura degli animali e dal comitato di revisione veterinaria JoVE.

1. Esperimento di stimolazione fotica

1. Posiziona una fonte di luce con un riflettore circolare a 30 cm davanti al coniglio all'altezza degli occhi, con l'intensità del flash impostata al massimo (16 candele). La sorgente luminosa è indicata da un punto bianco nella Figura 1E.
   nota: Una stanza scarsamente illuminata dovrebbe essere utilizzata per suscitare la risposta fotosensibile.
2. Poiché gli occhi del coniglio sono ai lati della testa invece che nella parte anteriore della testa (come negli esseri umani), posiziona 2 specchi su entrambi i lati del coniglio e 1 dietro il coniglio in modo che la luce entri negli occhi del coniglio.
   nota: Uno specchio piatto alto ≥ 20 cm e lungo ≥ 120 cm crea un recinto triangolare attorno al coniglio per garantire che la luce lampeggiante entri negli occhi del coniglio, come si vede nella Figura 1E.
3. Collega la sorgente luminosa a un controller con velocità, intensità e durata regolabili.
4. Registra video utilizzando una fotocamera con funzionalità di registrazione a luce rossa e infrarossi.
5. Esporre i conigli a ciascuna frequenza per 30 s con gli occhi aperti e poi altri 30 s con una maschera chirurgica che copre il viso per simulare o causare la chiusura degli occhi ad ogni frequenza.
   nota: Studi precedenti hanno dimostrato che la chiusura degli occhi è la manovra più provocatoria per suscitare fotosensibilità alle convulsioni. Inoltre, il 10% dei pazienti fotosensibili mostra segni elettroencefalografici solo quando gli occhi sono chiusi. Una crisi può essere identificata clinicamente osservando la presenza di spasmi mioclonici della testa e di tutto il corpo, clono o uno stato tonico. La registrazione EEG viene analizzata in modo più approfondito per la correlazione elettroencefalografica (ad esempio, picchi, poli-picchi e scariche ritmiche) con le manifestazioni motorie per una diagnosi definitiva dell'attività convulsiva. I movimenti in cui l'EEG è oscurato da artefatti muscolari o da onde di epilettogenicità indeterminata devono essere esaminati da un epilettologo per la conferma.
6. Aumentare la frequenza dello stimolatore fotico da 1 Hz a 25 Hz con incrementi di 2 Hz. Quindi eseguire lo stesso protocollo di fotostimolazione, ma questa volta diminuire la frequenza da 60 Hz a 25 Hz con incrementi di 5 Hz.
   nota: Se un coniglio ha un attacco, l'esperimento dovrebbe essere interrotto. Continuare a monitorare il coniglio per 30 minuti. Quindi riporta il coniglio nella stanza di stabulazione e monitora ogni 1 ora per 3 ore per il pieno recupero. Tuttavia, se la stimolazione fotica induce una risposta fotoparossistica, allora il resto delle frequenze ascendenti viene saltato e la serie viene ricominciata scendendo da 60 Hz fino a quando non si verifica un'altra risposta fotoparossistica. Ciò consentirà di determinare le soglie di stimolazione fotica superiore e inferiore. Non è necessario alcun ritardo poiché la risposta fotoparossistica cesserà dopo l'interruzione della stimolazione fotica. Se non è chiaro se si sia verificata una risposta fotoparossistica, la frequenza viene ripetuta dopo un ritardo di 10 s.
7. Al termine dell'esperimento, rimuovere gli elettrocateteri EEG ed ECG dal coniglio e rimetterlo nella sua gabbia domestica per le cure di routine da parte del personale dell'allevamento.

Risultati

Figura 1: Coniglio collegato all'attrezzatura. (A) Posizione degli elettrodi ECG, il braccio sinistro è indicato da un punto giallo. Il braccio destro è indicato da un punto bianco. La gamba sinistra è indicata da un punto rosso. Il terreno anteriore alla gamba destra è indicato da un punto verde. (B) Coniglio in contenzione con elettrodi ECG ed EEG collegati.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
computer	valletta	Optiplex 5040	Computer di acquisizione
Elettrodo ECG	Collegamento ritmico	RLSND116-2,5	Elettrodi a perno sottodermico piegati a 35 gradi da 13 mm (diametro 0,4 mm)
Elettrodo EEG	Collegamento ritmico	RLSP513	Elettrodi a perno sottodermico diritti da 13 mm (diametro 0,4 mm) a 5 torsioni
EEGLAB (2020)	Centro Swartz per le Neuroscienze Computazionali	Accesso aperto	Può eseguire l'analisi spettrale dell'EEG
Adattatore da Ethernet a Ethernet	Linksys	USB3G16	Adattatore per il collegamento della fotocamera al computer
Imbottitura in schiuma	generico	N/A	Riduce la pressione applicata al collo dei conigli piccoli dal sistema di contenzione al fine di prevenire gli effetti cardiorespiratori negativi della compressione del collo
Luce IR	Bosch	EX12LED-3BD-8W	Facilita le registrazioni al buio
LabChart Pro (2019, versione 8.1.16)	STRUMENTI AGGIUNTIVI	N/A	Analisi ECG
MATLAB (R2019b, Aggiornamento 5)	MathWorks	N/A	Necessario per eseguire EEGLAB
microfono	Sony Stereo	ECM-D570P	Registrazione delle manifestazioni udibili delle convulsioni
Nastro medicale Micropore, carta, bianco	3M	Anno 1530-1	Utilizzato per fissare i fili e creare una stecca per l'orecchio
Natus NeuroWorks	Natus	LC101-8	Software di acquisizione e revisione
Stimolatore fotico	erba	PS22	Stimolatore per il controllo della frequenza, del ritardo, della durata, dell'intensità degli impulsi luminosi
Organizer / insaccatore in filo di plastica	12Vwire.com	LM-12-100-BLK	Fasciare i fili per ridurre il rumore
PS 22 Stimolatore fotico	Strumenti per erba	BZA641035	Luce stroboscopica con frequenza, ritardo e intensità del flash regolabili
Tubo rigido in PVC	generico	N/A	Impedisce ai conigli piccoli di scalciare le zampe posteriori e causare lesioni alla colonna vertebrale
Amplificatore quantistico	Natus	Codice: 13926	Amplificatore / digitalizzatore
Amplificatore Quantum HeadBox	Natus	Codice 22134	Breakout box a 64 pin
Rabbit Resrain	Plas-Labs	501-TC	Sono disponibili contenitori per conigli di varie dimensioni. 6 "x 18" x 6 "in questo studio.
Cuscinetto in gomma (booster)	generico	N/A	Solleva piccoli conigli nel sistema di contenimento per prevenire la compressione del collo
Clip per l'orecchio SpO2	NONINA	61000	PureSAT/SpO2
Adattatore per sensore SpO2	NONINA	Codice: 13931	XPOD PureSAT/SpO2
Telecamera PTZ SRG-X120 1080p con uscita HDMI, IP e 3G-SDI	Sony	SRG-X120	Fotocamera Impela