Name: Cérebro Fonte Imaging no rato pré-clínica Todos os modelos de Focal Epilepsia usando de alta resolução EEG Recordings (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 20 s
Description: Aprenda a realizar análise de fonte cerebral em ratos com epilepsia focal usando EEG de alta resolução. Este método não invasivo permite identificar regiões epileptogênicas em modelos pré-clínicos.

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Os autores gostariam de agradecer a Pedro A. Valdes Hernandez, Francois Tadel, e Lloyd Smith por seus valiosos conselhos e discussão frutífera. Agradecemos também a Rafael Torres para a leitura de prova.

Declaração de ética: Todos os experimentos são realizados seguindo as políticas estabelecidas pelo Cuidado e Uso de Animais Comitê Institucional (IACUC) da Universidade Internacional da Flórida (IACUC 13-004). 1. EEG Recordings <ol><li> Preparação do mini-tampão de EEG <ol><li> Mergulhe as pontas dos eléctrodos da mini-tampa EEG pelo menos 12 horas em água destilada, com cloreto de 0,2%. Lavar o mini-tampa EEG delicadamente em água destilada. Seque a tampa e os eletrodos no ar. </li><li> Mix EEG eletrogel com solução de NaCl 0,9% na proporção de volume de 2: 1. Adicione uma gota de azul de metileno, que vai ajudar a visualizar a pasta de eletrodo no interior dos eletrodos e na pele. Pegue a pasta misturada em uma seringa. Certifique-se de que não há bolhas de ar na seringa. Injectar o gel em cada um dos eléctrodos 32, enchendo-os sem a introdução de quaisquer bolhas de ar. Recomenda-se a injectar a partir do fundo, em vez de no topo. Isto proporciona uma melhor access a cada eléctrodo e reduz a possibilidade de o gel de alastramento. </li><li> Ligue EEG e sistema de gravação fisiológica, e abrir o software de gravação correspondente no computador em uso. </li></ol></li><li> Preparação de animal e anestesia NOTA: epilepsia crônica foi criado usando um protocolo para FCD 8 em ratos Wistar. A gravação EEG foram realizados em ratos Wistar adultos (8 semanas de idade, 300-400 g). <ol><li> Grave o peso do rato em uma folha de experiência. Use essas informações para calcular a dose sedativa (DEXDOMITOR 0,25 mg / kg). Induzir a anestesia em ratos com 5% de isoflurano e oxigênio a 100% (1 L / min a 14,7 psi). </li><li> Depois de cortar a cabeça do rato, reduzir isoflurano a 2% e mantê-lo durante toda a configuração do mini-tampão de EEG. Verifique reflexos de rato estão ausentes (toe-pitada). Coloque o rato sobre uma almofada de aquecimento no aparelho estereotáxico fixando os canais de orelha usando barras de ouvido. Certifique-se de cone do nariz anestesia é segura. </li><li> Um Pply pomada oftálmica lubrificante para cada olho. </li><li> Raspar o cabelo extra na cabeça de rato e orelhas usando uma navalha. Evitar qualquer sangramento durante o barbear. NOTA: Qualquer cabelo deixado na pele irá produzir ruído nas gravações de EEG. Esfregue a pele do rato com 90% de álcool isopropílico para estimular os vasos sanguíneos e desengordurar a pele. </li><li> Coloque um swab solução salina no couro cabeludo e cobri-lo completamente para manter boa condutância da pele até que o mini-tampa EEG está pronto para ser colocado. </li><li> Conecte temperatura, respiração e três sondas de eletrocardiograma. Note-se que a temperatura é medida com uma sonda rectal. Monitorar continuamente a fisiologia do rato durante os procedimentos de gravação. Certifique-se de que a temperatura normal é de 37 ° C, faixa de respiração é 30 - 60 respirações por minuto e freqüência cardíaca é de cerca de 350-450 batimentos por minuto. </li></ol></li><li> Procedimentos de gravação <ol><li> Remova o swab solução salina no couro cabeludo do rato e coloque o preparado EEG mini-cAP na sua pele. Fixar o mini-tampa com faixas de borracha. Inserir uma faixa de borracha na parte da frente do couro cabeludo, geralmente na frente dos olhos, e uma banda na parte de trás do couro cabeludo entre as orelhas e do pescoço. Use um protetor de plástico sob o pescoço para facilitar a respiração normal. </li><li> Coloque uma camada de alta condutância eletrodo de pasta em ambos o chão e eletrodos de referência. Colocá-los na respectiva orelha. NOTA: O eletrodo de referência pode ser possivelmente colocados em outros locais. </li><li> Conecte o mini-tampa EEG para os amplificadores e observar uma visualização da bancada para a impedância do eletrodo. Verifique o desempenho de todos os eletrodos. Para uma gravação de alta qualidade, garantir que o valor da impedância está na gama de 5 - 30 k. Se existem quaisquer eléctrodos ruidosos, proporcionar um melhor contacto com o couro cabeludo, ou movendo-as para dentro do andaime para o couro cabeludo ou injectando mais suavemente em gel a partir do topo do eléctrodo. </li><li> Administrar DEXDOMITOR (0,25 mg / kg) intraperitoneally e imediatamente reduzir a taxa de isoflurano para 0%. Se a taxa de respiração não está dentro de 30-60 respirações por minuto gama, começar a aumentar a taxa de isoflurano suavemente. Não exceder o valor de 1% de isoflurano. Monitorar este passo com cuidado, pois a mistura de isoflurano e DEXDOMITOR poderia levar os animais a um estado crítico. NOTA: No modelo pré-clínico de epilepsia focal, isoflurano afeta IEDs, enquanto DEXDOMITOR não. Indivíduos com menos de isoflurano tem propriedade epileptogénica mais fraco, ou seja, relativamente menos IEDs podem ser detectados em comparação com outras condições 7,14. A dose DEXDOMITOR é eficaz durante cerca de 2 horas. Assim, para poupar o tempo para o seu efeito, a preparação foi levada a cabo sob isoflurano. </li><li> Realizar gravações de EEG. Depois da gravação, marcar as posições dos três círculos salientes da mini-tampão de EEG em cima da pele através da inserção de uma caneta de cor dentro deles antes da mini-tampão EEG é removido. Use-os como pontos de referência para MRI co-registo. Tire uma foto da cabeça do rato com os pontos de referência. Coloque o rato de volta para dentro da gaiola e monitorá-lo até a recuperação completa do efeito de DEXDOMITOR. NOTA: Neste experimento, cor vermelha (cor verde oponente) foi usado para distinguir as posições de eletrodo (verde). No entanto, é recomendado o uso de outras cores (roxo / verde) se pequenas manchas hemorrágicas são observados na pele. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig1.jpg" /> Figura 1. Uma imagem do mini-tampão de EEG colocado em um rato em particular. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700fig1highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 2. Cérebro fonte de imagem <ol><li> Classificação IED NOTA: A detecção de IED e classificação é realizada utilizando códigos de auto-desenvolvido em MATLAB com base noestudo anterior 15. Este software estará disponível mediante solicitação. <ol><li> Descarte canais ruidosos inspecionando visualmente os marcadores de EEG. Remover artefactos ECG utilizando um método automático para a subtracção de forma de onda periódica, que se baseia em um molde e uma análise de correlação. NOTA: Normalmente, o experimentador que registrou o EEG partes da folha experimental escrita para as informações do canal má observado com base nos valores de impedância. Software para remover artefatos de ECG também estará disponível mediante solicitação. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig2.jpg" /> Figura 2. Um exemplo do traçado EEG mostrando diferentes tipos de IEDs. A caixa vermelha indica um tipo de IEDs. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700fig2highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Aplicar um filtro passa-banda com freqüências de corte de 3-150 Hz e um entalhefiltro para remover a freqüência da linha (60 Hz em geral e 50 Hz em alguns países) off-line componente. </li><li> Detectar dois tipos de IEDs (picos e Sharp-ondas). Picos e Sharp-ondas constituem grandes eventos elétricos de 20-70 ms e 70-200 ms de duração, respectivamente. Portanto, após a aplicação de um respectivo filtro passa-banda (frequências de corte de 15 - 50 Hz para picos e 5-15 Hz para Sharp-ondas), os IEDs são detectados com base na amplitude limiares 15. NOTA: Os limites são definidos automaticamente para 4σ como sugerido no estudo anterior para a atividade multiunit 15. Aqui, σ é um desvio padrão estimado do sinal filtrado-passa-banda, σ = {mediana | sinal filtrado | / 0,6745}. </li><li> Sub-classificar picos e ondas afiadas em diferentes clusters. As características distintivas de diferentes picos e Sharp-ondas são extraídos usando transformada wavelet 15. Eles são sub-classificados em vários clusters usando k-médias,eo ideal número de cluster k é determinado usando silhueta. </li><li> Calcular a média dos sinais de sub-classificadas na mesma cluster. Os sinais de EEG médios para cada sub-tipo IED irá ser utilizado para análise da origem de cérebro. </li></ol></li><li> Modelo de volume condutor NOTA: Para as seguintes seções, o software de fonte aberta, Brainstorm 12, será usado com o atlas de ressonância magnética para ratos Wistar 9. No entanto, a MRI do rato indivíduo também pode ser utilizado para gerar o modelo de volume condutor, se disponível. O atlas MRI 9 pode ser baixado em <a href="http://www.idac.tohoku.ac.jp/bir/en/db/rb/101028.html">http://www.idac.tohoku.ac.jp/bir/en/</a> . Este site fornece o atlas como formato NIfTI seção &quot;Wistar Rat MRI Atlas&quot; sob, e pode ser acessíveis após o registro. O software necessário para pré-processamento pode também ser encontrado neste site. <ol><li> MRI de entrada e de superfície do cérebro para o software 12. <img alt="Visual 1" src = &quot;/ files / ftp_upload / 52700 / 52700vis1.jpg&quot; /&gt; <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700vis1highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Gerar superfície da cabeça com a configuração padrão. <img alt="Visual 2" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis2.jpg" /> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700vis2highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Gerar couro cabeludo e superfícies crânio interiores / exteriores com base em MRI para o campo chumbo 12 computação. NOTA: A resolução dos vértices influencia a precisão da fonte de estimativa, mas grande número de vértices resultados em alta complexidade computacional. Número recomendado de vértices de cada camada é de 642 para precisão aceitável com complexidade computacional justo. A espessura do crânio pode ser verificado a partir da ressonância magnética, e no caso de o atlas de ressonância magnética, ele é de aproximadamente 1 mm. Depois de inserir valores acima no software, triângulo face-vértice correspondente malhas será criado para cada superfície. <img alt="Visual 3" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis3.jpg" /> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700vis3highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Verifique a orientação e localização de cada superfície em relação ao IRM utilizando a opção de visualização. Modificar em consequência, se todas as superfícies não são co-registrada 12. <img alt="Visual 4" height="351" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis4.jpg" width="321" /> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700vis4highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Usando a imagem de cabeça de rato adquirida em 1.3.5. co-registar as posições dos três pontos de referência (R1, R2 e R3) na ressonância magnética. Use os pontos de grade dos pontos de referência como sendo feitas para generate as posições dos eletrodos como eletrodos são fixados no cadafalso (Figura 3B). <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig3.jpg" /> Figura 3. imagem de cabeça (A) Rat usado para obter posições de eletrodos e (b) o diagrama de mini-tampa EEG com o sistema de coordenadas. Pontos vermelhos em (A) indicar os pontos de referência mencionadas no 1.3.5. que correspondem aos números vermelhos em (B). Além disso, as marcas em verde (A) representam as posições dos eléctrodos 32, e que correspondem aos números no azul (B). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700fig3highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Gerar N × matriz posição 3 eletrodo com base nos três pontos de referência. Aqui, N é o número de canais (N = 32) e a coluna representa o correspondente x, y, e z valores de coordenadas. NOTA: O mini-tampa EEG é um andaime rígida. Por conseguinte, uma vez que as três grelhas de referência (R1, R2, e R3) são obtidos, a posição dos eléctrodos são ajustados automaticamente. O usuário só precisará redefinir os valores-Z em uma maneira que o mini-tampa está devidamente projetado no couro cabeludo. As grades ponto N pode ser numerado sequencialmente, conforme ilustrado na Figura 3B números azuis. O andaime padrão para o mini-tampão de EEG está disponível comercialmente (Tabela de Materiais). O software para co-registro também está disponível para a comunidade. </li><li> Introduza o arquivo gerado canal. <img alt="Visual 5" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis5.jpg" /> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700vis5highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Mostrar e confirmar a localização de todos os eléctrodos. Modificar quaisquer eléctrodos extraviado 12. O sistema final de coordenadas para o electroposições de deverá coincidir com o sistema de coordenadas utilizado para as superfícies acima mencionadas. NOTA: As superfícies criadas podem ser inspeccionadas visualmente no uma ressonância magnética, usando a opção de visualização, E então, uma superfície selecionado será exibido como linha amarela na MRI &quot;Registro de MRI Verifique MRI / Registro de superfície.&quot;. Além disso, os três pontos de referência e as posições dos eléctrodos 32 pode ser exibido no MRI, selecionando a opção da caixa de ferramentas, &quot;Sensores indicados MRI Viewer.&quot; Os locais podem ser inspeccionados visualmente por comparação das distribuições baseadas no olhos e ouvidos locais do rato ( A Figura 4). <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig4.jpg" /> Figura 4. atlas (A) de ressonância magnética com superfície co-registrada cérebro (linha amarela), (B) o modelo de volume condutor criado com os alinhados 32 eletrodos e três marcos (pontos vermelhos), e atlas (C) com MRI co-registo ref<html> grade erence R1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700fig4highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li></ol></li><li> Fonte Imagiologia Cerebral <ol><li> Calcule matriz campo chumbo 13. Introduzir os valores de condutividade que satisfazem a relação de pele, crânio e cérebro como 1: 1/80: 1. Obter o campo matriz de chumbo com base no modelo de volume condutor, e as posições dos eléctrodos criadas em 2.2. NOTA: A caixa de ferramentas 12 oferece a interface com o outro software para calcular BEM 10. Por conseguinte, apenas os valores de condutividade são necessários como entrada. <img alt="Visual 6" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis6.jpg" /> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700vis6highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Os sinais de entrada médios de EEG para cada sub-tipo de IED armazenados em 2.1.4. &quot;Src =&quot; / files / ftp_upload / 52700 / 52700vis7.jpg &quot;/&gt; <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700vis7highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Obter solução sLORETA 13 a partir da matriz de chumbo campo computadorizada e os sinais EEG de entrada. Ao seleccionar o método de estimação opção fonte, a solução inversa pode ser obtido 12. <img alt="Visual 8" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis8.jpg" /> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700vis8highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Traçar as fontes estimadas. </li></ol></li></ol>

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<li>Hawrylycz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Allen+Brain+Atlas%5BTitle%5D)+AND+%22Springer+Handbook+of+Bio-Neuroinformatics%22%5BJournal%5D)">The Allen Brain Atlas.</a> Springer Handbook of Bio-Neuroinformatics. , 1111-1126 (2014).</li>
<li>Schweinhardt, P., Fransson, P., Olson, L., Spenger, C., Andersson, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+template+for+spatial+normalization+of+MR+images+of+the+rat+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">A template for spatial normalization of MR images of the rat brain.</a> Journal of Neuroscience Methods. 129 (2), 105-113 (2003).</li>
<li>Schwarz, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+stereotaxic+MRI+template+set+for+the+rat+brain+with+tissue+class+distribution+maps+and+co-registered+anatomical+atlas%3A+application+to+pharmacological+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">A stereotaxic MRI template set for the rat brain with tissue class distribution maps and co-registered anatomical atlas: application to pharmacological MRI.</a> Neuroimage. 32 (2), 538-550 (2006).</li>
</ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Uma nova metodologia para registro multicanal de forma não invasiva EEG em um modelo pré-clínico particular de epilepsia focal é descrita. As indicações para os procedimentos de registo e análise, com dicas experimentais específicos, são fornecidos. Não foram fatores-chave a considerar a obtenção de resultados bem-sucedidos. Em primeiro lugar, para as gravações de EEG, a obtenção de sinais de alta qualidade é essencial. Viscosidade adequada da pasta de EEG deve ser aplicada para cada eléctrodo durante a preparação de mini-tampão, e cabeça e o cabelo do ouvido do rato deverá ser completamente removido durante o barbear. Verificação de impedância é o passo mais importante para confirmar a qualidade de gravações de EEG. Em segundo lugar, para geração de imagens fonte cérebro, gerando adequado modelo de volume condutor é crucial. Cada superfície deve ser co-registrada. Além disso, as posições de eléctrodos gerado deve ter uma distância mínima de erro a partir das localizações dos eléctrodos reais no couro cabeludo do rato. Mesmo que esse manuscrito introduz fonteprocedimentos de análise utilizando Brainstorm 12, que pode ser realizado utilizando outros softwares abertos 16,17 e 18,19 produtos comerciais. Além disso, além sLORETA 13, outras soluções inversas, como vários modelos de dipolo e Beamformer pode ser aplicada 4. Uma limitação dessa abordagem é que a análise de comportamento não pode ser conduzida desde a gravação EEG é realizado sob sedação. No entanto, em comparação com os outros métodos para registo de EEG em ratos 5,6, esta abordagem é invasiva. Nossos resultados preliminares sugerem a importância para uma classificação precisa de marcadores de IED de gravações de EEG para determinar as zonas irritativos em um rato com epilepsia focal, bem como para avaliar a sua relação com os mecanismos subjacentes para a iniciação apreensão 11. Além disso, demonstrou-se que a localização da fonte de EEG específicas para tais IED mostrou uma boa correspondência com a respativação e desativação regiões BOLD caz 20. Nosso estudo vai estimular a utilização de modelos pré-clínicos para avaliar as estratégias cama-banco-cama desenvolvidos por engenheiros biomédicos. Por exemplo, a extração de IED hoje é realizada em hospitais manualmente, o que exigiu um esforço humano considerável. A metodologia proposta neste estudo faz isso automaticamente. Nós supomos que a utilização desta metodologia irá produzir resultados semelhantes quando aplicada a doentes com FCD. Estamos a preparar protocolos IRB para a avaliação deste e de outros aspectos da metodologia no conjunto de dados humana. Além disso, a utilização de modelos pré-clínicos nos ajudará a entender as capacidades e limitações do EEG localização de fontes na epilepsia 21. Estimativa precisa das fontes cerebrais subalterno epileptogenesis é crucial para as estratégias terapêuticas e planejamento cirúrgico. Além disso, ter uma plataforma padrão para registo de EEG em ratos serão úteis paraa avaliação da eficácia de várias drogas anti-epilépticas em ensaios pré-clínicos. Este é o primeiro estudo no qual ratos epilépticos são registradas de forma não invasiva sob sedação, o que abrirá novas portas para a avaliação dos biomarcadores de EEG para a epilepsia. No entanto, toda a metodologia apresentada neste estudo é extensível a outras condições experimentais e distúrbios cerebrais. O mini-EEG tampão pode também ser usado em tipos de outro roedor. No passado, um paradigma da estimulação pata em ratos Wistar foi usado para avaliar a qualidade e reprodutibilidade dos dados registados com o mini-tampão de EEG 2. Além disso, validações para a reconstrução fonte cérebro foram realizados a partir de alta resolução EEG crânio simultaneamente gravado com laminares potenciais de campo locais de ratos Wistar, sob o paradigma de estimulação suiça 22. Esta metodologia foi desenvolvida para ratos Wistar, devido à existência de um atlas de ressonância magnética para este rato, em particular strem. No entanto, ele pode ser aplicado a outros tipos de roedores com o seu formato padrão de atlas, incluindo ratinho, 23 ratos Sprague-Dawley, 24 e Paxinos e Watson ratos 25. Além disso, os procedimentos fundamentais da nossa metodologia proposta pode ser usado em qualquer de roedores modelos pré-clínicos para os quais o EEG é uma modalidade importante. No entanto, muitos aspectos desta metodologia são particularmente para a epilepsia, especialmente aqueles relacionados ao EEG pré-processamento (detecção e classificação IED). Além disso, os pesquisadores devem estar cientes de medicamentos adequados utilizados para sedação em diferentes casos. O uso de isoflurano e DEXDOMITOR em nosso estudo foi cuidadosamente considerado, devido ao impacto reduzido sobre IEDs. Quanto EEG, no caso de rato, relativamente pequena área da superfície do couro cabeludo poderia reduzir consideravelmente o número de canais.

Foi demonstrado que as descargas epileptiformes interictais (IEDs) observadas no EEG constituem marcadores úteis de epileptogênese em pacientes com epilepsia focal3. As regiões dentro do cérebro de onde esses IEDs se originam, denominadas zonas irritativas, podem, na prática, ser localizadas com base em registros de EEG4. Modelos pré-clínicos são essenciais para encontrar correlatos entre essas zonas irritativas e as regiões reais subjacentes ao início das crises. No entanto, registrar o EEG de pequenos animais é um desafio devido à pequena área de superfície da cabeça em comparação com o couro cabeludo humano. Embora métodos invasivos para registro crônico em ratos possam ser usados5, 6, técnicas não estão disponíveis neste momento para adquirir registros tradicionais de EEG em roedores sob condições agudas sem a necessidade de anestesia.
Para resolver esse problema, aplicamos um mini-cap2 de EEG patenteado, que nos permite registrar dados de EEG de 32 canais de roedores de forma não invasiva. Neste estudo, também fornecemos evidências sobre a necessidade de um analgésico para preservar a frequência do IED. Portanto, embora a fixação do mini-cap de EEG tenha sido realizada sob isoflurano, os registros de EEG foram obtidos em ratos apenas sob sedação (dexdomitor)7. O método proposto neste estudo pode ser usado em qualquer modelo pré-clínico de epilepsia focal em ratos. Para ilustrar as capacidades dessa metodologia, aplicamo-la para entender os correlatos entre as zonas irritativa e de início de convulsão na displasia cortical focal (FCD). Para isso, usamos um modelo de "golpe duplo" de FCD8 em ratos Wistar.
Para realizar a análise da fonte cerebral, é necessário: a) extrair com precisão os IEDs dos dados brutos do EEG e b) obter um modelo condutor de volume para a cabeça do animal individual. Para gerar um modelo prático de condutor de volume, usamos um atlas de RM in vivo em ratos, compreendendo imagens médias de intensidade/forma e obtidas via registro não linear de imagens T2 de 31 ratos Wistar9. O modelo direto para o condutor de volume gerado foi calculado pelo método dos elementos de contorno (MEC)10. Como no caso dos humanos, dois padrões típicos de IEDs (ondas agudas e picos) foram detectados e subclassificados em diferentes clusters por meio de um processo inteligente de extração, seleção de características e classificação11. Esses sinais subclassificados são usados para estimar as localizações da fonte cerebral associadas a diferentes tipos de zonas irritativas. Apresentamos as etapas de análise da fonte usando um software público bem conhecido chamado Brainstorm12. As localizações da fonte de EEG para cada subtipo de IED e os prazos de início das convulsões foram realizados usando tomografia eletromagnética cerebral de baixa resolução padronizada (sLORETA)13, que está disponível no Brainstorm.

<table><tbody><tr><td>Computador de aquisição de dados</td><td>Hewlett-Packard</td><td>Z210 Workstation</td><td></td></tr><tr><td>Dexdomitor</td><td>Orion Pharma</td><td>6295000</td> Software de análise de <td>EEG de cloridrato de dexmedetomidina</td></tr><tr><td></td><td>The Mathworks Inc.</td><td>MATLAB R2011b</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>Brainstorm</td><td>Sylvain et al. 2001</td></tr><tr><td></td><td></td><td>OpenMEEG</td><td>Gramfort et al. 2010</td></tr><tr><td>EEG Data Streamer</td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>RS4 Data Streamer</td><td></td></tr><tr><td>EEG Eletrodo Paste</td><td>Biotach</td><td>YGB 103</td><td></td></tr><tr><td>EEG Pré-amplificador</td><td>BioSemi</td><td>Active Two</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Brain Produtos</td><td>BrainAmp</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>PZ3 Amplificador</td><td></td>de baixa impedância</tr><tr><td>Software de gravação de EEG</td><td>BioSemi</td><td>ActiView</td><td></td></tr><tr><td>Software de gravação de EEG</td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>OpenEx - OpenDeveloper</td><td></td></tr><tr><td>EEG Conector SCSI</td><td>BioSemi</td><td>Active Two SCSI Connector</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Brain Products</td><td>Conector D-sub Processador</td><td></td></tr><tr><td>EEG</td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>RZ2 Processador</td><td></td></tr><tr><td></td> BioAmp <td>Tucker-Davis Technologies</td><td>Zif-Clif Digital Headstage</td><td></td></tr><tr><td>EEG de alta resolução Mini-cap</td><td>Cortech Solutions</td><td>DA-AR-ELRCS32 Pedido de</td><td>patente dos EUA nº 13/641,834</td></tr><tr><td>Isoflurano, USP</td><td>VedcoPiramal Healthcare</td><td>NDC 66794-013-25</td><td></td></tr><tr><td>Álcool isopropílico</td><td>Aqua Solutions</td><td>3112213</td><td>solução de 90% v / v</td></tr><tr><td>Lubrificante Pomada Oftálmica</td><td>Rugby</td><td>NDC 0536-6550-91</td><td>NaCl estéril</td></tr><tr><td></td><td>Abbott</td><td>2B8203</td><td>Injeção de Criride de Sódio Vaterinário 0,9%</td></tr><tr><td>Software de Gravação de Fisiologia</td><td>USP ADInstruments</td><td>LabChart 7.0</td><td></td></tr><tr><td>Sistema</td> <td>de Gravação de FisiologiaADInstruments</td><td>PowerLab 8/35</td><td></td></tr><tr><td>Seringa</td><td>Monoject</td><td>200555</td><td>12cc</td></tr></tbody></table>

cérebro fonte imaging no rato pré-clínica todos os modelos de focal epilepsia usando de alta resolução eeg recordings

Brain Source Imaging in Preclinical Rat Models of Focal Epilepsy using High-Resolution EEG Recordings

O eletroencefalograma (EEG) tem sido tradicionalmente usado para determinar quais regiões do cérebro são as candidatas mais prováveis à ressecção em pacientes com epilepsia focal. Essa metodologia baseia-se na suposição de que as convulsões se originam das mesmas regiões do cérebro das quais emergem as descargas epileptiformes interictais (IEDs). Os modelos pré-clínicos são muito úteis para encontrar correlatos entre os locais dos IEDs e as regiões reais subjacentes ao início da convulsão na epilepsia focal. Os ratos têm sido comumente usados em estudos pré-clínicos de epilepsia1; portanto, existe uma grande variedade de modelos para epilepsia focal nesta espécie em particular. No entanto, é um desafio registrar EEG multicanal e realizar imagens de fontes cerebrais em um animal tão pequeno. Para superar esse problema, combinamos uma tecnologia patenteada para obter gravações de EEG de 32 canais de roedores2 e um atlas probabilístico de ressonância magnética para estruturas anatômicas cerebrais em ratos Wistar para realizar imagens de fontes cerebrais. Neste vídeo, apresentamos os procedimentos para adquirir EEG multicanal de ratos Wistar com displasia cortical focal e descrevemos as etapas para definir o modelo de condutor de volume do atlas de ressonância magnética e para determinar exclusivamente os IEDs. Finalmente, validamos toda a metodologia obtendo imagens de fontes cerebrais de IEDs e as comparamos com aquelas obtidas em diferentes períodos de tempo durante o início da convulsão.

Uma vez que todos os procedimentos sejam devidamente preenchido, fontes estimadas podem ser visualizados na superfície do cérebro do modelo pré-clínico. A Figura 5 mostra as fontes estimados a partir de um determinado sub-tipo de picos (superior) e Sharp-ondas (inferior) de IEDs. Além disso, a Figura 6 mostra como as mudanças de distribuição fonte em intervalos de tempo sequenciais durante um estabelecimento apreensão. Estes resultados suportam a capacidade de as metodologias propostas para gravar de alta resolução EEG em ratos com epilepsia focal e para conduzir a análise de origem utilizando o EEG registrado. <img alt="Visual 6" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig5.jpg" /> Figura 5. estimado locais de origem cérebro de IEDs com relação a diferentes grupos em pontos (topo) e Sharp-ondas (em baixo). (A) de séries temporais, (B) topografia EEG, e (c) atual corticais azedoces. A avaliação é realizada a um tempo específico, marcado com uma linha vertical vermelho em (A). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700fig5highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Visual 6" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig6.jpg" /> Figura 6. fontes cerebrais estimados durante a apreensão. Os instantes de tempo são marcados como linhas verticais vermelhas. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52700/52700fig6highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

Este vídeo apresenta os procedimentos de preparação, gravação e análise de fonte de EEG de alta resolução em ratos sedados com um modelo pré-clínico específico de epilepsia focal em condições não invasivas.

Cérebro Fonte Imaging no rato pré-clínica Todos os modelos de Focal Epilepsia usando de alta resolução EEG Recordings

Electroencephalogram (EEG) has been traditionally used to determine which brain regions are the most likely candidates for resection in patients with ...

O objetivo geral deste procedimento é realizar uma análise da fonte cerebral utilizando gravações de EEG de alta resolução obtidas de ratos com epilepsia focal. Isso é realizado primeiramente colocando um mini-capilar de EEG em água destilada com 0,2% de cloreto durante a noite e preenchendo cada eletrodo no dia seguinte com uma pasta condutiva mista para melhorar a impedância do eletrodo. O segundo passo é posicionar o mini-capilar de EEG em um rato sedado e registrar dados de EEG de alta resolução.Em seguida, os sinais de EEG registrados são pré-processados para obter sinais médios de diferentes tipos de atividade epileptiforme interictal, utilizando o método baseado em limiar e o método de decomposição em wavelet. O passo final consiste em gerar o modelo do condutor volumétrico da cabeça do rato com as posições dos eletrodos, com base em uma ressonância magnética individual ou probabilística. Por fim, calcula-se a solução inversa ES Loretta para mostrar as fontes cerebrais estimadas que se espera estarem relacionadas às regiões cerebrais epileptogênicas.Modelos pré-clínicos de RAM são muito úteis para estudar a epigenética por meio da técnica eletrofisiológica. Embora registros eletrofisiológicos invasivos tenham sido usados no passado para estudar ratos epilépticos, não há técnicas disponíveis para realizar uma imagem de fonte cerebral completa nesse rato sem anestesia com agulha. Neste estudo, propomos uma metodologia completa para alcançar esse objetivo.Neste vídeo, mostrarei como preparar e configurar o EEG mini. Estarei responsável por todos os procedimentos prontos para a preparação da RU para a gravação. Durante uma gravação G, operarei o equipamento e o software de gravação G.Além disso, mostrarei como realizar a análise da fonte cerebral a partir dos dados registrados. Para iniciar este procedimento, misture pasta para eletrodos de EEG com solução de 0,9% NaCl. Adicione uma gota de azul de metileno para ajudar a visualizar a pasta dos eletrodos dentro dos eletrodos e sobre a pele.Em seguida, coloque a pasta misturada em uma seringa e certifique-se de que não haja bolhas de ar. Então, preencha todos os 32 eletrodos com a pasta a partir da base, sem introduzir bolhas de ar, como parte do procedimento de preparação do rato, corte a pelagem da cabeça do rato posteriormente, reduza a isofluorina para 2%. Em seguida, posicione o rato sobre a placa aquecida no aparelho estereotáxico. Fixe os canais auditivos com as hastes auriculares e prenda o cone nasal para fornecimento do anestésico.Em seguida, aplique pomada oftálmica nos olhos do animal. Depois, depile a cabeça e esfregue a pele com álcool isopropílico a 90% para estimular os vasos sanguíneos e remover a oleosidade. Em seguida, coloque um cotonete com soro fisiológico sobre o couro cabeludo e cubra-o completamente para manter uma boa condutância cutânea até que o mini capacete de EEG esteja pronto para ser posicionado.Conecte os sensores de temperatura de respiração e o eletrocardiograma de três derivações ao corpo da rata para monitorar continuamente sua fisiologia durante o procedimento de gravação. Neste procedimento, remova o cotonete com soro fisiológico do couro cabeludo da rata e posicione o mini capacete de EEG preparado sobre sua pele. Fixe o mini capacete com elásticos.Aplicar uma camada de pasta condutora de alta condutância em ambos os eletrodos, o de referência e o de terra. Em seguida, posicione-os nas respectivas orelhas. Depois, conecte o mini-capilar de EEG ao amplificador.Observe uma prévia dos traçados de EEG e verifique o desempenho de todos os eletrodos. Em seguida, administre Dexter a 0,25 miligramas por quilograma ao rato por via intraperitoneal e imediatamente reduza a taxa de isofluorano para 0%. Se a frequência respiratória não estiver entre 30 e 60 BPM, aumente suavemente a taxa de isofluorano no máximo em 1%. Inicie então a gravação do EEG e verifique a presença de atividade paroxística nos traçados de EEG. Após a gravação, marque as posições dos três círculos salientes do mini-cap de EEG sobre a pele inserindo uma caneta colorida dentro deles.Antes de remover o mini-capuz de EEG, tire uma foto da cabeça da rata com os pontos de referência. A detecção e classificação de IEDs é realizada utilizando códigos desenvolvidos internamente no Matlab; os sinais médios de EEG para cada subtipo de IED são utilizados para análise da fonte cerebral. No procedimento a seguir, o software de código aberto Brainstorm será usado com o atlas de RM para ratos Worcester, inserindo a RM e a superfície cerebral no software, gerando a superfície da cabeça com as configurações padrão.Em seguida, gere as superfícies do couro cabeludo e do crânio interno e externo com base na RNM. Para o cálculo do campo direto, verifique a orientação e a localização de cada superfície em relação à RNM, utilizando a opção de visualização e a imagem adquirida da cabeça do rato para realizar a co-registração das posições das três referências na RNM e dos pontos da grade das referências. Como referências, gere as posições dos eletrodos conforme os eletrodos estão fixados na estrutura. Em seguida, insira o arquivo de canais gerado no software Brainstorm para exibição e confirme a localização de todos os eletrodos para calcular a matriz do campo direto.Insira os valores de condutividade que satisfaçam a razão entre pele, crânio e cérebro. Obtenha a matriz do campo de derivação com base no modelo de condutor volumétrico e nas posições dos eletrodos criadas. Em seguida, insira os sinais médios de EEG para um subtipo de descarga epiléptica interictal selecionando a opção do método de estimativa da fonte, como S Loretta.A solução inversa será obtida com base na matriz do campo de derivação calculada e nos sinais de EEG de entrada no gráfico final. As fontes estimadas aqui mostradas são as séries temporais das localizações das fontes cerebrais de descargas epileptiformes interictais em relação a diferentes agrupamentos em pontas e ondas lentas. A avaliação foi realizada em um momento específico marcado com uma linha vertical vermelha.Aqui estão as topografias de EEG e aqui estão as fontes corticais de corrente. Esta figura mostra as fontes cerebrais estimadas durante a crise, cujos instantes de tempo são marcados por linhas verticais vermelhas. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como preparar o mini-cap fácil para registrar EEG de alta resolução e como realizar a análise de fontes cerebrais no rato.A metodologia que apresentamos aqui foi aplicada a um modelo clínico para compreender os mecanismos subjacentes à epigênese.

brain-source-imaging-preclinical-rat-models-focal-epilepsy-using-high

Research

JoVE Journal

Medicine

Medicina

Nós desenvolvemos um método para ressonância magnética funcional simultânea e gravação eletrofisiológicas no cérebro de roedores, proporcionando uma plataforma para a investigação da relação entre a atividade neural e sinalizar o nível de oxigenação do sangue (BOLD) dependente de ressonância magnética.

FMRI simultânea e Eletrofisiologia no cérebro de roedores

Este vídeo demonstra o método de implantação de um sistema de eletrodos na cabeça em um rato anestesiado para detecção de convulsões em tempo real. O procedimento inclui a colocação de eletrodos de estimulação e gravação, prendendo-os com cimento dental e conectando-os a um amplificador montado na cabeça.

Implantando um sistema de eletrodo na cabeça em um modelo de rato para detecção de convulsões em tempo real

Este vídeo demonstra um método para gravação de EEG de alta resolução em um modelo de epilepsia focal de rato. Ele descreve as etapas envolvidas na preparação do rato, conectando uma mini-cápsula de EEG multicanal ao couro cabeludo do rato e registrando o EEG para identificar eventos relacionados a convulsões característicos do modelo de epilepsia.

Registro de eletroencefalografia em um modelo de epilepsia focal em ratos

Este vídeo demonstra o registro eletroencefalográfico (EEG) de crises epilépticas em ratos induzidos por epilepsia. Um rato com eletrodos implantados no hipocampo ventral é conectado ao sistema de registro de EEG e colocado em uma câmara de plexiglass. O rato pode se mover livremente enquanto a atividade cerebral é registrada para monitorar a ocorrência de convulsões.

Registro eletroencefalográfico de crises epilépticas em ratos induzidos por epilepsia

Aqui demonstramos o uso de uma tecnologia de habilitação sem fio para eletroencefalograma (EEG) em modelos de roedores neonatais de doenças humanas. Com a telemetria, não há conexões onerosas, permitindo assim comportamentos naturais.

Monitorização EEG contínuo a longo prazo no pequeno roedor modelos de doença humana, utilizando o Sistema Epoch transmissor sem fio

Instruções para a construção de baixo custo e implantação cirúrgica de uma montagem eletroencefalográfica transcraniana crônica de alta densidade em camundongos são fornecidas. Técnicas de gravação, extração e processamento de sinais também são descritas.

De alta densidade Electroencefalografia Aquisição em um modelo de roedor Usando de baixo custo e de código aberto Recursos

Este protocolo descreve um método simples para gravação simultânea de co localizada Eletroencefalografia (EEG) e multi-laminar local campo potencial em um rato anestesiado. Um orifício de trépano, perfurado o crânio para a inserção de um microeléctrodo é mostrado para produzir distorção negligenciável do sinal EEG.

Gravação simultânea de eletroencefalografia co localizada e potencial do campo Local em roedores

Ilustramos como executar gravação e elétrica de modulação da atividade epileptiforme 4-aminopiridina-induzida em fatias de cérebro de roedor usando matrizes de microeletrodos. Uma câmara de gravação personalizada mantém a viabilidade do tecido durante prolongadas sessões experimentais. Viver o mapeamento de eletrodo e seleção de pares estimulantes são executadas por uma interface de usuário gráfica personalizada.

Gravação e modulação da atividade epileptiforme em fatias de cérebro de roedor acoplado para matrizes de microeletrodos

Este artigo detalha procedimentos simultâneos de registro de eletroencefalograma e ressonância magnética funcional (EEG-fMRI) que podem ser usados em ambientes clínicos e de pesquisa. Procedimentos de processamento de EEG para remoção de artefatos de imagem para revisão clínica também estão incluídos. Este estudo enfoca o exemplo da epilepsia durante o período interictal.

Configuração de Equipamentos e Remoção de Artefatos para Eletroencefalograma Simultâneo e Ressonância Magnética Funcional para Revisão Clínica em Epilepsia

A magnetoencefalografia (MEG) e a eletroencefalografia de alta densidade (HD-EEG) raramente são registradas simultaneamente, embora forneçam informações confirmatórias e complementares. Aqui, ilustramos a configuração experimental para registrar MEG e HD-EEG simultâneos e a metodologia para analisar esses dados com o objetivo de localizar áreas cerebrais epileptogênicas e eloquentes em crianças com epilepsia resistente a medicamentos.

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