Gravações de EEG não invasiva de leitões movimentando-se livremente

Leitões são um sistema de modelo emergente de neurociência¹. A fim de reforçar a investigação de translação, nós inventamos um método para gravar não-invasivo, clínicas EEGs de leitões desenfreada² (Figura 1 e Figura 2). Duas condições prévias para uma utilização translacional de gravações de EEG, sobre padrões de EEG associados maturação cortical, são uma metodologia não-invasiva, comparável à clínica e a abstinência de sedativos ou anestesia. O sistema de telemetria de um canal³ em combinação com eletrodos auto-adesivos pode ser fixado em cerca de 5 min. depois, os leitões vão recuperar-se rapidamente do processo de manipulação e sincronizar sua alimentação e sono comportamento para que o outro leitões e a porca.

Embora já existam tenta usar gravações de EEG invasivo de animais sedado⁴, a maioria dos estudos de eletroencefalografia de animais são conduzidos com abordagens invasivas. Esses métodos têm efeitos colaterais sobre processos inflamatórios em torno de^5,os eletrodos implantados⁶ e, na maioria dos casos, eles exigem uma separação social dos animais devido os componentes externos do sistema implantado de EEG. Portanto, a tradução destes dados ao contexto clínico é difícil. A necessidade de abordagens translacionais está se tornando claras pelo fato de que ainda não se sabe como uma maturação do cérebro "normais" durante o início do desenvolvimento cortical é representada por Eletroencefalografia clínica, não-invasivo⁷. Esta lacuna de conhecimento é causada pelos desafios técnicos associados com gravações de EEG de prematuros bebês⁸. Em sistemas modelo animal, padrões de desenvolvimento cortical precoce são mais acessíveis, desde que a maioria dos animais que nascem com um cérebro"prematuro" em comparação com o desenvolvimento cortical humano⁹. Além de conservadas padrões de desenvolvimento cortical em toda espécie², recentemente mostrou que gravações de EEG de bebês prematuros também podem prever o resultado clínico individual durante posterior vida^10,11. O método descrito aqui é especialmente útil para os aspectos translacionais de neurociência do desenvolvimento.

Todos os procedimentos foram aprovados pelo Comitê de ética local (#23177-07/G10-1-010/G 011-15-15) e seguiram a Europeia e a regulamentação nacional alemão (Europeu comunidades Conselho Directiva 86/609/CEE; Tierschutzgesetz).

Todos os procedimentos de animais foram efectuados de acordo com o centro médico de regulamentos da Comissão de cuidados com animais de Johannes Gutenberg-University Mainz.

1. instalação

1. Antes do experimento, verificar se há qualquer ruído de linha e encontrar um local adequado para a instalação e a antena. Ruído de linha é visível como uma onda de seno 50 ou 60 Hz.
   Nota: O posicionamento da antena e especialmente a distância entre o transmissor e o receptor depende da força de transmissão do sistema. O sistema usado aqui é ajustável. Ele foi ajustado para uma potência relativamente baixa, com uma faixa de transmissão aproximadamente 3 m. Além disso, as cercas metálicas no chiqueiro podem umedecer o sinal e causar interferências. Neste caso, é necessário colocar a antena dentro da jaula de metal.
2. Use um tambor de cabo para fornecer a afinação com alimentação de linha. Conecte o laptop, a unidade receptora e o conversor analógico-digital (se necessário) para o sistema de telemetria específico que está sendo usado.
   Nota: O sistema de telemetria utilizado aqui enviado dados digitais para o receptor. Isto pode ser diferente para outros sistemas.
3. Coloca os eletrodos, os adesivos, os cotonetes e lenços, bem como os blocos de misturando, em uma tabela separada.
4. Prepare os eléctrodos com cabos curtos. Para fazer isso, os eletrodos de corte e solda-los novamente, com um comprimento mais curto possível, dependendo do tamanho do animal. Os cabos devem ser suficientemente compridas conectar as posições de gravação desejado na cabeça com a unidade de EEG telemetria, transmissão dos dados. Cabos muito longos devem ser recuou e cobertos com elastómero de silicone adesivo de pele. Cabos mais longos que devem ser recuou fazem o patch do silicone maiores e mais pesados.

2. Leitão

1. Pega um leitão, agarrando-a na perna ou no tórax. Segurá-la e estar ciente de qualquer defecação ou micção.
2. Se necessário, marca o leitão com um número.
3. Enrole o leitão em uma toalha. O porquinho vai se acalmar. Esteja ciente de sobreaquecimento o leitão.
4. Segure o leitão com uma mão no corpo ou no antebraço. Use a outra mão para segurar o focinho. Lembre-se de sobreaquecimento o leitão e certifique-se de que é livre para respirar corretamente.

3. eletrodos

1. Tem uma segunda pessoa Coloque os eléctrodos.
2. Limpe a pele de sujeira com água ou álcool etílico. Se necessário, raspe a cabeça.
3. Remova as células mortas da pele com um gel abrasivo de EEG e um q-Tip. Remova o gel abrasivo depois. Como alternativa, use uma lixa.
4. Fixar os eletrodos auto-adesivos no local desejado. Coloque o eléctrodo de terra acima do cerebelo (entre as orelhas) e o eletrodo de referência no nariz. Coloque o eléctrodo de gravação no local desejado.
   Nota: neste caso, uma gravação unipolar foi executada, porque a referência foi colocada em uma posição neutra (nariz). Não há nenhum sistema padronizado disponível para leitões até agora. Aqui, uma posição de gravação parietal foi usada (entre o olho e a orelha) no hemisfério direito do cérebro.
5. Conecte os cabos da unidade de telemetria. Liga a unidade. Dependendo do sistema de telemetria usado, isso pode ser um interruptor magnético ou um sinal de despertar de rádio frequência.
6. Cubra a unidade de telemetria e todos os cabos, bem como todos os eletrodos com a borracha de silicone adesivo de pele de dois componentes (ver Tabela de materiais). Através da mistura de quantidades iguais de ambos os componentes, o tempo de cura será no intervalo de 1 min. olhos e cílios não devem ser cobertos com a borracha.
7. Espere até que a borracha de silicone está completamente curada.
8. Coloque o leitão volta no chiqueiro.
9. Observe o leitão para ver se ele está mostrando sinais de desconforto durante um longo período de tempo (vários minutos).

4. medição

1. Espere até que o leitão se recuperou e começa a sincronizar o seu comportamento com o de seus irmãos (alimentando, brincando, dormindo), geralmente após 30 s (Figura 1).
2. Espere por fases de sono, se desejado. O tempo de gravação varia de acordo com a questão científica específica. Aqui, utilizaram-se as sessões de gravação de 10 min.
3. Se a unidade de telemetria é coberta por mais de 2 outros leitões, o sinal pode ser muito baixo para o receptor. Empurre suavemente os leitões embora se eles estão dormindo na parte superior. Lembre-se da proposta de serviço; Ele pode reagir agressivamente.
4. Iniciar a gravação com o software de aquisição de dados (consulte a Tabela de materiais).

5. revestimento

1. Depois de pegar a gravação (normalmente várias horas), o leitão novamente como foi descrito na etapa 2. Lembre-se da proposta de serviço; Ele pode reagir agressivamente.
2. Levante suavemente a borracha de silicone em uma borda. Em seguida, remova o patch inteiro da borracha de silicone, que contém os eléctrodos e a unidade de telemetria. Cuidado com os olhos o leitão.
3. Coloque o leitão volta no chiqueiro.

Fomos capazes de gravar padrões de EEG típicos associados com não - sono REM, como rajadas de eixo ou escovas de delta, de mover-se livremente leitões (Figura 1 e Figura 2). Na maior parte estávamos interessados em padrões representativos durante não sono REM, mas as fases de sono REM, como12 , com uma amplitude muito baixa também têm sido registrados (Figura 3). A fisiologia e a quantidade de sono REM diferem entre espécies13. Curtas fases REM no intervalo de alguns minutos são típicas para suínos14. Gravação de boa qualidade também estava disponível durante a alimentação (lactação) (Figura 4). Quanto ao comportamento de jogar, atividade muscular forte leva a artefatos musculares; no entanto, filtros foram projetados para extrair faixas de EEG. Mais ferramentas analíticas possíveis são os cálculos de densidade espectral de potência ou ferramentas analíticas, com foco na atividade de rede, como, por exemplo, acoplamento de fase-amplitude. Estas ferramentas de análise também podem ser usadas com gravações de EEG de canal único.

Figura 1: um leitão dormindo com o sistema de EEG Telemétrico. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: padrões de EEG típico gravado durante a fase de sono de um leitão livremente movente, descansando ao lado de seus irmãos. Quatro eventos são destacados por caixas. Da esquerda para a direita, a primeira caixa mostra padrões típicos provocados pela atividade muscular; por exemplo, curto contrações musculares durante o sono, caracterizado por altas quantidades de atividade gama rápido (acima de 80 Hz) e uma aparência semelhante a explosão. A segunda caixa mostra um episódio de pincel, como delta, caracterizado por atividade delta com atividade sobreposta na faixa theta e alfa. As terceiros e quarta caixas mostram curtos episódios de explosões gama (sono do eixo, como eventos), caracterizados por componentes de frequência nas faixas de alfa, beta e gama. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: fases REM durante o sono. A primeira e a segunda caixa mostram as fases de sono de ondas lentas. A terceira caixa indica uma fase de EEG de baixa amplitude de aproximadamente 20 s de duração. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: 10 min EEG gravação vestígios de um bebida Leitão (lactação). O cocho após 100 s é devido a uma perda pequena de comunicação de rádio entre o transmissor e o receptor do sistema de gravação de EEG. Depois, existem alguns artefatos musculares ou movimento. Artefatos musculares caracterizam-se por amplitudes de banda delta muito alta. Em contraste, a atividade de EEG é caracterizada por um declínio gradual do poder de amplitude de lento para rápido ondas (ver, por exemplo, entre 200 e 250 s). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Os autores não têm nada para divulgar.