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उच्च संकल्प ईईजी रिकॉर्डिंग का उपयोग फोकल मिर्गी के पूर्व नैदानिक ​​चूहे मॉडल में ब्रेन स्रोत इमेजिंग

doi: 10.3791/52700 Published: June 6, 2015

Protocol

आचार बयान: सभी प्रयोगों संस्थागत पशु की देखभाल और उपयोग समिति फ्लोरिडा अंतर्राष्ट्रीय विश्वविद्यालय में (IACUC) (IACUC 13-004) द्वारा स्थापित नीतियों का पालन किया जाता है।

1. ईईजी रिकॉर्डिंग

  1. ईईजी छोटा-कैप की तैयारी
    1. ईईजी छोटा-कैप 0.2% क्लोराइड के साथ आसुत जल में कम से कम 12 घंटे के इलेक्ट्रोड सुझावों को विसर्जित कर दिया। आसुत जल में धीरे ईईजी छोटा-कैप कुल्ला। टोपी और हवा में इलेक्ट्रोड सूखी।
    2. 2 की मात्रा के अनुपात में 0.9% सोडियम क्लोराइड समाधान के साथ मिक्स ईईजी इलेक्ट्रोड पेस्ट: 1. इलेक्ट्रोड के अंदर और त्वचा पर इलेक्ट्रोड पेस्ट कल्पना करने में मदद मिलेगी जो methylene नीले रंग की एक बूंद, जोड़ें। एक सिरिंज में मिश्रित पेस्ट ले लो। सिरिंज में कोई हवाई बुलबुले हैं सुनिश्चित करें। किसी भी हवाई बुलबुले शुरू करने के बिना उन्हें भरने, 32 इलेक्ट्रोड में से प्रत्येक में जेल इंजेक्षन। यह नीचे के बजाय ऊपर से इंजेक्षन करने के लिए सिफारिश की है। यह बेहतर acce प्रदान करता हैप्रत्येक इलेक्ट्रोड के लिए एस एस और पर spilling जेल की संभावना कम कर देता है।
    3. ईईजी और शारीरिक रिकॉर्डिंग प्रणाली को चालू करें, और उपयोग में कंप्यूटर पर संगत रिकॉर्डिंग सॉफ्टवेयर खुला।
  2. पशु तैयारी और संज्ञाहरण
    नोट: लगातार मिर्गी Wistar चूहों में FCD 8 के लिए एक प्रोटोकॉल का उपयोग कर बनाया गया था। (- 400 ग्राम 8 सप्ताह पुरानी है, 300) ईईजी रिकॉर्डिंग वयस्क Wistar चूहों में आयोजित की गई।
    1. एक प्रयोग के चादर में चूहे के वजन रिकॉर्ड। शामक खुराक (dexdomitor 0.25 मिलीग्राम / किग्रा) की गणना करने के लिए इस जानकारी का उपयोग करें। 5% isoflurane और 100% ऑक्सीजन (14.7 साई / मिनट 1 एल) के साथ चूहे में संज्ञाहरण प्रेरित।
    2. बाद 2% करने के लिए isoflurane कम करने और ईईजी छोटा-कैप की पूरी सेटिंग के दौरान इसे बनाए रखने, चूहे का सिर ट्रिम। चूहे सजगता अनुपस्थित (पैर के अंगूठे चुटकी) कर रहे हैं की जाँच करें। कान सलाखों का उपयोग कान नहरों फिक्सिंग से stereotaxic तंत्र में एक हीटिंग पैड पर चूहा रखें। सुनिश्चित करें कि संज्ञाहरण नाक शंकु सुरक्षित है।
    3. एपीहर आंख को चिकनाई नेत्र मरहम चलती हैं।
    4. एक रेजर का उपयोग कर चूहा सिर और कान पर अतिरिक्त बाल दाढ़ी। शेविंग के दौरान किसी भी खून बह रहा से बचें।
      नोट: ईईजी रिकॉर्डिंग में शोर का उत्पादन होगा त्वचा पर छोड़ दिया है किसी भी बाल। रक्त वाहिकाओं को उत्तेजित और त्वचा degrease करने के लिए 90% isopropyl शराब के साथ चूहे की त्वचा रगड़ो।
    5. खोपड़ी पर एक नमकीन झाड़ू प्लेस और ईईजी छोटा-कैप रखा जा करने के लिए तैयार है जब तक अच्छा त्वचा प्रवाहकत्त्व रखने के लिए पूरी तरह से कवर किया।
    6. तापमान, श्वसन, और तीन नेतृत्व इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम जांच कनेक्ट। तापमान एक गुदा जांच से मापा जाता है कि ध्यान दें। लगातार रिकॉर्डिंग की प्रक्रिया के दौरान चूहे के शरीर क्रिया विज्ञान की निगरानी। प्रति मिनट 60 श्वास, और हृदय की दर 350 के आसपास है - - सामान्य तापमान 37 डिग्री सेल्सियस है सुनिश्चित करें कि, श्वसन रेंज 30 प्रति मिनट 450 धड़क रहा है।
  3. रिकॉर्डिंग प्रक्रियाओं
    1. चूहे की खोपड़ी पर खारा झाड़ू निकालें और तैयार ईईजी छोटा-सी जगहअपनी त्वचा पर एपी। रबर बैंड के साथ मिनी टोपी को ठीक करें। कान और गर्दन के बीच खोपड़ी के पीछे एक रबर आमतौर पर आंखों के सामने खोपड़ी के सामने की ओर बैंड, और एक अन्य बैंड रखें। सामान्य श्वसन की सुविधा के लिए गर्दन के नीचे एक प्लास्टिक रक्षक का प्रयोग करें।
    2. दोनों जमीन और संदर्भ इलेक्ट्रोड पर उच्च चालकता इलेक्ट्रोड पेस्ट की एक परत डाल दिया। संबंधित कान पर रखें।
      नोट: संदर्भ इलेक्ट्रोड संभवतः अन्य स्थानों में रखा जा सकता है।
    3. एम्पलीफायरों के लिए ईईजी मिनी टोपी कनेक्ट और इलेक्ट्रोड प्रतिबाधा के लिए कार्यक्षेत्र के एक पूर्वावलोकन निरीक्षण करते हैं। सभी इलेक्ट्रोड के प्रदर्शन की जाँच करें। 30 kΩ - एक उच्च गुणवत्ता रिकॉर्डिंग के लिए, प्रतिबाधा मूल्य 5 की रेंज में है कि सुनिश्चित करते हैं। किसी भी शोर इलेक्ट्रोड कर रहे हैं, इलेक्ट्रोड के ऊपर से अधिक जेल इंजेक्शन लगाने धीरे खोपड़ी की ओर पाड़ के अंदर उन्हें चलती है या तो द्वारा खोपड़ी के साथ बेहतर संपर्क प्रदान करते हैं।
    4. Dexdomitor प्रशासन (0.25 मिलीग्राम / किग्रा) intraperitoneally और तुरंत 0% करने के isoflurane के दर को कम। श्वसन दर 30 के भीतर नहीं है - मिनट रेंज प्रति 60 श्वास, धीरे isoflurane दर बढ़ रही शुरू करते हैं। 1 isoflurane% के मूल्य से अधिक मत करो। Isoflurane और dexdomitor का मिश्रण एक की हालत गंभीर के लिए जानवरों का संकेत दे सकता है क्योंकि ध्यान से इस कदम की निगरानी करें।
      नोट: dexdomitor नहीं करता है, जबकि फोकल मिर्गी के क्लिनिक पूर्व मॉडल पर, isoflurane, आईईडी को प्रभावित करता है। Isoflurane के तहत विषयों यानी कमजोर मिगी उत्पन्न करने वाला संपत्ति है, अपेक्षाकृत कम आईईडी अन्य शर्तों 7,14 की तुलना में पता लगाया जा सकता है। dexdomitor खुराक के बारे में 2 घंटे के लिए प्रभावी है। इस प्रकार, उसके प्रभाव के लिए समय बचाने के लिए, तैयारी isoflurane के तहत बाहर किया गया था।
    5. ईईजी रिकॉर्डिंग आचरण। रिकॉर्डिंग के बाद हटा दिया जाता है ईईजी मिनी टोपी से पहले उन्हें अंदर एक रंग कलम डालने से त्वचा के शीर्ष पर ईईजी छोटा-कैप के तीन jutting हलकों के पदों के निशान। एमआरआई सह के लिए स्थलों के रूप में उन्हें का प्रयोग करेंपंजीकरण। स्थलों के साथ चूहे सिर के एक तस्वीर ले लो। वापस पिंजरे के अंदर चूहा प्लेस और dexdomitor के प्रभाव से पूरी तरह ठीक होने तक यह निगरानी।
      नोट: इस प्रयोग में, लाल रंग (हरा करने के लिए प्रतिद्वंद्वी रंग) इलेक्ट्रोड पदों (हरा) से अलग करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। हालांकि, यह छोटे से खून बह रहा धब्बे त्वचा में मनाया जाता है यदि अन्य रंग (बैंगनी / हरी) का उपयोग करने के लिए सिफारिश की है।

चित्र 1
चित्रा 1. एक विशेष चूहे पर रखा ईईजी छोटा-कैप की एक तस्वीर।

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2. ब्रेन स्रोत इमेजिंग

  1. आइईडी वर्गीकरण
    नोट: आईईडी का पता लगाने और वर्गीकरण के आधार पर MATLAB में स्वयं विकसित कोड का उपयोग किया जाता हैपिछले अध्ययन में 15। इस सॉफ्टवेयर के अनुरोध के द्वारा उपलब्ध हो जाएगा।
    1. नेत्रहीन ईईजी ट्रेसर निरीक्षण द्वारा शोर चैनलों त्यागें। एक टेम्पलेट और एक सहसंबंध विश्लेषण पर आधारित है, जो समय-समय पर तरंग घटाव, के लिए एक स्वचालित पद्धति का उपयोग ईकेजी कलाकृतियों निकालें।
      नोट: आमतौर पर, ईईजी दर्ज की गई है, जो प्रयोगकर्ता प्रतिबाधा मूल्यों के आधार पर मनाया बुरा चैनल की जानकारी के लिए लिखा प्रयोगात्मक चादर के शेयरों। ईकेजी कलाकृतियों को दूर करने के लिए सॉफ्टवेयर अनुरोध के द्वारा भी उपलब्ध हो जाएगा।
      चित्र 2
      चित्रा 2. आईईडी के विभिन्न प्रकार के दिखा ईईजी का पता लगाने का एक उदाहरण है। लाल बॉक्स आईईडी का एक प्रकार इंगित करता है।
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    2. 150 हर्ट्ज और एक पायदान - 3 के cutoff आवृत्तियों के साथ एक बैंड पास फिल्टर लागू करेंरेखा आवृत्ति (सामान्य में 60 हर्ट्ज और कुछ देशों में 50 हर्ट्ज) घटक ऑफ़लाइन दूर करने के लिए फिल्टर।
    3. आईईडी (spikes और तेज-तरंगों) के दो प्रकार का पता लगाने। 70 एमएस और 70 - - क्रमशः अवधि में 200 एमएस Spikes और तेज लहरों 20 के बड़े बिजली की घटनाओं का गठन। इसलिए, एक-अपने बैंड पास फिल्टर (15 के cutoff आवृत्तियों - spikes के लिए 50 हर्ट्ज और 5 - तेज लहरों के लिए 15 हर्ट्ज) लगाने के बाद, आईईडी आयाम 15 थ्रेसहोल्ड के आधार पर पता चला रहे हैं।
      नोट: थ्रेसहोल्ड स्वचालित रूप से multiunit गतिविधि 15 के लिए पिछले अध्ययन में सुझाव दिया 4σ की तैयारी में हैं। {| फ़िल्टर्ड संकेत | / 0.6745} यहाँ, σ σ = मंझला, bandpass फ़िल्टर संकेत के एक अनुमान के अनुसार मानक विचलन है।
    4. अलग-अलग समूहों में spikes और तेज लहरों के उप-वर्गीकृत करते हैं। अलग spikes और तेज लहरों की विशिष्ट सुविधाओं 15 को बदलने तरंगिका का उपयोग कर निकाला जाता है। वे उप-वर्गीकृत कर रहे हैं K-साधन का उपयोग कर कई समूहों में,और इष्टतम क्लस्टर संख्या कश्मीर सिल्हूट का उपयोग कर निर्धारित किया जाता है।
    5. एक ही समूह के भीतर उप-वर्गीकृत संकेतों औसत। प्रत्येक आईईडी उप-प्रकार के लिए औसत ईईजी संकेतों मस्तिष्क स्रोत विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया जाएगा।
  2. वॉल्यूम कंडक्टर मॉडल
    नोट: निम्न वर्गों के लिए, खुला स्रोत सॉफ्टवेयर, मंथन, 12 Wistar चूहों 9 के लिए एमआरआई एटलस के साथ इस्तेमाल किया जाएगा। हालांकि, व्यक्तिगत चूहे की एमआरआई भी उपलब्ध अगर मात्रा कंडक्टर मॉडल उत्पन्न करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। एमआरआई एटलस 9 में डाउनलोड किया जा सकता http://www.idac.tohoku.ac.jp/bir/en/ । इस वेबसाइट "Wistar चूहा एमआरआई एटलस" खंड के अंतर्गत NIFTI प्रारूप के रूप में एटलस प्रदान करता है, और यह पंजीकरण के बाद सुलभ हो सकता है। पूर्व प्रसंस्करण के लिए आवश्यक सॉफ्टवेयर भी इस वेबसाइट में पाया जा सकता है।
    1. सॉफ्टवेयर से 12 इनपुट एमआरआई और मस्तिष्क की सतह।
      दृश्य 1 इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
    2. डिफ़ॉल्ट सेटिंग के साथ सिर की सतह उत्पन्न करता है।
      दृश्य 2
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    3. नेतृत्व क्षेत्र अभिकलन 12 के लिए एमआरआई के आधार पर खोपड़ी और आंतरिक / बाहरी खोपड़ी सतहों उत्पन्न करता है।
      नोट: कोने के संकल्प का अनुमान स्रोत की सटीकता, लेकिन उच्च कम्प्यूटेशनल जटिलता कोने में परिणामों की बड़ी संख्या को प्रभावित करती है। प्रत्येक परत के कोने की सिफारिश की संख्या निष्पक्ष कम्प्यूटेशनल जटिलता के साथ स्वीकार्य सटीकता के लिए 642 है। खोपड़ी की मोटाई एमआरआई से जाँच की, और एमआरआई एटलस के मामले में, यह लगभग 1 मीटर है किया जा सकता हैएम। प्रत्येक सतह बनाया जाएगा के लिए, सॉफ्टवेयर में ऊपर मूल्यों डालने त्रिकोण का सामना शिखर इसी के बाद meshes।
      दृश्य 3
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    4. दृश्य विकल्प का उपयोग एमआरआई के लिए सम्मान के साथ एक सतह के उन्मुखीकरण और स्थान की जाँच करें। किसी भी सतहों सह पंजीकृत 12 नहीं कर रहे हैं, तदनुसार संशोधित करें।
      दृश्य 4
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    5. 1.3.5 में अधिग्रहण चूहे सिर तस्वीर का उपयोग करना। एमआरआई में 3 स्थलों (आर 1, आर 2, और R3) के पदों के सह करें। जी के लिए संदर्भ के रूप स्थलों में से ग्रिड अंकों का प्रयोग करेंइलेक्ट्रोड पाड़ (3B चित्रा) पर तय कर रहे हैं के रूप में इलेक्ट्रोड पदों enerate।
      चित्र तीन
      चित्रा 3 (ए) चूहा सिर तस्वीर प्रणाली के समन्वय के साथ इलेक्ट्रोड की दशा और (ख) ईईजी छोटा-कैप आरेख प्राप्त करने के लिए प्रयोग किया जाता है। (ए) में लाल डॉट्स 1.3.5 में वर्णित स्थलों का संकेत मिलता है। जो (बी) में लाल संख्या के अनुरूप हैं। इसके अलावा, में हरे रंग के निशान (ए) 32 इलेक्ट्रोड पदों को दर्शाती है, और वे (बी) में नीले रंग की संख्या के अनुरूप हैं।
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    6. 3 स्थलों पर आधारित एन × 3 इलेक्ट्रोड स्थिति मैट्रिक्स उत्पन्न करता है। यहाँ, एन (एन = 32) चैनलों की संख्या है और स्तंभ इसी एक्स, वाई, जेड और मूल्यों के समन्वय का प्रतिनिधित्व करता है।
      नोट: ईईजी मिनी टोपी एक कठोर पाड़ है। 3 संदर्भ ग्रिड (आर 1, आर 2, और R3) प्राप्त कर रहे हैं इसलिए, एक बार, इलेक्ट्रोड की स्थिति को स्वचालित रूप से स्थापित कर रहे हैं। उपयोगकर्ता केवल छोटा-कैप उचित खोपड़ी पर पेश किया जाता है कि एक रास्ते पर जेड-मूल्यों को फिर से परिभाषित करने की आवश्यकता होगी। 3B चित्रा नीले संख्या के रूप में दर्शाया एन बिंदु ग्रिड क्रमिक रूप से गिने जा सकता है। ईईजी मिनी टोपी के लिए मानक पाड़ (सामग्री की तालिका) व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है। सह पंजीकरण के लिए सॉफ्टवेयर भी समुदाय के लिए उपलब्ध है।
    7. इनपुट उत्पन्न चैनल फ़ाइल।
      दृश्य 5
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    8. प्रदर्शन और सभी इलेक्ट्रोड के स्थान की पुष्टि करें। किसी भी गलत इलेक्ट्रोड 12 को संशोधित करें। इलेक्ट्रो के लिए अंतिम समन्वय प्रणालीडी के पदों पर उपर्युक्त सतहों के लिए इस्तेमाल किया प्रणाली के समन्वय के साथ मेल खाना चाहिए।
      नोट: "। एमआरआई / सतह पंजीकरण की जांच एमआरआई पंजीकरण " बनाया सतहों नेत्रहीन दृश्य विकल्प का उपयोग करके एक एमआरआई पर निरीक्षण किया जा सकता है और फिर, एक चयनित सतह एमआरआई पर पीली लाइन के रूप में प्रदर्शित किया जाएगा। इसके अलावा, 3 स्थलों और 32 इलेक्ट्रोड पदों उपकरण बॉक्स के विकल्प को चुनने से एमआरआई पर प्रदर्शित किया जा सकता "प्रदर्शन सेंसर एमआरआई दर्शक।" स्थानों नेत्रहीन (चूहे की आंख और कान स्थानों पर आधारित वितरण की तुलना द्वारा निरीक्षण किया जा सकता है चित्रा 4)।
      चित्रा 4
      सह पंजीकृत मस्तिष्क की सतह (पीली लाइन), (ख) गठबंधन 32 इलेक्ट्रोड और 3 स्थलों (लाल डॉट्स) के साथ बनाया मात्रा कंडक्टर मॉडल, और सह पंजीकृत साथ (सी) एमआरआई एटलस के साथ चित्रा 4 (ए) एमआरआई एटलस रेफरी erence ग्रिड R1 है।
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  3. ब्रेन स्रोत इमेजिंग
    1. नेतृत्व क्षेत्र मैट्रिक्स 13 कंप्यूट। इनपुट 1 के रूप में त्वचा, खोपड़ी और मस्तिष्क के अनुपात जो संतुष्ट चालकता मान: 1/80: 1. मात्रा कंडक्टर मॉडल और 2.2 में बनाया इलेक्ट्रोड पदों के आधार पर नेतृत्व क्षेत्र मैट्रिक्स प्राप्त करते हैं।
      नोट: उपकरण बॉक्स 12 कार्यलय 10 गणना करने के लिए अन्य सॉफ्टवेयर के साथ इंटरफेस प्रदान करता है। इसलिए, केवल चालकता मूल्यों निवेश के रूप में आवश्यक हैं।
      दृश्य 6
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    2. इनपुट 2.1.4 में संग्रहीत प्रत्येक आईईडी उप-प्रकार के लिए औसत ईईजी का संकेत है।
      "Src =" / फ़ाइलें / ftp_upload / 52,700 / 52700vis7.jpg "/>
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    3. गणना का नेतृत्व क्षेत्र मैट्रिक्स और इनपुट ईईजी संकेतों के आधार पर sLORETA समाधान 13 प्राप्त करते हैं। स्रोत आकलन विधि विकल्प का चयन करके, उलटा समाधान 12 प्राप्त किया जा सकता है।
      दृश्य 8
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    4. अनुमान के अनुसार सूत्रों का प्लॉट।

Representative Results

एक बार सभी प्रक्रियाओं को ठीक से पूरा कर रहे हैं, अनुमानित स्रोतों पूर्व नैदानिक ​​मॉडल के मस्तिष्क की सतह में देखे जा सकते हैं। 5 के spikes (ऊपर) और आईईडी से तेज लहरों (नीचे) की एक विशेष उप-प्रकार से अनुमान लगाया स्रोतों से पता चलता है। इसके अलावा, 6 प्रदर्शित करता है चित्रा कैसे एक जब्ती स्थापना के दौरान अनुक्रमिक समय फ्रेम में स्रोत वितरण परिवर्तन। इन परिणामों के फोकल मिर्गी के साथ चूहों पर उच्च संकल्प ईईजी रिकॉर्ड करने के लिए और दर्ज ईईजी का उपयोग कर स्रोत विश्लेषण का संचालन करने के लिए प्रस्तावित तरीकों की क्षमता का समर्थन है।

दृश्य 6

Spikes में विभिन्न समूहों के संबंध में (ऊपर) और तेज लहरों (नीचे) के साथ आईईडी का चित्रा 5. अनुमानित मस्तिष्क स्रोत स्थानों। (ए) समय श्रृंखला, (बी) ईईजी स्थलाकृति, और (सी) खट्टा वर्तमान कॉर्टिकलCES। मूल्यांकन में एक लाल रंग की खड़ी रेखा (ए) के साथ चिह्नित एक विशेष समय पर किया जाता है।
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दृश्य 6
जब्ती के दौरान चित्रा 6 अनुमानित मस्तिष्क सूत्रों का कहना है। समय instants के लाल खड़ी रेखा के रूप में चिह्नित कर रहे हैं।
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Discussion

फोकल मिर्गी के एक विशेष क्लिनिक पूर्व मॉडल में गैर invasively रिकॉर्ड मल्टीचैनल ईईजी करने के लिए एक नई पद्धति में वर्णित है। रिकॉर्डिंग और विश्लेषण प्रक्रियाओं के लिए विवरण, विशिष्ट प्रयोगात्मक सुझावों के साथ प्रदान की जाती हैं। सफल परिणाम प्राप्त करने पर विचार करने के लिए महत्वपूर्ण कारक थे। सबसे पहले, ईईजी रिकॉर्डिंग के लिए, उच्च गुणवत्ता वाले संकेतों को प्राप्त करने के लिए आवश्यक है। ईईजी पेस्ट का उचित चिपचिपापन छोटा-कैप की तैयारी के दौरान प्रत्येक इलेक्ट्रोड के लिए लागू किया जाना चाहिए, और चूहे के सिर और कान के बाल पूरी तरह से शेविंग के दौरान हटा दिया जाना चाहिए। विरोध की जांच ईईजी रिकॉर्डिंग की गुणवत्ता की पुष्टि करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण कदम है। दूसरा, मस्तिष्क स्रोत इमेजिंग के लिए, उचित मात्रा कंडक्टर मॉडल पैदा करने के लिए महत्वपूर्ण है। प्रत्येक सतह सह पंजीकृत किया जाना चाहिए। इसके अलावा, उत्पन्न इलेक्ट्रोड पदों चूहे की खोपड़ी पर वास्तविक इलेक्ट्रोड स्थानों से न्यूनतम दूरी त्रुटि होना चाहिए।

यहां तक ​​कि इस पांडुलिपि स्रोत का परिचय यद्यपिमंथन 12 का उपयोग कर विश्लेषण प्रक्रियाओं, वे अन्य खुले सॉफ्टवेअर 16,17 और वाणिज्यिक उत्पादों 18,19 का उपयोग किया जा सकता है। इसके अलावा, sLORETA 13 के अलावा, इस तरह के कई द्विध्रुवीय मॉडल और Beamformer के रूप में अन्य उलटा समाधान 4 लागू किया जा सकता है।

इस दृष्टिकोण की एक सीमा ईईजी रिकॉर्डिंग बेहोश करने की क्रिया के तहत किया जाता है के बाद से व्यवहार विश्लेषण का आयोजन नहीं किया जा सकता है। हालांकि, चूहों 5,6 में ईईजी रिकॉर्डिंग के लिए अन्य तरीकों की तुलना में, इस दृष्टिकोण से noninvasive है।

हमारी प्रारंभिक परिणाम फोकल मिर्गी के साथ एक चूहे में चिड़चिड़ा क्षेत्रों का निर्धारण करने के लिए, साथ ही जब्ती दीक्षा 11 के लिए अंतर्निहित तंत्र के साथ अपने संबंधों का मूल्यांकन करने के लिए ईईजी रिकॉर्डिंग से आईईडी मार्कर का एक सटीक वर्गीकरण के लिए महत्व का समर्थन है। इसके अलावा, यह एक ऐसी विशिष्ट आईईडी के लिए ईईजी स्रोत स्थानीयकरण resp के साथ एक अच्छा पत्राचार से पता चला है कि दिखाया गया हैective बोल्ड सक्रियण और क्रियाशीलता छोड़ना क्षेत्रों में 20।

हमारे अध्ययन से जैव चिकित्सा इंजीनियरों द्वारा विकसित बिस्तर-बेंच-बिस्तर रणनीति का मूल्यांकन करने के लिए पूर्व नैदानिक ​​मॉडल के उपयोग को प्रोत्साहित करेंगे। उदाहरण के लिए, आईईडी निकासी आजकल काफी मानव प्रयास की आवश्यकता है जो मैन्युअल रूप से अस्पतालों में किया जाता है। इस अध्ययन में प्रस्तावित कार्यप्रणाली स्वचालित रूप से यह करता है। हम FCD के साथ रोगियों के लिए आवेदन किया है जब इस पद्धति का उपयोग इसी तरह के परिणाम का उत्पादन होगा कि परिकल्पना। हम इस बात का मूल्यांकन और मानव डाटासेट में कार्यप्रणाली के अन्य पहलुओं के लिए आईआरबी प्रोटोकॉल तैयारी कर रहे हैं।

इसके अलावा, क्लिनिक पूर्व मॉडल के उपयोग हमें मिर्गी 21 में ईईजी स्रोत स्थानीयकरण की क्षमताओं और सीमाओं को समझने में मदद मिलेगी। Epileptogenesis अधीनस्थ मस्तिष्क स्रोतों का सही आकलन चिकित्सीय रणनीतियों और शल्य चिकित्सा योजना बनाने के लिए महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, चूहों में ईईजी रिकॉर्डिंग के लिए एक मानक मंच होने के लिए उपयोगी हो जाएगापूर्व नैदानिक ​​परीक्षण में कई विरोधी मिरगी दवाओं के प्रभाव का मूल्यांकन। इस मिर्गी के लिए ईईजी बायोमार्कर के मूल्यांकन के लिए नए दरवाजे खुल जाएगा जो मिरगी चूहों गैर invasively बेहोश करने की क्रिया के तहत दर्ज की गई हैं, जिसमें पहला अध्ययन है। हालांकि, इस अध्ययन में प्रस्तुत पूरी कार्यप्रणाली अन्य प्रयोगात्मक शर्तों और मस्तिष्क विकारों के लिए बढ़ाई है। ईईजी छोटा-कैप भी अन्य कृंतक के प्रकार में उपयोग किया जा सकता है।

अतीत में, Wistar चूहों में एक forepaw उत्तेजना प्रतिमान ईईजी छोटा-कैप 2 के साथ दर्ज आंकड़ों की गुणवत्ता और reproducibility मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है। इसके अलावा, मस्तिष्क स्रोत पुनर्निर्माण के लिए सत्यापन समवर्ती एक गलमुच्छा उत्तेजना प्रतिमान 22 के तहत Wistar चूहों से लामिना स्थानीय क्षेत्र क्षमता के साथ दर्ज की उच्च संकल्प खोपड़ी ईईजी से प्रदर्शन किया गया है। इस पद्धति है क्योंकि यह विशेष रूप से चूहे के लिए एक एमआरआई एटलस के अस्तित्व का Wistar चूहों के लिए विकसित किया गया हैट्रेन। हालांकि, यह माउस के 23, Sprague-Dawley चूहों 24, और Paxinos और वाटसन चूहों 25 सहित एटलस के अपने मानक प्रारूप के साथ अन्य कृंतक प्रकार के लिए लागू किया जा सकता है। इसके अलावा, हमारे प्रस्तावित कार्यप्रणाली के मौलिक प्रक्रियाओं ईईजी एक महत्वपूर्ण साधन है, जिसके लिए किसी भी कृंतक मॉडल preclinical में इस्तेमाल किया जा सकता है। हालांकि, इस पद्धति के कई पहलुओं ईईजी preprocessing (आईईडी का पता लगाने और वर्गीकरण) से संबंधित है, खासकर उन मिर्गी के लिए विशेष रूप से कर रहे हैं। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने अलग-अलग मामलों में बेहोश करने की क्रिया के लिए इस्तेमाल उचित दवाओं के बारे में पता होना चाहिए। हमारे अध्ययन में isoflurane और dexdomitor का उपयोग सावधानी के कारण आईईडी पर कम प्रभाव को माना गया है। ईईजी रिकॉर्डिंग के बारे में, माउस के मामले में अपेक्षाकृत छोटे खोपड़ी की सतह के क्षेत्र में काफी चैनलों की संख्या कम होगी।

Disclosures

ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की।

Acknowledgments

लेखकों को उनके बहुमूल्य सलाह और उपयोगी चर्चा के लिए पेड्रो ए वाल्डेस हर्नांडेज़, फ्रेंकोइस Tadel, और लॉयड स्मिथ को धन्यवाद देना चाहूंगा। हम यह भी सबूत पढ़ने के लिए राफेल टोरेस धन्यवाद।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Data Acquisition Computer Hewlett-Packard Z210 Workstation
Dexdomitor Orion Pharma 6295000 Dexmedetomidine hydrochloride
EEG Analysis Software The Mathworks Inc. MATLAB R2011b
Brainstorm Sylvain et al. 2001
OpenMEEG Gramfort et al. 2010
EEG Data Streamer Tucker-Davis Technologies RS4 Data Streamer
EEG Electrode Paste Biotach YGB 103
EEG Preamplifier BioSemi Active Two
Brain Products BrainAmp
Tucker-Davis Technologies PZ3 Low Impedance Amplifier
EEG Recording Software BioSemi ActiView
EEG Recording Software Tucker-Davis Technologies OpenEx - OpenDeveloper
EEG SCSI Connector BioSemi Active Two SCSI Connector
Brain Products D-sub Connector
EEG Processor Tucker-Davis Technologies RZ2 BioAmp Processor
Tucker-Davis Technologies Zif-Clif Digital Headstage
High Resolution EEG Mini-cap Cortech Solutions DA-AR-ELRCS32 US patent Application No. 13/641,834
Isoflurane, USP VedcoPiramal Healthcare NDC 66794-013-25
Isopropyl Alcohol Aqua Solutions 3112213 90% v/v solution
Lubricant Ophthalmic Ointment Rugby NDC 0536-6550-91 Sterile
NaCl Abbott 2B8203 Vaterinary 0.9% Sodium Chroride Injection USP
Physiology Recording Software ADInstruments LabChart 7.0
Physiology Recording System ADInstruments PowerLab 8/35
Syringe Monoject 200555 12cc

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Furman, M. Seizure Initiation and Propagation in the Pilocarpine Rat Model of Temporal Lobe Epilepsy. Journal of Neuroscience. 33, (42), 16409-16411 (2013).
  2. Sumiyoshi, A., Riera, J. J., Ogawa, T., Kawashima, R. A Mini-Cap for simultaneous EEG and fMRI recording in rodents. NeuroImage. 54, (3), 1951-1965 (2011).
  3. Engel, J., et al. Epilepsy biomarkers. Epilepsia. 54, (4), 61-69 (2013).
  4. Baillet, S., Mosher, J. C., Leahy, R. M. Electromagnetic Brain Mapping. IEEE Signal Processing Magazine. 18, (6), 14-30 (2001).
  5. Quairiaux, C., Megevand, P., Kiss, J. Z., Michel, C. M. Functional Development of Large-Scale Sensorimotor. Cortical Networks in the Brain. Journal of Neuroscience. 31, (26), 9584-9510 (2011).
  6. Lee, M., Kim, D., Shin, H. S., Sung, H. G., Choi, J. H. High-density EEG recordings of the freely moving mice using polyimide-based microelectrode. Journal of Visualized Experiments. (47), e2562 (2011).
  7. Bernal, B., Grossman, S., Gonzalez, R., Altman, N. fMRI under sedation: what is the best choice in children. Journal of Clinical Medicine Research. 4, (6), 363-370 (2012).
  8. Colciaghi, F., et al. Status epilepticus-induced pathologic plasticity in a rat model of focal cortical dysplasia. Brain. 134, (10), 2828-2843 (2011).
  9. Valdez-Hernandez, P. A., et al. An in vivo MRI Template Set for Morphometry, Tissue Segmentation, and fMRI Localization in Rats. Frontiers in Neuroinformatics. 5, (26), 1-59 (2011).
  10. Gramfort, A., Papadopoulo, T., Olivi, E., Clerc, M. OpenMEEG: opensource software for quasistatic bioelectromagnetics. BioMedical Engineering OnLine. 9, (45), (2010).
  11. Song, Y., Sanganahalli, B., Hyder, F., Lin, W., Riera, J. An fMRI and EEG Study of Epileptogenesis in a Rat Model of Focal Cortical Dysplasia. Organization for Human Brain Mapping. Available from: https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&abs=4046 (2014).
  12. Tadel, F., Baillet, S., Mosher, J. C., Pantazis, D., Leahy, R. M. Brainstorm: A User-Friendly Application for MEG/EEG Analysis. Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 1-13 (2011).
  13. Pascual-Marqui, R. D. Standardized low resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA): technical details. Methods & Findings in Experimental & Clinical Pharmacology. 24, (D), 5-12 (2002).
  14. Iijima, T., Nakamura, Z., Iwao, Y., Sankawa, H. The Epileptogenic Properties of the Volatile Anesthetics Sevoflurane and Isoflurane in Patients with Epilepsy. Anesthesia and Analgesia. 91, (4), 989-995 (2000).
  15. Quiroga, Q. R., Nadasdy, Z., Ben-Shaul, Y. Unsupervised spike detection and sorting with wavelets and super-paramagnetic clustering. Neural Computation. 16, (8), 1661-1687 (2004).
  16. Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis. Journal of Neuroscience Methods. 134, (1), 9-21 (2004).
  17. Oostenveld, R., Fries, P., Maris, E., Schoffelen, J. M. FieldTrip: Open Source Software for Advanced Analysis of MEG, EEG, and Invasive Electrophysiological Data. Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 1-9 (2011).
  18. Koessler, L., et al. Source localization of ictal epileptic activity investigated by high resolution EEG and validated by SEEG. NeuroImage. 51, (2), 642-653 (2010).
  19. Manganotti, P., et al. Scalp topography and source analysis of interictal spontaneous spikes and evoked spikes by digital stimulation in benign rolandic epilepsy. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 107, (1), 18-26 (1998).
  20. Bae, J., Deshmukh, A., Song, Y., Brain Riera, J. Source Analysis of Interictal Epileptiform Discharges Using a Rat Model of Focal Epilepsy. Organization for Human Brain Mapping. Available from: https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&abs=4098 (2014).
  21. Birot, G., et al. Head model and electrical source imaging: A study of 38 epileptic patients. NeuroImage: Clinical. 16, (5), 77-83 (2014).
  22. Riera, J. J., et al. Pitfalls in the dipolar model for the neocortical EEG sources. Journal of Neurophysiology. (2012).
  23. Hawrylycz, M., et al. The Allen Brain Atlas. Springer Handbook of Bio-Neuroinformatics. 1111-1126 (2014).
  24. Schweinhardt, P., Fransson, P., Olson, L., Spenger, C., Andersson, J. L. A template for spatial normalization of MR images of the rat brain. Journal of Neuroscience Methods. 129, (2), 105-113 (2003).
  25. Schwarz, A. J., et al. A stereotaxic MRI template set for the rat brain with tissue class distribution maps and co-registered anatomical atlas: application to pharmacological MRI. Neuroimage. 32, (2), 538-550 (2006).
उच्च संकल्प ईईजी रिकॉर्डिंग का उपयोग फोकल मिर्गी के पूर्व नैदानिक ​​चूहे मॉडल में ब्रेन स्रोत इमेजिंग
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Bae, J., Deshmukh, A., Song, Y., Riera, J. Brain Source Imaging in Preclinical Rat Models of Focal Epilepsy using High-Resolution EEG Recordings. J. Vis. Exp. (100), e52700, doi:10.3791/52700 (2015).More

Bae, J., Deshmukh, A., Song, Y., Riera, J. Brain Source Imaging in Preclinical Rat Models of Focal Epilepsy using High-Resolution EEG Recordings. J. Vis. Exp. (100), e52700, doi:10.3791/52700 (2015).

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