Manipolazione di epilettiforme Electrocorticograms (ECoGs) e sonno in ratti e topi con l'agopuntura

L'obiettivo generale di questa procedura è valutare l'epilessia, il sonno e gli effetti dell'agopuntura in un modello animale. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo delle neuroscienze su come stabilire l'epilessia, analizzare il sonno ed eseguire l'agopuntura in un piccolo modello animale. I principali vantaggi di questa tecnica sono che gli elettrodi corticale laterale e il miogramma laterale in quel semestre possono essere impiantati rapidamente e facilmente mediante chirurgia stereotassica.

A dimostrare questa procedura sarà Yi-Jou Wu, uno studente laureato dei miei laboratori. Dopo aver confermato la corretta profondità della sedazione per mancanza di risposta a un pizzicotto del dito del piede, applicare un unguento per gli occhi su un ratto Spregg Dolly di sei-otto settimane di età compresa tra 250 e 350 grammi del primo gruppo. Usa le forbici per rimuovere i peli dalla parte superiore del cranio.

Disinfettare la pelle con applicazioni sequenziali di soluzione di iodio povidone ed etanolo al 75%, seguite da un'iniezione di antibiotici per prevenire l'infezione. Quindi, monta l'animale su una macchina per stereotassi e poi posiziona una barra auricolare nel condotto uditivo. Usando un bisturi, praticare un'incisione caudale sulla linea mediana di circa due centimetri lungo il cranio tra le orecchie.

Quindi usa gli emostatici per tagliare i lembi di pelle, esponendo il cranio, e usa un bisturi per rimuovere il tessuto. Quando il cranio è pulito, utilizzare uno strumento rotante per praticare otto fori di circa 0,7 millimetri di diametro nei lobi frontale, parietale e occipitale e nel cervelletto in entrambi gli emisferi sinistro e destro dell'osso esposto. Quindi avvitare otto elettrodi per elettrocorticogramma nei fori per il rilevamento dell'epilessia focale.

In un gruppo separato di ratti, praticare tre fori e posizionare due elettrodi per elettroencefalogramma a vite sui lobi frontali e parietali destri della corteccia con le stesse coordinate del primo gruppo. Quindi, posizionare un terzo elettrodo per elettroencefalogramma sul cervelletto sinistro per mettere a terra l'animale e ridurre gli artefatti del segnale. Separare la pelle e il muscolo del collo e inserire due elettrodi per elettromiogramma nel muscolo del collo.

Praticare un altro foro sul cranio e posizionare una cannula guida per microiniezione nel nucleo centrale sinistro dell'amigdala. Quindi, praticare un foro di 1,6 millimetri nel cranio e inserire un termostere calibrato da 30 kilovolt sulla superficie della corteccia parietale per monitorare la temperatura corticale. Instradare l'elettrocortico isolato e le derivazioni dell'elettromiogramma verso un piedistallo.

Usando l'acrilico dentale per cementare il piedistallo, guida la cannula verso il cranio e poi collega il termoster al laccio. Quindi, trattare l'incisione localmente con polisporina per prevenire l'infezione e somministrare agli animali acqua integrata con ibuprofina e penicillina G per una settimana dopo l'intervento chirurgico. Per indurre l'epilessia focale del lobo temporale, utilizzare una pompa di microiniezione per somministrare 0,5 microlitri di pilocarpina nel nucleo centrale sinistro dell'amigdala attraverso la cannula guida all'iniezione a 0,2 microlitri al minuto.

Per indurre l'epilessia generalizzata con stato epilettico ricorrente, iniettare 300 milligrammi per chilogrammo di pilocarpina IP. Per l'agopuntura, prima localizza manualmente i punti di agopuntura. Ad esempio, i punti di agopuntura feng chi si trovano a tre millimetri di distanza dalla linea mediana posteriore tra le orecchie sul collo. Dopo aver confermato una bassa impedenza cutanea nei punti di agopuntura, inserire aghi in acciaio inossidabile nei punti di agopuntura a una profondità di due millimetri.

Quindi, utilizzando uno stimolatore elettrico funzionale, erogare un treno di 10 hertz di impulsi fasici da 150 millisecondi con un'intensità di un milliampere ai punti di agopuntura attraverso l'ago. Qui, viene mostrato un elettrocorticogramma epilettiforme predominante acquisito dall'elettrodo dell'elettrocorticogramma sul lobo parietale dell'emisfero sinistro. Dopo la somministrazione di pilocarpina, rare attività epilettiche vengono rilevate dal resto degli elettrodi dell'elettrocorticogramma, indicando una riuscita induzione dell'epilessia del lobo temporale focale.

Entro cinque minuti, si verificano gravi effetti colinergici sul comportamento, che aumentano gradualmente di gravità fino a quando non si verifica una crisi generalizzata con elettrocorticogramma seguita da un evento di stato epilettico. Non si osservano elettrocorticogrammi epilettiformi durante il periodo di buio dopo la prima iniezione di pentilene tetrasolo, o durante il secondo periodo di buio in un giorno di riposo per l'iniezione fino alla quinta iniezione di pentilene tetrasolo, insieme a epilessia generalizzata spontanea e ricorrente. La veglia presenta un elettromiogramma ad alta ampiezza e un'abbondanza di attività locomotoria, con un graduale aumento della temperatura corticale man mano che lo stato vigile transita dal sonno non-REM o REM alla veglia.

Il sonno non-REM è caratterizzato da elettrocorticogrammi sincronizzati con un'ampiezza elevata e una bassa frequenza, con un graduale declino dell'ampiezza dell'elettromiogramma e nessuna attività locomotoria, nonché una diminuzione della temperatura corticale man mano che lo stato vigile transita dalla veglia al sonno NREM. Durante il sonno REM, l'onda dell'elettrocorticogramma viene desincronizzata con un'ampiezza ridotta. La densità di potenza predominante dell'elettroencapalogramma si verifica all'interno della frequenza theta.

L'attività dell'elettromiogramma è la più bassa, si osserva una contrazione fasica del corpo e la temperatura corticale aumenta rapidamente. La somministrazione di 100 hertz di elettroagopuntura nei punti di agopuntura bilaterali feng chi esacerba gli elettrocorticogrammi epilettiformi indotti da pilocarpina, mentre 10 hertz di elettroagopuntura sopprime gli elettrocorticogrammi epilettiformi. Inoltre, la somministrazione di pilocarpina nel nucleo centrale sinistro dell'amigdala sopprime anche il sonno non-REM durante il periodo di luce del ciclo luce/buio di 12 ore.

100 hertz di elettroagopuntura deteriorano ulteriormente la soppressione indotta dalla pilocarpina del sonno non-REM. Al contrario, un'elettroagopuntura a 10 hertz nei punti di agopuntura bilaterali del feng chi aumenta il sonno non-REM di per sé durante il periodo di buio e blocca la riduzione indotta dalla pilocarpina del sonno non-REM durante il periodo di luce. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere completata in un'ora e mezza se eseguita correttamente.

Prima di tentare questa procedura, è importante praticare l'abilità della chirurgia stereotassica fino alla competenza. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica apre la strada ai ricercatori nel campo delle neuroscienze per esplorare gli effetti dell'agopuntura nell'epilessia e nei disturbi del sonno. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come impiantare chirurgicamente elettroencefalo ed elettromiogramma, una cannula guida e un semestre per valutare i modelli di sonno e altri effetti dell'agopuntura sull'attività cerebrale.