Name: 非拘束EEG Radiotelemetry：硬膜外とディープ脳内定位EEG電極配置 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-06-25T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 58 s
Description: 学ぶ非拘束EEGラジオテレメトリーを用いた、自由に動く齧歯類からの長期脳波記録法。硬膜外および深部脳内電極のステレオタキシック配置により、神経疾患やてんかんの研究に有用なデータを取得できます。

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著者は、動物の繁殖と動物の健康管理を支援してくださったクリスティーナ・ギンケル博士(ドイツ神経変性疾患センター、DZNE)、ミヒャエラ・メーリング博士(DZNE)、ロバート・スターク博士(DZNE)に感謝します。この研究は、ドイツのボンにある連邦医薬品医療機器研究所(Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM)の財政的支援を受けました。

著者らは開示するものは何もない。

それは、実験動物が行動1,3の彼らの完全なレパートリーを実行することを可能にする非拘束技術であるとして、植込み型脳波radiotelemetryは、中央の関連性があります。遠隔測定アプローチは自発的なEEG記録だけでなく、認知課題の下での録音や、T-迷路のような概日分析のセットアップ、放射状迷路、水迷路、睡眠不足のタス​​クまたはたびEEG記録が必要または有用であるだけでなく、可能にするのでこれは大きな関心事であります複雑な認知や運動活動中。 このプロトコルは、硬膜外表面と、マウスおよびラットの深い脳内EEG電極注入と埋め込み可能なEEGの無線周波数送信機との接続について説明します。プロシージャ内の重要なステップは、術前の問題、 すなわち、種及び株の選択、住宅事情、麻酔および疼痛管理を含みます。重要な文献の画面には、後者はCOなどの交絡因子を果たすことができることが明らかになりました様々な研究アプローチで発散結果にntribute。例えば、実験的な種、 例えば、ラット対マウス、さらには株の選択は完全に実験結果を変更することが...

Radiotelemetryは特にEEG、ECG、EMG、血圧、体のコア温度または活性の測定1-7との関連で、様々なサイズを意識し、拘束されていない動物で、行動や生理的パラメータの多様性を測定するための最も貴重な方法論的アプローチです。理論的には、任意の種は、ネコ、イヌ、ブタおよび霊長類3.8のマウスおよびラットのような実験用げっ歯類の移植可能な脳波radiotelemetryを用いて分析することができます。でも、魚、爬虫類と両生類はradiotelemetric調査9の対象となります。過去20年間にわたって、移植可能なEEGのradiotelemetryは、てんかん、睡眠障害、神経変性および神経精神障害7,10-12などのヒト疾患の種々のトランスジェニック動物モデルの特性に有益であることが証明されました。過去には、マウスおよびラットからの生体電位を含む生理学的データを収集する多数の方法論的アプローチは、descをしていますribed。ジャケットレコーダーシステム、物理的な拘束方法、非移植radiotransmittersと係留システムで着用は過去13,14のメイン注目を集めています。今日、radiotelemetric移植のための様々なシステムが市販されています。しかし、文学の画面には、自作のradiotelemetricシステム15-40の開発を記述する29の出版物を明らかにしました。自家製のシステムは安価で、よりユーザに適合である可能性が高いのに対し、市販のシステムは、単純にインストールすることが比較的容易であり、迅速に設定することができます。 植込み型脳波radiotelemetryは、ジャケット・システムまたは係留アプローチで着用物理的な拘束方法、などの競合技術に比べて多くの利点を有します。後者は、定義によって拘束されている、すなわち 、動物は動くことができない場合、またはその正常な動作が損なわれています。それも、再取得のための動物を麻酔する必要があるかもしれません責任を負うデータ。現代の係留システムは、しかしながら、より少ない拘束である可能性が高いが、これは科学的に検証される必要があります。一方、Radiotelemetryは、動物が時空間の制約なしに行動の彼らの完全なレパートリーを発揮することができ、したがって、アプローチを抑制し、人間1,3で取得することができ、結果の複数の予測であることがより優れていると考えられています。その拘束アプローチは劇的に根本的な生理学的パラメータ、 例えば 、食物摂取、身体の深部体温、血圧と心拍数と実施例3のために身体活動を変化させることができるが、それはかなりのために知られています。係留システムは、1枚の静止広く使用されている古典的な拘束アプローチ13,14を表します。硬膜外または深いのいずれかの電極である電極は、一般的に頭蓋骨に固定されている小型のソケットに接続されています。ソケット自体は、動物の比較的自由な動きを可能にするケーブルの取り付けのために露出されています。 ALTHウワーッ、今日係留システムは非常に繊細かつ非常に柔軟になってきた、その主要な欠点​​の一つは、それがまだ半拘束であること、です。動物は自分の体（頭）由来の任意の外部機器を操作する傾向があるように加えて、電極移植部位での感染の危険があるかもしれません。様々な種の無線radiotelemetry技術はすでに60年代後半に記載されているので、数十年前から存在してきたが、それはごく最近になって、特にこのような小さな実験用げっ歯類では、手頃な価格で信頼性が高く、比較的使いやすい10,41,42となっていますマウスやラットなど。小さい、小型の移植可能なEEG送信機は、現在市販されており、20グラム（約10週間）よりも大きいマウスに移植することができます。このように、特にトランスジェニックマウスモデルの電気生理学的特性評価は、これらの日の移植可能な脳波radiotelemetryのアプリケーションの主な分野となっています。動物の大きさは、もはや絶対的な実験restricではありませんトランスミッタ「バッテリーの寿命一方ションは確かです。その限られた寿命にもかかわらず、移植可能な送信機システムは、システムを抑制することによって潜在的な記録に関連するストレスに関連するほとんどの欠点を最小限に抑えることが可能です。げっ歯類は安静時、運動活性（探査）と睡眠（REM、徐波睡眠）43,44を含む生理学的な行動の彼らの完全な装備一式を提示することができます。重要なのは、移植可能なradiotelemetryは強く動物使用3を減らすことができます 。現在、科学の実験動物の数を制限し、彼らの苦しみを軽減する方法について激しい議論があります。明らかに、動物実験やヒトおよび動物の疾患の動物モデルは、ボトムラインの病態と治療におけるその後の進展についての我々の理解のために不可欠です。また、動物実験は、薬物の研究開発において重要です。彼らは、実質的に、薬物のライセンスでの前臨床/毒物学的研究に寄与しませんこのように、ヒトおよび動物の両方の世話にコミットします。これは現在の選択肢がまだ誘発される他の方法では不可能であろう複雑な病態生理学的メカニズムを理解するために、動物の研究に利用できないことを、注目すべきです。同時に、EUおよび米国における3R、 すなわち 、交換、縮小と洗練戦略が強く補完代替方法の研究を奨励しています。 Radiotelemetryは、他の技術と比較して、実験動物の数およびそれらの苦痛を軽減することができるように成功した3R戦略の重要な例です。 ここでは、マウスとラットの両方における無線周波数送信機の皮下ポーチ注入を実行するための詳細かつ連続的なステップバイステップのアプローチを提供します。この最初のシーケンスは、定位硬膜外と深い脳内脳波電極の位置の説明が続いています。特別な注意は、住宅事情、麻酔、周囲および術後疼痛に支払われます管理および可能な抗感染症治療。焦点は確実に硬膜外と深い脳内構造物を対象とするコンピュータ化された3D定位アプローチです。また、術後の回復時の外傷および疼痛管理の最適化を減少させるための頻繁な実験的なEEG電極注入における落とし穴と戦略についてのコメント。最後に、表面と深部EEG記録の例を提示します。

<table><tbody><tr><td>カルプロフェン(リマジルVET - InjektionA2:D43sl&ouml;sung)</td><td>ファイ</td><td>ザーPZN 0110208</td><td>20ml</td></tr><tr><td>双眼手術用拡大顕微鏡&nbsp;</td><td>ツァイスステミ2000</td><td>0000001003877、4355400000000、0000001063306、4170530000000、4170959255000、4551820000000、4170959040000、4170959050000</td><td></td></tr>ブル<tr><td>ドッグserrefineF.S.T.18051-28</td><td></td><td></td> <td>28 mm</td></tr><tr><td>ケージ(マクロロン)</td><td>Techniplast</td><td>1264C、1290D</td><td></td></tr><tr><td>冷光源</td><td>ショットKL2500 LCD</td><td>9.705&nbsp;</td><td>Th.Geyer</td></tr><tr><td>Cotton tip applicators (sterile)</td><td>Carl Roth&nbsp;</td><td>EH12.1</td><td></td></tr><tr><td>デクスパンテノール (Bepanthen Wund- und Heilsalbe)</td><td>バイエル</td><td>PZN: 1578818</td><td></td></tr><tr><td>ドレープ (滅菌)</td><td>ハルトマン</td><td>PZN 0366787</td><td></td></tr><tr><td>70% エタノール</td><td>カール・ロート&nbsp;</td><td>9065.5</td><td></td></tr><tr><td>0.3%/3%過酸化水素溶液</td><td>Sigma</td><td>95321</td><td>30%ストック溶液&nbsp;</td></tr><tr><td>手袋(滅菌)</td><td>ユニグローブ</td><td>1570</td><td></td></tr><tr><td>歯科用グラスアイオノマーセメント</td><td>KentDental /NORDENTA</td><td>957 321</td><td></td></tr><tr><td>2% グルタルアルデヒド溶液</td><td>Sigma</td><td>G6257</td><td></td></tr><tr><td>グレーフ鉗子-湾曲、鋸歯状</td><td>F.S.T.</td><td>11052-10</td><td></td></tr><tr><td>Halsey マイクロ ニードル ホルダー - タングステン カーバイド</td><td>F.S.T.12500-12</td><td></td> <td>12.5 cm</td></tr><tr><td>熱ベースの手術器具滅菌器</td><td>F.S.T.</td><td>18000-50</td><td></td></tr><tr><td>ヒーティングパッド</td><td>AEG HK5510</td><td>520010</td><td>myToolStoreで注文</td></tr><tr><td>高速歯科用ドリル</td><td>Adeor</td><td>SI-1708</td><td></td></tr><tr><td>アイリスハサミ 極薄&nbsp;</td><td>F.S.T.14058-09</td><td></td> <td>9 cm</td></tr><tr><td>吸入麻薬システム (イソフルラン)</td><td>Harvard Apparatus GmbH</td><td>34-1352, 10-1340, 34-0422, 34-1041, 34-0401, 34-1067, 72-3044, 34-0426, 34-0387, 34-0415, 69-0230</td><td></td></tr><tr><td>イソフルラン</td><td>バクスター 250ml</td><td>PZN 6497131</td><td></td></tr><tr><td>ケタミン</td><td>ファイザー</td><td>PZN 07506004</td><td></td></tr><tr><td>Lactated Ringer'ブラウン</td><td></td> <td>L7502</td><td></td></tr><tr><td>Lexar-Baby Scissors-straight, 10 cm</td><td>F.S.T.14078-10</td><td></td> <td>10 cm</td></tr><tr><td>Nissl 染色液</td><td>Armin Baack</td><td>BAA31712159</td><td></td></tr><tr><td>非吸収性縫合材 5-0/6-0 (滅菌)</td><td>SABANA (Sabafil)</td><td>N-63123-45</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Covidien (Sofsilk)</td><td>S1172, S1173</td><td></td></tr><tr><td>Halseyニードルホルダー</td><td>F.S.T.12001-13</td><td></td> <td>13 cm</td></tr><tr><td>パッド (滅菌)</td><td>ReWa Krankenhausbedarf</td><td>2003/01</td><td></td></tr><tr><td>0.9% 生理食塩水 (NaCl, 滅菌)</td><td>ブラウン</td><td>PZN:8609255</td><td></td></tr><tr><td>ハンドル付きメス刃 (滅菌)</td><td>propraxis</td><td>2029/10</td><td></td></tr><tr><td>標準パターン鉗子</td><td>F.S.T.11000-12</td><td>, 11000-14</td><td>12 cm と 14.5 cm 長さ</td></tr><tr><td>鋼とタングステンの電極はパリレンコーティングされています&nbsp;</td><td>FHC Inc., USA)</td><td>UEWLGESEANND</td><td></td></tr><tr><td>定位固定装置フレーム</td><td>Neurostar</td><td>51730M</td><td>Stoelting</td></tr><tr><td>(Stereo Drive-New Motorized Stereotaxic)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>テープ(滅菌)</td><td>BSN medical GmbH & Co. KG</td><td>626225</td><td></td></tr><tr><td>TA10ETA-F20&nbsp;</td><td>DSI</td><td>270-0042-001X</td><td>無線周波数送信機 3.9 g,&nbsp; 3.9 g、1.9 ml、入力電圧範囲 &plusmn;2.5 mV、 チャネル帯域幅 (B) 1 - 200 Hz、&nbsp; 公称サンプリングレート (f) 1,000 Hz (f = 5B) 動作温度範囲 34 - 41 &deg;C 保証バッテリー寿命4ヶ月</td></tr><tr><td>TL11M2-F20EET&nbsp;</td><td>DSI</td><td>270-0124-001X</td><td>無線周波数送信機&nbsp; 3.9 g、1.9 ml、入力電圧範囲 &plusmn;1.25 mV、 チャネル帯域幅 (B) 1 - 50 Hz、&nbsp; 公称サンプリングレート (f) 250 Hz (f = 5B) 動作温度範囲 34 - 41 &deg;C 保証電池寿命 1.5ヶ月</td></tr><tr><td>組織鉗子- 1x2 歯 12 cm</td><td>F.S.T.11021-12</td><td></td> <td>12 cm 長さ</td></tr><tr><td>炭化タングステン アイリスはさみ</td><td>F.S.T.14558-11</td><td></td> <td>11.5 cm</td></tr><tr><td>バイブロスライサー 5000 MZ</td><td>電子顕微鏡科学</td><td>5000-005</td><td></td></tr><tr><td>キシラジン (ロンプン)</td><td>バイエル</td><td>PZN: 1320422</td><td></td></tr></tbody></table>

非拘束eeg radiotelemetry：硬膜外とディープ脳内定位eeg電極配置

Non-restraining EEG Radiotelemetry: Epidural and Deep Intracerebral Stereotaxic EEG Electrode Placement

植込み型脳波radiotelemetryは、神経精神医学的および神経変性疾患だけでなく、てんかんのトランスジェニックマウスモデルの神経学的特性評価において中心的な関連性があります。この強力な技術は、根底にある病態生理学的メカニズムに貴重な洞察を提供するだけでなく、すなわち 、CNS関連疾患の原因病理は、それはまた、新しい翻訳、 すなわち 、治療法の開発を容易にします。ジャケットまたは係留システムで使用される記録システムを利用する競合技術は、半拘束文字への非生理的な抑制に苦しむ一方、radiotelemetric EEG記録はこれらの欠点を克服します。技術的には、移植可能な脳波radiotelemetryは、様々な生理学的および病態生理学的条件の下で硬膜外と深い、脳内脳波の正確かつ高感度な測定を可能にします。まず、我々は、成功したまっすぐの詳細なプロトコルを提示します高品質のelectrocorticogramsその結果硬膜外（表面）EEG記録のための迅速かつ効率的な技術。第二に、我々は、海馬（electrohippocampogram）で、 例えば深い、脳内EEG電極を、移植する方法を示しています。両方のアプローチについては、コンピュータの3D定位電極注入システムが用いられます。無線周波数送信機自体が、マウスおよびラットの両方における皮下嚢に移植されます。特別な注意はまた、実験動物の周囲および術後治療を事前に支払われる必要があります。マウス、ラット、適切な麻酔の術前の準備だけでなく、術後の治療や痛みの管理は、詳細に記載されています。

このセクションでは、表面と深い、脳内EEG記録から得られた例を示しています。当初は、生理学的条件下でのベースラインの記録は、従来例えば 、以下の後続の記録、薬理学的な治療に必須であることを明記すべきです。このようなベースラインの記録は、異なる行動状態またはスリープ/概日リズムと脳のリズムの機能的相互依存性に関する貴重な情報を提供することができます。ここでは、proconvul​​sive /心霊エネルギーの薬の急性投与後に記録された発作活動の例を示しています。上記で概説したように、脳波radiotelemetryでのアプリケーションの一般的なフィールドは、てんかんの研究です。てんかんモデルは、急性および慢性の薬理学的モデルだけでなく、てんかんの遺伝的（トランスジェニック）モデルが含まれています。ここでは、R / S-バクロフェンでは20mg / kgであり、bicucullinemetの腹腔内投与によって誘発される非痙攣性欠如のような発作の急性モデルを実証します、10mg / kgでhobromide。細胞内への流入-</su...

非拘束脳波radiotelemetryは自由に動くげっ歯類からin vivoでの長期的な脳波を記録する貴重な方法論的アプローチです。この詳細なプロトコールは、CNSのリズムとCNS関連行動の段階の信頼性の高い記録を得るために、異なる脳領域に定位硬膜外と深い脳内電極配置を説明しています。

非拘束EEG Radiotelemetry：硬膜外とディープ脳内定位EEG電極配置

Implantable EEG radiotelemetry is of central relevance in the neurological characterization of transgenic mouse models of neuropsychiatric and ...

本実験手順の全体的な目的は、非拘束型EEG無線テレメトリーを用い、自由行動下のげっ歯類の異なる脳領域に、定位脳手術による硬膜外および脳内電極を留置し、長期的な脳波（EEG）を記録することである。この手法は、不整脈や神経学的・神経精神医学的疾患、およびてんかんなど、神経科学分野における全身統合およびトランスレーショナル研究の重要な課題を解決し得る。本技術の主な利点は、ヒト疾患の動物モデルとなる自由行動下のげっ歯類から、硬膜外および深部脳内EEGの記録が可能になることである。当研究室の大学院生であるJulien Soosが、本手法を実演します。硬膜外電極を準備するために、ピンセットで送信リードの先端をシリコン絶縁体から引き出し、90度の角度に曲げます。その後、リードの先端を短く切断します。深部電極を準備するために、送信リードをシリコン絶縁体から引き出し、ステンレス製のヘリックスを露出させます。深部電極を送信機のリードに機械的に挿入します。安定した接続を確保するため、送信リードを深部脳電極に配線し直します。次に、電極を90度の角度に曲げ、必要な長さに短縮します。この手順を開始するために、完全に麻酔をかけたマウスの頭部を剃毛します。その後、70% ethanolとヨウ素ベースのスクラブを用いて、剃毛した領域を消毒します。麻酔中の体温を維持するため、動物を電気毛布の上に腹臥位で置きます。メスを用いて、額から首にかけて頭皮に正中切開を加えます。次に、外科用はさみを用いた鈍的な剥離により、項部の切開部位から動物の外側側腹に沿って皮下ポケットを作成します。続いて、0.9% sodium chloride 1 mLを皮下ポケットに注入します。その後、センシングリードを頭側に向けたトランスミッターを、腹側腹部領域に近い側腹部の皮下ポケットに設置します。この手順では、麻酔をかけた動物を脳定位固定装置に固定します。耳棒とノーズクランプを用いて頭部を慎重に固定し、頭蓋骨のブレグマ（brahma）とラムダ（lambda）の指標が同じ高さになるように調整します。次に、側頭筋と後頭筋を傷つけないように注意しながら、綿棒で骨膜を清掃します。その後、頭蓋骨に過酸化水素を塗布し、頭蓋縫合、ブレグマ、およびラムダを明確にします。3D定位固定装置を標的座標に合わせて準備します。圧力をかけずに最大速度で標的部位に穴を開けます。EEGを記録するために、記録電極を運動皮質の表面に配置します。次に、電極を歯科用セメントで固定し、下層の脳頭蓋に強力に密着させ、セメントを5分間乾燥させます。硬膜外リファレンス電極は、脳波的に静止領域である小脳皮質に配置し、同様にセメントで固定します。ステレオタキシス装置を用いて目的の座標に穴を開けた後、深部電極をステレオタキシス装置の垂直アームに取り付けます。深部電極をCA1領域に留置します。続いて、電極を歯科用セメントで固定し、下層の神経頭蓋に強固に密着させます。硬膜外基準電極を小脳皮質に配置し、同様に歯科用セメントで固定します。縫合で切開部を閉じる前に、セメントを5分間乾燥させます。この概略図は、1つの硬膜外差動電極が運動皮質に配置されていることを示しています。さらに、もう1つの海馬内差動電極が海馬のCA1領域に配置されます。両方の擬似参照電極は小脳に配置されています。この冠状断切片は、electrohipppocampagramを記録するための深部頭蓋内電極の配置を示しています。そして、ここに深部EEG電極、高周波送信機のセンシングリード、およびそれらが鏡像頭蓋骨の上にどのように配置されているかの拡大図を示します。これらの海馬CA1内記録は、カイニン酸による急性処置後1日目、3日目、および5日目のマウスから得られたものです。この図は、ラットの内側側頭葉てんかんピロカルピンモデルにおける、硬膜外EEGと深部EEGの同時記録の例を示しています。適切に実施されれば、この手法は習得後、植え込む電極の数や標的領域に応じて30分から45分以内に完了させることができます。本手順を実施する際は、麻酔下にある動物のバイタルサインに細心の注意を払う必要があります。これは、ヒト疾患のトランスジェニックマウスおよびラットの薬理学的モデルにおいて、麻酔感受性に差異が生じる可能性があるためです。本手順の後、リズム性が異なる機能段階にどのように依存するか、あるいは反復的な刺激への曝露によってどのように変化するかといった追加の課題に取り組むため、T迷路や通常迷路、誘発電位記録などの他の行動学的、認知学的、電気生理学的な評価を行うことができます。このビデオを視聴することで、3次元立体定位固定装置と埋め込み型EEG無線テレメトリを用いて、マウスおよびラットの表面および深部EEG電極を正確に配置する方法について十分に理解することができます。

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