Манипуляция Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) и сна у крыс и мышей иглоукалывание

Общая цель этой процедуры — оценить эпилепсию, сон и эффекты иглоукалывания на животной модели. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области нейробиологии о том, как установить эпилепсию, проанализировать сон и провести иглоукалывание на модели небольшого животного. Основные преимущества этого метода заключаются в том, что латеральные кортикальные электроды и латеральные электроды миограммы в этом семестре могут быть быстро и легко имплантированы с помощью стереотаксической хирургии.

Демонстрировать эту процедуру будет И-Джоу Ву, аспирант из моей лаборатории. После подтверждения достаточной глубины седации отсутствием реакции на пощипывание пальца ноги, нанесите глазную мазь шести-восьминедельной крысе Spregg Dolly весом от 250 до 350 грамм из первой группы. Используйте машинки для стрижки, чтобы удалить волосы с верхней части черепа.

Продезинфицируйте кожу с помощью последовательного применения раствора повидон-йода и 75-процентного этанола с последующим введением антибиотика для предотвращения инфекции. Затем установите животное на аппарат стереотаксиса, а затем поместите ушную планку в ушной канал. С помощью скальпеля сделайте примерно двухсантиметровый каудальный разрез по средней линии вдоль черепа между ушами.

Затем с помощью гемостатиков зажимают кожные лоскуты, обнажая череп, и с помощью скальпеля удаляют ткань. Когда череп чистый, с помощью вращающегося инструмента просверлите восемь отверстий диаметром примерно 0,7 миллиметра в лобной, теменной и затылочной долях, а также в мозжечке как в левом, так и в правом полушариях обнаженной кости. Затем вкрутите восемь электродов электрокортикограммы в отверстия для обнаружения фокальной эпилепсии.

В отдельной группе крыс просверлят три отверстия и расположат два винтовых электрода электроэнцефалограммы над правой лобной и теменной долями коры с теми же координатами, что и в первой группе. Затем поместите третий электрод электроэнцефалограммы над левым мозжечком, чтобы заземлить животное и уменьшить артефакты сигнала. Отделите кожу шеи и мышцы и вставьте два электрода электромиограммы в мышцу шеи.

Просверлите еще одно отверстие на черепе и поместите направляющую канюлю для микроинъекций в левое центральное ядро миндалевидного тела. Затем просверлите отверстие диаметром 1,6 миллиметра в черепе и вставьте откалиброванный термостер на 30 киловольт на поверхность теменной коры головного мозга для контроля температуры коры головного мозга. Проложите изолированный электрокортик и электрод электромиограммы к пьедесталу.

Используя стоматологический акрил для цементирования пьедестала, направьте канюлю к черепу, а затем подсоедините термостер к тросу. Затем обработайте разрез местно полиспорином, чтобы предотвратить инфекцию, и дайте животным воду с добавками ибупрофина и пенициллина G в течение одной недели после операции. Чтобы вызвать фокальную височную эпилепсию, с помощью микроинъекционного насоса введите 0,5 микролитра пилокарпина в левое центральное ядро миндалевидного тела через направляющую канюлю для инъекций со скоростью 0,2 микролитра в минуту.

Чтобы вызвать генерализованную эпилепсию с рецидивирующим эпилептическим статусом, вводите 300 мг на килограмм пилокарпина IP. Для иглоукалывания сначала вручную определите акупунктурные точки. Например, акупунктурные точки фэн-чи расположены на расстоянии трех миллиметров от задней срединной линии между ушами на шее. После подтверждения низкого кожного сопротивления в интересующих акупунктурных точках введите иглы из нержавеющей стали в акупунктурные точки на глубине двух миллиметров.

Затем, используя функциональный электрический стимулятор, подайте последовательность 10 герц 150-миллисекундных импульсов в несколько мгл фаз с интенсивностью в один миллиампер к акупунктурным точкам через иглу. Здесь показана преобладающая эпилептиформная электрокортикограмма, полученная с электрода электрокортикограммы на теменной доле левого полушария. После введения пилокарпина редкие эпилептические активности улавливаются с остальных электродов электрокортикограммы, что указывает на успешную индукцию фокальной височной эпилепсии.

В течение пяти минут возникают тяжелые холинергические эффекты на поведение, постепенно нарастающие до тех пор, пока не произойдет генерализованный припадок на основе электрокортикограммы, за которым последует эпилептический статус. Эпилептиформные электрокортикограммы не наблюдаются в темный период после первой инъекции пентиленового тетразола или во время второго темного периода в нерабочий день для инъекций до пятой инъекции пентиленового тетразола, наряду со спонтанной и рецидивирующей генерализованной эпилепсией. Бодрствование характеризуется высокой амплитудой электромиограммы и обилием локомоторной активности, с постепенным повышением температуры коры головного мозга по мере того, как бдительное состояние переходит либо от быстрого сна, либо от быстрого сна к бодрствованию.

Для быстрого сна характерны синхронизированные электрокортикограммы с высокой амплитудой и низкой частотой, с постепенным снижением амплитуды электромиограммы и отсутствием локомоторной активности, а также снижением температуры коры головного мозга при переходе бдительного состояния из бодрствования в быстрый сон. Во время быстрого сна волна электрокортикограммы десинхронизируется с уменьшенной амплитудой. Преобладающая плотность мощности электроэнкафалограммы происходит в пределах тета-частоты.

Активность электромиограммы самая низкая, наблюдаются фазовые подергивания тела, а температура коры головного мозга быстро повышается. Введение 100 Гц электроакупунктуры в двусторонние акупунктурные точки Фэн Чи усугубляет эпилептиформные электрокортикограммы, вызванные пилокарпином, в то время как 10 Гц электроакупунктуры подавляет эпилептиформные электрокортикограммы. Кроме того, введение пилокарпина в левое центральное ядро миндалевидного тела также подавляет небыстрый сон в течение светового периода 12-часового цикла свет/темнота.

100 Гц электроакупунктуры еще больше ухудшают вызванное пилокарпином подавление медленного сна. Напротив, электроакупунктура с частотой 10 Гц в двусторонние акупунктурные точки фэн-чи увеличивает небыстрый сон как таковой в темный период и блокирует вызванное пилокарпином снижение небыстрого сна в световой период. После освоения этой техники ее можно выполнить за полтора часа, если она выполнена правильно.

Прежде чем приступать к этой процедуре, важно практиковать навык стереотаксической хирургии до тех пор, пока не станет достаточно квалифицированным. После своего развития эта методика открывает исследователям в области нейробиологии путь к изучению эффектов иглоукалывания при эпилепсии и нарушениях сна. После просмотра этого видео у вас должно быть хорошее представление о том, как хирургически имплантировать электроэнцефалограмму и электромиограмму, направляющую канюлю, а также семестр для оценки режима сна и других эффектов иглоукалывания на активность мозга.