실험적 개입을 위한 동시 비디오-EEG-ECG-산소 측정-카프노그래피를 위한 의식 있는 토끼 모델 준비: 토끼 모델에 EEE-ECG 전극을 이식하고 호흡기 프로브를 부착하는 절차

초록

출처: Bosinski, C. et al., 의식이 있는 제지된 토끼의 발작, 부정맥 및 무호흡 식별을 위한 다중 시스템 모니터링. J. Vis. 특급 (2021).

이 비디오는 생체 신호 기록을 획득하고 분석하기 위해 토끼 모델에 EEG-ECG 전극을 이식하고 호흡 프로브를 부착하는 절차를 보여줍니다.

프로토콜

동물 모델과 관련된 모든 절차는 지역 기관 동물 관리 위원회와 JoVE 수의학 검토 위원회에서 검토되었습니다.

1. EEG-ECG 전극 이식 및 호흡기 모니터 부착

1. 운송 캐리어에서 토끼 한 마리를 꺼내 앉아 있는 조사관의 무릎에 놓습니다.
2. 토끼를 수직으로 잡고 조사관의 몸 가까이에 두십시오.
3. 토끼의 머리를 조사자의 무릎에 놓고 토끼의 머리를 몸의 나머지 부분보다 낮게 하여 토끼를 누운 자세로 내립니다.
   메모: 이 기동은 동물을 이완시키고 전극을 배치하는 동안 동물이 움직이거나 탈출하려고 할 가능성을 최소화합니다.
4. 이제 토끼가 누운 자세로 고정되었으므로 두 번째 조사자에게 피부가 식별되고 기저 조직에서 분리될 때까지 털을 펴도록 요청하십시오.
5. 각 겨드랑이에 35° 구부러진 전극을 피하로 삽입합니다(그림 1A).
   메모: 전극은 피부에 단단히 연결되도록 밀어 넣어야 하지만 더 깊은 구조를 관통하지 않아야 합니다. 전극이 피부 안으로 들어갔다가 나오게 하면(관통 및 관통) 토끼를 구속기에 넣거나 실험 중에 토끼가 움직일 때 리드가 빠질 가능성이 줄어듭니다(그림 1B). 모든 전극은 배치 전에 70% 에탄올로 멸균됩니다.
6. 리드는 가슴, 오른쪽과 왼쪽 앞다리 후방, 복부, 왼쪽 뒷다리 앞쪽에 놓습니다. 복부의 오른쪽 뒷다리 앞쪽에 접지 핀 전극을 놓습니다(그림 2A).
7. 모든 ECG 리드가 적절하게 배치되면 리드가 토끼 복부의 한쪽을 따라 올라가도록 토끼를 엎드린 자세로 되돌리고 토끼를 적절한 크기의 구속기(예: 6" x 18" x 6")로 옮깁니다.토끼를 구속기에 넣을 때 토끼가 다리로 전극을 당기는 것을 최소화하기 위해 느슨한 와이어를 위로 당깁니다. 실험 중에 토끼 아래에 걸리지 않도록 와이어를 구속기 측면에 테이프로 붙입니다(그림 2B).
8. 토끼를 목 주위의 구속구를 내리고 제자리에 고정하여 고정합니다. 또한 뒷다리를 동물 아래로 위로 이동하고 뒷좌석 지지대를 고정합니다.
   메모: 목 아래 공간에 1-2개의 손가락이 들어갈 수 있어야 너무 빡빡하지 않습니다. 특히 모터의 움직임이 있을 수 있는 실험 중에는 움직임, 잠재적인 척추 부상, 사지 탈구 및 후방 구속구를 걷어차는 능력을 최소화하기 위해 구속을 조이는 것이 중요합니다(그림 2B). 토끼는 움직임 증가나 탈수 징후와 관련된 문제 없이 ~5시간 동안 구속 상태에서 유지되었습니다.
   1. 작은 토끼(예: 2개월 미만)의 경우 토끼가 목을 머리 지지대 바닥에 대는 것을 방지하기 위해 동물 아래에 고무 부스터 패드를 놓고 토끼를 들어 올립니다(그림 2C).
      메모: 호흡 및 심박수의 급격한 감소는 목 충돌에 이차적으로 발생할 수 있습니다. 이런 경우에는 목 보호대를 풀고 토끼의 머리를 들어 올려 목 압박을 완화하십시오.
   2. 뒷좌석 지지대가 토끼의 등/척추를 밀접하게 따라가지 않는 경우 척추 부상을 유발할 수 있는 움직임을 방지하기 위해 PVC 스페이서를 놓으십시오.
      메모: 예를 들어, 아래쪽 25-33%가 제거된 ~14cm 길이 x 4인치 내경 PVC 파이프를 거품으로 토끼 위에 놓아 적절한 구속을 제공할 수 있습니다(그림 2C).
9. 이제 토끼를 구속기에 단단히 넣었으므로 7-13mm의 피하 직선 핀 전극을 두피에 삽입합니다(그림 1A). 45° 각도의 진입 방식을 사용하여 와이어를 귀 사이로 연결하고 와이어 케이블을 머리 뒤의 구속 장치에 느슨하게 묶어 리드 배치를 유지합니다. 5개의 EEG 리드를 오른쪽 앞쪽, 왼쪽 앞쪽, 오른쪽 후두부, 왼쪽 후두 및 중앙 참조(Cz) 리드를 다른 4개의 리드 사이의 지점에 배치합니다(그림 2D).
   메모: 전극은 두개골에 대한 피하 조직에 배치될 때 적절하게 배치됩니다. 이 배치는 코, 귀 및 기타 주변 근육의 아티팩트를 최소화합니다. 리드미컬한 코 움직임으로 인한 일부 아티팩트는 피할 수 없습니다. 전방 EEG 리드는 토끼의 눈 내측에 배치하고 전방을 향해야 합니다. 후두부는 귀 앞쪽에 위치해야 하며 내측 방향을 가리킵니다. Cz는 4개의 전극 사이(봉합선을 따라 Lambda와 Bregma 사이의 중간)에 있는 지점에서 머리 상단 중앙에 배치됩니다. Cz 전극의 핀은 앞쪽을 가리킵니다.
   1. 토끼가 전선을 물려고 하지 않도록 EEG 와이어를 귀 사이로 통과시킵니다.
10. 맥박 산소 측정기 혈량계를 토끼의 귀 가장자리 귀 정맥에 부착합니다.
    메모: 신호를 개선하기 위해 귀에서 여분의 털을 면도하거나 센서를 제자리에 유지하기 위해 거즈를 사용해야 할 수도 있습니다.
    1. 혈량계의 심박수가 ECG의 심박수와 상관관계가 있고 산소 포화도가 표시되는지 확인합니다(그림 3C).
11. 카프노그래피 튜브가 있는 안면 마스크를 토끼의 입과 코에 부드럽게 놓습니다(그림 2H). 마스크를 감싼 끈으로 안면 마스크를 고정하고 끈의 양쪽 끝을 구속기에 부착합니다. 카프노그래피 튜브의 다른 쪽 끝을 바이탈 사인 모니터에 부착합니다.
    메모: 실험하는 동안 끈이 토끼의 눈 위에 놓이지 않도록 하는 것이 중요합니다. 이렇게하려면 토끼의 귀 사이의 구속구 중간에 끈을 테이프로 붙입니다. 카프노그래피 신호를 개선하기 위해 테이프와 얇은 니트릴 조각을 사용하여 산소가 T-피스로 들어갈 수 있도록 하고 내쉬는 CO2를 카프노그래피 튜브로 유도하는 단방향 밸브를 만듭니다(그림 2I).

2. 비디오 EEG-ECG 녹화

1. 시중에서 판매되는 EEG 소프트웨어를 사용하여 비디오-EEG-ECG 기록을 수행합니다.
   메모: 생체전위 리드와 비디오는 나중에 전기 및 비디오 신호(예: 근간대성 저크를 동반한 EEG 스파이크)를 상호 연관시키기 위해 시간이 고정됩니다.
2. 베이스라인 드리프트가 없고, 60Hz의 전기 잡음이 없으며, 높은 신호 대 잡음비가 없는 최적의 연결을 확인합니다. 특히, 심박 파형의 각 위상을 ECG에서 시각화할 수 있고 델타파, 세타 파, 알파파가 EEG의 고주파 잡음에 의해 시각적으로 가려지지 않는지 확인합니다.
   1. 모든 전극에서 과도한 양의 노이즈가 발생하면 중앙 기준 리드를 조정하십시오. 하나의 전극만 과도하게 잡음이 있는 경우 해당 전극을 피부 깊숙이 밀어 넣거나 금속이 노출되지 않을 때까지 위치를 조정하십시오.
3. 모든 토끼를 동시에 볼 수 있도록 비디오를 조정하여 운동 활동과 EEG 소견의 상관 관계를 허용합니다(그림 3A).
   메모: 이 시스템은 최대 7마리의 토끼의 EEG/ECG/산소 측정/카프노그래피 동시 기록을 수용합니다.
4. 최소 10-20분 동안 또는 심박수가 차분하고 편안한 상태(200-250bpm)로 안정화되고 토끼가 최소 5분 동안 큰 움직임을 보이지 않을 때까지 각 동물의 기준선 기록을 시작합니다. 필터 없이 전체 대역폭 전기 데이터를 획득합니다. 데이터를 더 잘 시각화하기 위해 저주파 필터(=고역 통과 필터)를 1Hz로, 고주파 필터(=저역 통과 필터)를 59Hz로 설정합니다.
   메모: 토끼가 편안하다는 또 다른 신호는 EEG 수면 방추의 시작입니다(나중에 설명).
5. 실험 중 실시간으로 시간 고정 메모를 추가하여 중재(예: 약물 전달) 및 신경 심장 사건(예: EEG 스파이크, 운동 발작, 이소성 박동 및 부정맥) 및 모터/조사자 아티팩트를 표시합니다.
   메모: 조사자가 방에 들어오고 나가고 문을 열고 닫는 스트레스를 최소화하기 위해 조사자가 개입(예: 광 자극, 약물 전달)을 적용해야 하는 빈도로 인해 조사자는 실험 내내 방의 반대편에 남아 있습니다. 조사관은 동물로부터 가능한 한 멀리 앉아 동물을 방해할 수 있는 가능성을 최소화하기 위해 가만히 조용히 있습니다.

결과

그림 1: EEG 및 ECG 전극의 그림. (A) 구부러진 ECG 전극 및 직선 EEG 전극. (B) 토끼의 피하 조직에 ECG 전극을 연결하여 완전히 연결하는 방법. 약어 (LL: 왼쪽 사지, RA: 오른쪽 팔, RL: 오른쪽 사지, LA: 왼쪽 팔, RF: 오른쪽 정면, LF: 왼쪽 정면, Cz: 중앙, RO: 오른쪽 후두, LO: 왼쪽 후두).

그림 2: 장비에 연결된 토끼. (A<...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
컴퓨터	작은 골짜기	옵티플렉스 5040	수집 컴퓨터
ECG 전극	리듬링크	RLSND116-2.5	13mm 35도 구부러진(직경 0.4mm) 피하 핀 전극
EEG 전극	리듬링크	RLSP513	5-트위스트 13mm 직선(직경 0.4mm) 피하 핀 전극
이그랩 (2020)	스워츠 컴퓨터 신경과학 센터(Swartz Center for Computational Neuroscience	오픈 액세스	EEG의 스펙트럼 분석을 수행할 수 있습니다
이더넷-이더넷 어댑터	링크시스	USB3G16	카메라를 컴퓨터에 연결하기 위한 어댑터
폼 패딩	일반적인	해당 사항 없음	목 압박의 심폐 부작용을 방지하기 위해 구속자에 의해 작은 토끼의 목에 가해지는 압력을 줄입니다
MATLAB (R2019b, 업데이트 5)	매스웍스	해당 사항 없음	EEGLAB을 실행하는 데 필요합니다.
마이크	소니 스테레오	ECM-D570P	발작의 가청 징후 기록
Micropore 의료 테이프, 종이, 흰색	3엠	1530-1	전선을 고정하고 귀 부목을 만드는 데 사용됩니다
나투스 뉴로웍스	나투스	LC101-8	수집 및 검토 소프트웨어
광자 자극기	풀	PS22	광 펄스의 주파수, 지연, 지속 시간, 강도를 제어하는 자극기
플라스틱 와이어 오거나이저 / 번들러	12Vwire.com	LM-12-100-BLK	노이즈를 줄이기 위해 전선을 번들로 묶습니다.
PS 22 광자 자극기	잔디 악기	BZA641035	플래시 주파수, 지연 및 강도를 조정할 수 있는 스트로브 조명
PVC 파이프	일반적인	해당 사항 없음	작은 토끼가 뒷다리를 차서 척추 부상을 입는 것을 방지합니다
토끼 레스트레이너	플라스 연구소	501-TC	다양한 크기의 토끼 재조정기를 사용할 수 있습니다.이 연구에서는 6" x 18" x 6"입니다.
고무 패드(부스터)	일반적인	해당 사항 없음	목 압박을 방지하기 위해 작은 토끼를 구속구로 들어 올립니다
SpO2 이어 클립	노닌	61000	퓨어SAT/SpO2
SpO2 센서 어댑터	노닌	13931	엑스포드 퓨어SAT/SpO2
Webcol 알코올 준비, 멸균, 대형, 2겹	코비디엔	5110	카테터 삽입 전에 귀 정맥을 준비하기 위해
LabChart Pro (2019, 버전 8.1.16)	광고	해당 사항 없음	ECG 분석
양자 증폭기	나투스	13926	증폭기 / 디지타이저
Quantum HeadBox 증폭기	나투스	22134	64핀 브레이크아웃 박스
SRG-X120 1080p 회전형 카메라(HDMI, IP 및 3G-SDI 출력	소니	SRG-X120	임펠라 카메라