Przerywana stymulacja fotyczna w modelu królika: technika wywoływania napadów padaczkowych i jednoczesnego rejestrowania parametrów wielosystemowych

Streszczenie

Źródło: Bosinski, C., et al. Wielosystemowe monitorowanie w celu identyfikacji napadów, arytmii i bezdechu u przytomnych, powściągliwych królików. J. Vis. Exp. (2021).

W tym filmie pokazujemy procedurę jednoczesnego zapisu danych wideo-EEG-EKG-kapnografii-oksymetrii generowanych przez wywoływanie napadów w modelu królika.

Protokół

Wszystkie procedury dotyczące modeli zwierzęcych zostały sprawdzone przez lokalny instytucjonalny komitet opieki nad zwierzętami oraz weterynaryjną komisję rewizyjną JoVE.

1. Eksperyment ze stymulacją fototyczną

1. Umieść źródło światła z okrągłym reflektorem 30 cm przed królikiem na wysokości oczu, z natężeniem błysku ustawionym na maksimum (16 kandeli). Źródło światła jest oznaczone białą kropką na rysunku 1E.
   nuta: Do wywołania reakcji światłoczułej należy użyć słabo oświetlonego pomieszczenia.
2. Ponieważ oczy królika znajdują się z boku głowy, a nie z przodu głowy (jak u ludzi), umieść 2 lustra po obu stronach królika i 1 za królikiem, aby światło wpadało do oczu królika.
   nuta: Płaskie lustro o wysokości ≥ 20 cm i długości ≥ 120 cm tworzy trójkątną obudowę wokół królika, aby zapewnić, że światło wpada do oczu królika, jak pokazano na rysunku 1E.
3. Podłącz źródło światła do kontrolera, który ma regulowaną szybkość, intensywność i czas trwania.
4. Nagrywaj wideo za pomocą kamery z możliwością nagrywania na czerwonym świetle i w podczerwieni.
5. Wystaw króliki na działanie każdej częstotliwości przez 30 s z otwartymi oczami, a następnie kolejne 30 s z maską chirurgiczną zakrywającą twarz, aby zasymulować lub spowodować zamknięcie oczu przy każdej częstotliwości.
   nuta: Wcześniejsze badania wykazały, że zamknięcie oczu jest najbardziej prowokacyjnym manewrem wywołującym nadwrażliwość na światło. Ponadto 10% pacjentów wrażliwych na światło wykazuje objawy elektroencefalograficzne tylko wtedy, gdy mają zamknięte oczy. Napad można zidentyfikować klinicznie, obserwując obecność szarpnięć mioklonicznych głowy i całego ciała, klonusa lub stanu tonizującego. Zapis EEG jest dokładniej analizowany pod kątem korelacji elektroencefalograficznej (np. skoki, poli-kolce i wyładowania rytmiczne) z objawami motorycznymi w celu ostatecznego rozpoznania aktywności napadowej. Ruchy, w których EEG jest zasłonięte przez artefakt mięśniowy lub fale o nieokreślonej epileptogenności, powinny zostać sprawdzone przez epileptologa w celu potwierdzenia.
6. Zwiększ częstotliwość stymulatora fototycznego z 1 Hz do 25 Hz w krokach co 2 Hz. Następnie wykonaj ten sam protokół fotostymulacji, ale tym razem zmniejszaj częstotliwość z 60 Hz do 25 Hz w krokach co 5 Hz.
   nuta: Jeśli królik ma napad, eksperyment należy przerwać. Kontynuuj monitorowanie królika przez 30 minut. Następnie należy zwrócić królika do pomieszczenia inwentarskiego i monitorować co 1 godzinę przez 3 godziny, aby w pełni wyzdrowieć. Jeśli jednak stymulacja fotyczna indukuje reakcję fotonapadową, wówczas pozostałe częstotliwości narastające są pomijane, a seria jest rozpoczynana ponownie przez zejście z 60 Hz, aż wystąpi kolejna reakcja fotonapadowa. Pozwoli to na wyznaczenie górnego i dolnego progu stymulacji fototycznej. Nie jest konieczne żadne opóźnienie, ponieważ odpowiedź fotonapadowa ustanie po przerwaniu stymulacji fototycznej. Jeśli nie jest jasne, czy wystąpiła reakcja fotonapadowa, częstotliwość powtarza się po 10 sekundach opóźnienia.
7. Po zakończeniu eksperymentu usuń przewody EEG i EKG z królika i umieść go z powrotem w klatce domowej w celu rutynowej opieki przez personel hodowlany.

Wyniki

Rysunek 1: Królik podłączony do sprzętu. (A) Lokalizacja elektrod EKG, lewe ramię jest oznaczone żółtą kropką. Prawe ramię jest oznaczone białą kropką. Lewa noga jest oznaczona czerwoną kropką. Podłoże przed prawą nogą jest oznaczone zieloną kropką. (B) Królik w unieruchomieniu z podłączonymi elektrodami EKG i EEG. (C) Młodociany królik w uwięzi z o...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
komputer	dolina	Komputer Optiplex 5040	Komputer akwizycyjny
Elektroda EKG	Łącznik rytmiczny	RLSND116-2,5	13 mm wygięte pod kątem 35 stopni (średnica 0,4 mm) podskórne elektrody szpilkowe
Elektroda EEG	Łącznik rytmiczny	RLSP513	5-skrętne proste (0,4 mm średnicy) podskórne elektrody szpilkowe
EEGLAB (2020)	Centrum Neuronauki Obliczeniowej Swartza	Otwarty dostęp	Potrafi wykonywać analizę spektralną EEG
Adapter Ethernet-to-Ethernet	Linksys powiedział:	USB3G16	Adapter do podłączenia aparatu do komputera
Wyściółka z pianki	rodzajowy	N/a	Zmniejsza nacisk wywierany na szyję małych królików przez ogranicznik, aby zapobiec niekorzystnym skutkom ucisku szyi krążeniowo-oddechowej
Światło podczerwone	Bosch	EX12LED-3BD-8W	Ułatwia nagrywanie w ciemności
LabChart Pro (2019, wersja 8.1.16)	Instrumenty ADInstruments	N/a	Analiza EKG
MATLAB (R2019b, aktualizacja 5)	MathWorks (Prace matematyczne)	N/a	Wymagane do uruchomienia EEGLAB
mikrofon	Stereo Sony	Mikrofon ECM-D570P	Nagrywanie słyszalnych objawów napadów
Taśma medyczna Micropore, papier, biała	3 mln	1530-1	Służy do zabezpieczania przewodów i tworzenia szyny usznej
Natus NeuroWorks	Natus (Natus)	LC101-8	Oprogramowanie do nabywania i recenzowania
Stymulator fototyczny	trawa	Konsola PS22	Stymulator do kontroli częstotliwości, opóźnienia, czasu trwania, intensywności impulsów świetlnych
Plastikowy organizer / wiązka drutu	12Vwire.com	LM-12-100-BLK	Wiązka przewodów w celu zmniejszenia hałasu
PS 22 Stymulator fototyczny	Instrumenty do trawy	BZA641035	Światło stroboskopowe z regulowaną częstotliwością, opóźnieniem i intensywnością błysku
Rura PVC	rodzajowy	N/a	Zapobiega kopaniu tylnymi nogami przez małe króliki i powodowaniu urazów kręgosłupa
Wzmacniacz kwantowy	Natus (Natus)	Numer katalogowy: 13926	Wzmacniacz / digitizer
Wzmacniacz Quantum HeadBox	Natus (Natus)	Numer katalogowy: 22134	64-pinowa skrzynka rozdzielcza
Powściągliwość królika	Plas-Labs	501-TC	Dostępne są krępujące króliki o różnych rozmiarach. 6 "x 18" x 6 " w tym badaniu.
Gumowa podkładka (booster)	rodzajowy	N/a	Podnosi małe króliki w unieruchomieniu, aby zapobiec uciskowi szyi
Klips na ucho SpO2	BRAK	61000	PureSAT/SpO2
Adapter czujnika SpO2	BRAK	Numer katalogowy: 13931	XPOD PureSAT/SpO2
SRG-X120 Kamera PTZ 1080p z wyjściem HDMI, IP i 3G-SDI	Sony	Głośnik SRG-X120	Kamera Impela