Manipulatie van Epileptiforme Electrocorticograms (ECoGs) en Sleep bij ratten en muizen door Acupunctuur

Het algemene doel van deze procedure is om epilepsie, slaap en de effecten van acupunctuur te beoordelen in een diermodel. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen in het neurowetenschappelijke veld te beantwoorden over hoe epilepsie kan worden vastgesteld, slaap kan worden geanalyseerd en acupunctuur kan worden uitgevoerd in een klein diermodel. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn dat de laterale corticale en de laterale myogram-elektroden in dat semester snel en eenvoudig kunnen worden geïmplanteerd door stereotactische chirurgie.

Demonstratie van deze procedure zal worden gedaan door Yi-Jou Wu, een afgestudeerde student uit mijn laboratoria. Na het bevestigen van de juiste diepte van sedatie door gebrek aan reactie op een teenprikken, breng oogzalf aan op een zes- tot achtweekoude 250 tot 350 gram Spregg Dolly-rat uit de eerste groep. Gebruik een haarschaar om het haar van de bovenkant van de schedel te verwijderen.

Desinfecteer de huid met sequentiële toepassingen van povidone-jood-oplossing en 75 procent ethanol, gevolgd door antibiotica-injectie om infectie te voorkomen. Monteer vervolgens het dier op een stereotaxie-apparaat en plaats vervolgens een oorbeugel in de gehoorgang. Maak met een scalpel een ongeveer twee centimeter lange middencaudale incisie langs de schedel tussen de oren.

Gebruik vervolgens een tang om de huidflappen vast te klemmen, waarbij de schedel wordt blootgesteld, en gebruik een scalpel om het weefsel te verwijderen. Wanneer de schedel schoon is, gebruik een roterend gereedschap om acht gaten met een diameter van ongeveer 0,7 millimeter te boren in de frontale, pariëtale en occipitale lobben en het cerebellum in zowel de linker- als rechterhelft van het blootgestelde bot. Schroef vervolgens acht elektrocorticogramelektroden in de gaten voor focale epilepsiedetectie.

In een afzonderlijke groep ratten, boor drie gaten en plaats twee schroefelektro-encefalogramelektroden over de rechter frontale en pariëtale lobben van de cortices met dezelfde coördinaten als in de eerste groep. Plaats vervolgens een derde elektro-encefalogram-elektrode over de linker cerebellum om het dier te aarden en om de signaalartefacten te verminderen. Scheid de halshuid en spier en plaats twee elektromyogramelektroden in de halsspier.

Boor een ander gat in de schedel en plaats een micro-injectiegidscannula in de linker centrale kern van de amygdala. Boor vervolgens een 1,6 millimeter gat in de schedel en breng een gekalibreerd 30 kilovolt thermoster op het oppervlak van de pariëtale cortex aan om de corticale temperatuur te bewaken. Leidt de geïsoleerde elektrocortico- en elektromyogram-elektrodeleidingen naar een voetstuk.

Gebruik tandheelkundig acryl om het voetstuk te cementeren, leid de cannula naar de schedel en verbind vervolgens de thermoster met de kabel. Behandel vervolgens de incisie lokaal met polysporine om infectie te voorkomen en geef de dieren water aangevuld met ibuprofen en penicilline G gedurende een week na de operatie. Om focale temporale lob-epilepsie te induceren, gebruik een micro-injectiepomp om 0,5 microliter pilocarpine toe te dienen in de linker centrale kern van de amygdala via de injectiegidscannula met 0,2 microliter per minuut.

Om gegeneraliseerde epilepsie met terugkerende status epilepticus te induceren, injecteer 300 milligram per kilogram pilocarpine IP.Voor acupunctuur, lokaliseer eerst handmatig de acupunctuurpunten. De feng chi-acupunctuurpunten bevinden zich bijvoorbeeld drie millimeter verwijderd van de achterste mediaanlijn tussen de oren op de nek. Na bevestiging van een lage huidimpedancië bij de geïnteresseerde acupunctuurpunten, steek roestvrijstalen naalden in de acupunctuurpunten met een diepte van twee millimeter.

Vervolgens, met behulp van een functionele elektrische stimulator, levert een 10 hertz-trein van 150 milliseconde bifasische pulsen met een intensiteit van één milliamp naar de acupunctuurpunten via de naald. Hier wordt een overheersend epileptiform elektrocorticogram weergegeven dat is verkregen van de elektrocorticogramelektrode op de pariëtale lob van de linkerhelft. Na toediening van pilocarpine worden zeldzame epileptische activiteiten opgepikt van de rest van de elektrocorticogramelektroden, wat wijst op een succesvolle inductie van focale temporale lob-epilepsie.

Binnen vijf minuten treden ernstige cholinerge effecten op het gedrag op, die geleidelijk in ernst toenemen totdat een gegeneraliseerde epileptische aanval optreedt, gevolgd door een status epilepticus-gebeurtenis. Er worden geen epileptiforme elektrocorticogrammen waargenomen tijdens de donkere periode na de eerste pentyleentetrasol-injectie, of tijdens de tweede donkere periode op een injectiedag tot de vijfde pentyleentetrasol-injectie, samen met spontaan en terugkerend gegeneraliseerd epilepsie. Waakzaamheid vertoont een hoge amplitude elektromyogram en een overvloed aan locomotorische activiteit, met een geleidelijke toename van de corticale temperatuur naarmate de waakzame toestand overgaat van non-REM of REM-slaap naar waakzaamheid.

Non-REM-slaap wordt gekenmerkt door gesynchroniseerde elektrocorticogrammen met een hoge amplitude en lage frequentie, met een geleidelijke afname van de elektromyogram-amplitude en geen locomotorische activiteit, evenals een afname van de corticale temperatuur naarmate de waakzame toestand overgaat van waakzaamheid in NREM-slaap. Tijdens REM-slaap is het elektrocorticogram-golfje gedesynchroniseerd met een verminderde amplitude. De overheersende elektro-encefalogram-vermogendichtheid vindt plaats binnen de theta-frequentie.

De elektromyogram-activiteit is het laagst, er wordt een fasische lichaamsschok waargenomen en de corticale temperatuur neemt snel toe. Toediening van 100 hertz elektroacupunctuur in de bilaterale feng chi-acupunctuurpunten verergert de pilocarpine-geïnduceerde epileptiforme elektrocorticogrammen, terwijl 10 hertz elektroacupunctuur de epileptiforme elektrocorticogrammen onderdrukt. Verder onderdrukt toediening van pilocarpine in de linker centrale kern van de amygdala ook NREM-slaap tijdens de lichte periode van de 12-uurs licht/donkercyclus.

100 hertz elektroacupunctuur verslechtert de pilocarpine-geïn