Ikke-fastholdende EEG radiotelemetri er en værdifuld metodisk tilgang til at registrere in vivo langsigtede elektroencephalogrammer i frit bevægelige gnavere. Denne detaljerede protokol beskriver stereotaktisk epidural og dyb intracerebral elektrode placering i forskellige hjerneområder regioner for at opnå pålidelige optagelser af CNS rytme og CNS-relaterede adfærdsmæssige etaper.
Implanterbar EEG radiotelemetri er af central betydning i den neurologiske karakterisering af de transgene musemodeller af neuropsykiatriske og neurodegenerative sygdomme samt epilepsi. Denne kraftfulde teknik ikke kun give værdifuld indsigt i de underliggende patofysiologiske mekanismer, dvs.. Den ætiopatogenese af CNS-relaterede sygdomme, det fremmer også udviklingen af nye translationel, dvs.., Behandlingsmetoder. Ud fra følgende betragtninger konkurrerende teknikker, der gør brug af recorder systemer, der anvendes i jakker eller tøjrede systemer lider deres ufysiologisk fastholdende til semi-fastholdende karakter, radiotelemetrisk EEG optagelser overvinde disse ulemper. Teknisk set implanterbar EEG radiotelemetri giver mulighed for præcis og meget følsom måling af epidurale og dybe, intracerebrale EEG under forskellige fysiologiske og patofysiologiske forhold. Først præsenteres en detaljeret protokol for en lige fremad, vellykket,hurtig og effektiv teknik til epidural (overflade) EEG optagelser resulterer i høj kvalitet electrocorticograms. For det andet, vi demonstrere, hvordan at implantere dybe, intracerebrale EEG elektroder, fx i hippocampus (electrohippocampogram). For begge metoder, der anvendes en edb 3D stereotaktisk elektrode implantation system. Den radiofrekvens senderen selv er implanteret i en subkutan lomme i både mus og rotter. Særlig opmærksomhed skal også betales til præ-, peri- og postoperativ behandling af forsøgsdyr. Præoperativ forberedelse af mus og rotter, egnede anæstesi samt postoperativ behandling og smertebehandling er beskrevet i detaljer.
Radiotelemetri er et mest værdifulde metodisk tilgang til måling af en række adfærdsmæssige og fysiologiske parametre i bevidste, uhæmmet dyr af forskellige størrelser, især i forbindelse med EEG, EKG, EMG, blodtryk, kropstemperatur eller aktivitetsmålinger 1-7. Teoretisk set kan enhver art analyseres ved hjælp implanterbar EEG radiotelemetri fra laboratorieforsøg gnavere såsom mus og rotter til katte, hunde, grise og primater 3,8. Selv fisk, krybdyr og padder er omfattet radiotelemetrisk undersøgelse 9. I løbet af de sidste to årtier, har implanterbar EEG radiotelemetri vist sig at være værdifuld i karakteriseringen af forskellige transgene dyremodeller for humane sygdomme, såsom epilepsi, søvnforstyrrelser, neurodegenerative og neuropsykiatriske lidelser 7,10-12. I fortiden har talrige metodiske tilgange indsamler fysiologiske data, herunder biopotentialer fra mus og rotter været described. Slidt i jakke recorder systemer, fysiske fastholdelsesanordninger metoder, ikke-implanterede radiosendere og tøjrede systemer har fået den største opmærksomhed i fortiden 13,14. Dag, forskellige systemer til radiotelemetrisk implantation er kommercielt tilgængelige. Men en litteratur skærm afslørede også 29 publikationer, der beskriver udviklingen af self-made radiotelemetrisk systemer 15-40. Henviser hjemmelavede systemer vil sandsynligvis være billigere og mere brugervenlig tilpasset, kommercielt tilgængelige systemer er ligetil, relativt let at installere og kan sættes op hurtigt.
Implantable EEG radiotelemetri har en række fordele sammenlignet med konkurrerende teknikker såsom fysisk fiksering metoder, slidte i jakke systemer eller bundne tilgange. Sidstnævnte fastholdende per definition, dvs.., Dyret er ude af stand til at bevæge sig eller dens normale adfærd er svækket. Det kan endda være nødvendigt at bedøve dyret for erhvervelse af reansvarlige data. Moderne tøjrede systemer er dog sandsynligvis være mindre fastholdende, men dette skal videnskabeligt valideret. Radiotelemetri på den anden side tillader, at dyr til at udstille deres fulde repertoire af adfærd uden spatiotemporale restriktioner og derfor, menes at være bedre end fastholdende tilgange og være mere prædiktive for de resultater, som kunne erhverves hos mennesker 1,3. Det er kendt for et godt stykke tid at fastholdende tilgange dramatisk kan ændre grundlæggende fysiologiske parametre, f.eks., Fødeindtagelse, kropstemperatur, blodtryk og puls og fysisk aktivitet for eksempel 3. Tøjrede systemer udgør en stadig udbredt klassisk fastholdende tilgang 13,14. Elektroderne, som enten epidurale eller dybe elektroder er generelt forbundet med en miniature sokkel, som er forankret til kraniet. Fatningen selv er udsat for fastgørelse af et kabel, der tillader forholdsvis fri bevægelse af dyret. Althdybdegående dag tøjrede systemer er blevet meget filigran og meget fleksibel, en af sine store ulemper er, at det stadig er semi-fastholdende. Desuden kan der være en risiko for infektion ved elektroden implantationsstedet som dyrene har tendens til at manipulere alle eksterne enheder, der stammer fra deres krop (hoved). Selv trådløs radiotelemetri teknologi i forskellige arter allerede er blevet beskrevet i slutningen af 60'erne og har således eksisteret i årtier, har det først for nylig blevet overkommelige, pålidelige og relativt let at bruge 10,41,42, navnlig i små gnavere sådanne som mus og rotter. Små, miniature implantable EEG sendere er nu kommercielt tilgængelige og kan implanteres i mus højere end 20 g (~ 10 uger). Således har elektrofysiologiske karakterisering af de transgene musemodeller især blevet et fremherskende anvendelsesområde implanterbar EEG radiotelemetri disse dage. Animal størrelse er ikke længere en absolut eksperimentel restriction mens levetid senderne 'batteri faktisk er. På trods af sin begrænsede levetid, implanterbare transmittersystemer er i stand til at minimere de fleste ulemper forbundet med potentiel optagelse-associeret stress ved at indskrænke systemer. Gnavere kan præsentere deres komplette udrustning af fysiologiske adfærd, herunder hvilende, bevægelsesaktivitet (efterforskning) og søvn (REM, slow-wave sleep) 43,44. Vigtigt er det, kan implanterbar radiotelemetri kraftigt reducere dyr brug 3. I øjeblikket er der en intens diskussion om, hvordan man begrænse antallet af forsøgsdyr inden for videnskab og mindske deres lidelser. Det er klart, dyreforsøg og dyremodeller for menneske- og dyresygdomme er afgørende for vores forståelse af bundlinien patofysiologi og efterfølgende fremskridt i terapi. Endvidere dyreforsøg er kritiske i lægemiddelforskning og -udvikling. De bidrage væsentligt til prækliniske / toksikologiske undersøgelser i Lægemiddelregistreringdermed forpligte sig til både menneskers og dyrs pleje. Det er bemærkelsesværdigt, at i øjeblikket ingen alternativer endnu tilgængelige for dyr forskning for at forstå de komplekse patofysiologiske mekanismer, som ellers ville være umuligt at blive fremkaldt. Samtidig, 3R, dvs.., Erstatning, begrænsning og forfinelse strategi i EU og USA opfordrer kraftigt forskning i komplementære og alternative metoder. Radiotelemetri er et vigtigt eksempel på en vellykket 3R strategi, da det kan reducere antallet af forsøgsdyr og deres lidelser i forhold til andre teknikker.
Her giver vi en detaljeret og sammenhængende trin-for-trin tilgang til at udføre en subkutan pose implantation af en radiofrekvens-sender i både mus og rotter. Denne første sekvens er efterfulgt af en beskrivelse af stereotaktisk epidural og dyb intracerebral EEG elektrode positionering. Der lægges særlig vægt på boligforhold, anæstesi, peri- og postoperative smerterforvaltning og eventuel antiinfektiøs behandling. Fokus er på den elektroniske 3D stereotaktisk tilgang til pålideligt målrette epidurale og dybe intracerebrale strukturer. Vi har også kommentere på hyppige eksperimentelle faldgruber i EEG elektrode implantation og strategier for reduktion af traumer og optimering af smertebehandling under postoperative opsving. Endelig eksempler på overfladen og dybe EEG optagelser præsenteres.
Implanterbar EEG radiotelemetri er af central betydning, da det er en ikke-fastholdende teknik tillader forsøgsdyr til at udføre deres fulde repertoire af adfærd 1,3. Dette er af stor interesse, da telemetrisk tilgang gør det muligt ikke kun spontan EEG optagelser, men også optagelser under kognitive opgaver og døgnrytmen analytiske opsætninger, såsom T-labyrint, radial labyrint, vand labyrint, søvnmangel opgaver eller når en EEG optagelse er nødvendig eller hensigtsmæssig under kompleks kognitiv …
The authors have nothing to disclose.
The authors would like to thank Dr. Christina Ginkel (German Center for Neurodegenerative Diseases, DZNE), Dr. Michaela Möhring (DZNE) and Dr. Robert Stark (DZNE) for assistance in animal breeding and animal health care. This work was financially supported by the Federal Institute for Drugs and Medical Devices (Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM) Bonn, Germany.
Carprofen (Rimadyl VET – InjektionA2:D43slösung) | Pfizer | PZN 0110208 | 20 ml |
binocular surgical magnification microscope | Zeiss Stemi 2000 | 0000001003877, 4355400000000, 0000001063306, 4170530000000, 4170959255000, 4551820000000, 4170959040000, 4170959050000 | |
bulldog serrefine | F.S.T. | 18051-28 | 28mm |
cages (Macrolon) | Techniplast | 1264C, 1290D | |
cold light source | Schott KL2500 LCD | 9.705 202 | ordered at Th.Geyer |
cotton tip applicators (sterile) | Carl Roth | EH12.1 | |
Dexpanthenole (Bepanthen Wund- und Heilsalbe) | Bayer | PZN: 1578818 | |
drapes (sterile) | Hartmann | PZN 0366787 | |
70% ethanol | Carl Roth | 9065.5 | |
0.3% / 3% hydrogene peroxide solution | Sigma | 95321 | 30% stock solution |
gloves (sterile) | Unigloves | 1570 | |
dental glas ionomer cement | KentDental /NORDENTA | 957 321 | |
2% glutaraldehyde solution | Sigma | G6257 | |
Graefe Forceps-curved, serrated | F.S.T. | 11052-10 | |
Halsey Micro Needle Holder-Tungsten Carbide | F.S.T. | 12500-12 | 12.5 cm |
heat-based surgical instrument sterilizer | F.S.T. | 18000-50 | |
heating pad | AEG HK5510 | 520010 | ordered at myToolStore |
high-speed dental drill | Adeor | SI-1708 | |
Iris scissors extra thin | F.S.T. | 14058-09 | 9 cm |
Inhalation narcotic system (isoflurane) | Harvard Apparatus GmbH | 34-1352, 10-1340, 34-0422, 34-1041, 34-0401, 34-1067, 72-3044, 34-0426, 34-0387, 34-0415, 69-0230 | |
Isoflurane | Baxter 250 ml | PZN 6497131 | |
Ketamine | Pfizer | PZN 07506004 | |
lactated Ringer’s solution (sterile) | Braun | L7502 | |
Lexar-Baby Scissors-straight, 10 cm | F.S.T. | 14078-10 | 10 cm |
Nissl staining solution | Armin Baack | BAA31712159 | |
non-absorbable suture material 5-0/6-0 (sterile) | SABANA (Sabafil) | N-63123-45 | |
Covidien (Sofsilk) | S1172, S1173 | ||
Halsey Needle Holder | F.S.T. | 12001-13 | 13 cm |
pads (sterile) | ReWa Krankenhausbedarf | 2003/01 | |
0.9% saline (NaCl, sterile) | Braun | PZN:8609255 | |
scalpel blades with handle (sterile) | propraxis | 2029/10 | |
Standard Pattern Forceps | F.S.T. | 11000-12, 11000-14 | 12 cm and 14.5 cm length |
Steel and tungsten electrodes parylene coated | FHC Inc., USA) | UEWLGESEANND | |
stereotaxic frame | Neurostar | 51730M | ordered at Stoelting |
(Stereo Drive-New Motorized Stereotaxic) | |||
tapes (sterile) | BSN medical GmbH & Co. KG | 626225 | |
TA10ETA-F20 | DSI | 270-0042-001X | Radiofrequency transmitter 3.9 g, 3.9 g, 1.9 cc, input voltage range ± 2.5 mV, channel bandwidth (B) 1-200 Hz, nominal sampling rate (f) 1000 Hz (f = 5B) temperature operating range 34-41 °C warranted battery life 4 months |
TL11M2-F20EET | DSI | 270-0124-001X | Radiofrequency transmitter 3.9 g, 1.9 cc, input voltage range ± 1.25 mV, channel bandwidth (B) 1-50 Hz, nominal sampling rate (f) 250 Hz (f = 5B) temperature operating range 34-41 °C warranted battery life 1.5 months |
Tissue Forceps- 1×2 Teeth 12 cm | F.S.T. | 11021-12 | 12 cm length |
Tungsten carbide iris scissors | F.S.T. | 14558-11 | 11.5 cm |
Vibroslicer 5000 MZ | Electron Microscopy Sciences | 5000-005 | |
Xylazine (Rompun) | Bayer | PZN: 1320422 |