Ikke-begrensende EEG radiotelemetry er en verdifull metodisk tilnærming til å ta opp i vivo langsiktig electroencephalograms fra fritt bevegelige gnagere. Denne detaljerte protokollen beskriver stereotaxic epidural og dyp intraelektrodeplassering i ulike områder av hjernen for å få pålitelige opptak av CNS rhythmicity og CNS relaterte atferds etapper.
Implanterbare EEG radiotelemetry er av sentral betydning i den nevrologiske karakterisering av transgene musemodeller av nevropsykiatriske og nevrodegenerative sykdommer samt epilepsi. Denne kraftige teknikken ikke bare gi verdifull innsikt i de underliggende patofysiologiske mekanismer, altså., Den etiopathogenesis av CNS sykdommer, det forenkler også utvikling av nye translasjonsforskning, dvs., Terapeutiske tilnærminger. Mens konkurrerende teknikker som gjør bruk av opptaker som brukes i jakker eller tethered systemer lider av deres unphysiological besøksforbud til semi-begrensende karakter, radiotelemetric EEG opptak overvinne disse ulempene. Teknisk sett kan implanterbare EEG radiotelemetry for presis og svært følsom måling av epidural og dype, intracerebrale EEG under forskjellige fysiologiske og patofysiologiske forhold. Først presenterer vi en detaljert protokoll for en rett frem, vellykket,rask og effektiv teknikk for epidural (overflate) EEG opptak resulterer i høy kvalitet electrocorticograms. For det andre viser vi hvordan du kan implantere dype, intracerebrale EEG elektroder, f.eks i hippocampus (electrohippocampogram). For begge metoder blir en datastyrt 3D stereotaksisk elektrode implantasjon systemet som brukes. Den radiofrekvens-senderen i seg selv er implantert i en subkutan posen i både mus og rotter. Spesiell oppmerksomhet må også tas hensyn til pre-, peri- og postoperativ behandling av forsøksdyr. Preoperative fremstilling av mus og rotter som er egnet anestesi, så vel som postoperativ behandling og smertebehandling er beskrevet i detalj.
Radiotelemetry er en mest verdifulle metodiske tilnærming for måling av en rekke av atferdsmessige og fysiologiske parametere i bevisste, ubundne dyr av forskjellige størrelser, spesielt i sammenheng med EEG, EKG, EMG, blodtrykk, kroppskjernetemperatur eller aktivitetsmålinger 1-7. Teoretisk kan enhver art analyseres ved hjelp av implanterbare EEG radiotelemetry fra laboratorie gnagere som mus og rotter til katter, hunder, griser og primater 3,8. Selv fisk, krypdyr og amfibier er underlagt radiotelemetric etterforskning 9. I løpet av de siste to tiår, har implanterbare EEG radiotelemetry vist seg å være verdifull i den karakteriseringen av en rekke transgene dyremodeller av humane sykdommer, så som epilepsi, søvnforstyrrelser, neurodegenerative og nevropsykiatriske lidelser 7,10-12. I det siste har mange metodiske tilnærminger som samler fysiologiske data inkludert biopotentials fra mus og rotter vært synkenderibed. Slitt i jakke opptaker systemer, fysiske beherskelse metoder, ikke-implantert radiotransmitters og tethered systemer har fått hoved oppmerksomhet i det siste 13,14. Nå til dags, forskjellige systemer for radiotelemetric implantasjon er kommersielt tilgjengelige. Men en litteratur skjerm også avdekket 29 publikasjoner som beskriver utviklingen av selvlagde radiotelemetric systemer 15-40. Mens hjemmelagde systemer er trolig bli billigere og mer brukertilpasset, kommersielt tilgjengelige systemer er rett frem, relativt enkle å installere og kan settes opp raskt.
Implanterbare EEG radiotelemetry har en rekke fordeler sammenlignet med konkurrerende teknikker som for eksempel fysiske metoder, fastspennings slitt i jakke systemer eller forankrede tilnærminger. Sistnevnte er tilbakehold per definisjon, altså., Er dyret ute av stand til å bevege seg eller normal oppførsel er svekket. Det kan også være nødvendig å bedøve dyret for kjøp av reansvarlig data. Moderne tethered systemer er imidlertid trolig bli mindre begrensende, men dette må være vitenskapelig validert. Radiotelemetry derimot tillater dyr å stille ut sitt fulle repertoar av atferd uten tid og rom begrensninger og dermed antas å være overlegen til å dempe tilnærminger og være mer forutsigbare for de resultater som kan erverves i mennesker 1,3. Det er kjent en god stund at besøks tilnærminger kan dramatisk endre grunnleggende fysiologiske parametre, f.eks., Matinntak, kroppen kjernetemperatur, blodtrykk og hjertefrekvens og fysisk aktivitet for eksempel tre. Tethered systemer representerer en fortsatt mye brukt klassiske besøks tilnærming 13,14. Elektrodene som er enten epidurale eller dype elektroder er vanligvis koblet til en miniatyr stikkontakt som er festet til skallen. Stikkontakten i seg selv er utsatt for feste av en kabel som muliggjør forholdsvis fri bevegelse av dyret. although dag tethered systemer har blitt svært filigran og svært fleksibel, er en av de store ulempene, at det fortsatt er halvbesøksforbud. Dessuten kan det være en risiko for infeksjon ved elektroden implantasjonsstedet som dyrene har en tendens til å manipulere eventuelle eksterne enheter som stammer fra kroppen (hodet). Selv om trådløs radiotelemetry teknologi i ulike arter har allerede blitt beskrevet i slutten av 60-tallet og har således eksistert i flere tiår, har det nylig blitt rimelig, pålitelig og relativt enkel å bruke 10,41,42, særlig i små laboratorie gnagere slike som mus og rotter. Små, miniatyr implanterbare EEG-sendere er nå kommersielt tilgjengelig og kan bli implantert i mus er større enn 20 g (~ 10 uker). Dermed har elektro karakterisering av transgene musemodeller i særdeleshet blir en dominerende innen anvendelse av implanterbare EEG radiotelemetry i disse dager. Animal størrelse er ikke lenger et absolutt eksperimentell RESTRICsjon, mens levetiden av senderne 'batteri faktisk er. Til tross for sin begrensede levetid, implanterbare transmitter systemer er i stand til å minimere de fleste ulemper knyttet til potensiell opptak-forbundet stress ved besøksforbud systemer. Gnagere kan presentere deres komplette armamentarium av fysiologiske atferd inkludert hvile, bevegelsesaktivitet (leting) og søvn (REM, slow-wave søvn) 43,44. Viktigere, kan implanterbare radiotelemetry sterkt redusere bruk av dyr 3. Foreløpig er det en intens diskusjon om hvordan man kan begrense antallet forsøksdyr i vitenskap og redusere deres lidelse. Klart, dyreforsøk og dyremodeller for menneske- og dyresykdommer er avgjørende for vår forståelse av bunnlinjen patofysiologi og påfølgende fremgang i terapi. Videre dyreforsøk er kritiske i narkotika forskning og utvikling. De trenger vesentlig bidra til prekliniske / toksikologiske studier i narkotika lisensieringdermed binde seg til både mennesker og dyr omsorg. Det er verdt å merke seg, at det for tiden ikke finnes alternativer er ennå tilgjengelig for dyr forskning for å forstå de komplekse patofysiologiske mekanismer som ellers ville være umulig å bli utløst. Samtidig, 3R, altså., Oppfordrer erstatning, reduksjon og raffinering strategi i EU og USA sterkt forskning på komplementære og alternative metoder. Radiotelemetry er et viktig eksempel på en vellykket 3R strategi som det kan redusere antall forsøksdyr og deres lidelser i forhold til andre teknikker.
Her har vi gi en detaljert og sammenhengende trinn-for-trinn-tilnærming for å utføre en subkutan pose implantasjon av en radiofrekvenssender i både mus og rotter. Denne første sekvensen er etterfulgt av en beskrivelse av stereotaksisk epidural og dypt intra EEG elektrode posisjonering. Spesiell oppmerksomhet er betalt til boforhold, anestesi, peri- og postoperativ smertestyring og mulige anti-infeksiøse behandling. Fokuset er på den datastyrte 3D stereotaxic tilnærming til pålitelig målrette epidural og dype intracerebrale strukturer. Vi kommenterer også på hyppige eksperimentelle fallgruver i EEG elektroder implantasjon og strategier for reduksjon av traumer og optimalisering av smertebehandling under postoperative utvinning. Til slutt, er eksempler på overflaten og dype EEG opptak presentert.
Implanterbare EEG radiotelemetry er av sentral betydning som det er et ikke-begrensende teknikk slik at forsøksdyr til å utføre sitt fulle repertoar av atferd 1,3. Dette er av stor interesse som telemetrisk tilnærming gjør det mulig ikke bare spontan EEG opptak, men også opptak i henhold kognitive oppgaver og biologiske analytiske oppsett, for eksempel T-labyrint, radial labyrint, vann labyrinten, søvnmangel oppgaver eller når en EEG opptak er nødvendig eller nyttig under kompleks kognitiv eller moto…
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 |