Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Övervakning av flera system för identifiering av anfall, arytmier och apnea hos medvetna fasthållna kaniner

Published: March 27, 2021 doi: 10.3791/62256
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 1
1Department of Pharmacology, Upstate Medical University, 2Department of Neurology, Upstate Medical University, 3Strong Epilepsy Center, Departments of Neurology, Anesthesiology / Perioperative Medicine, & Pediatrics, University of Rochester Medical Center

Summary

Med samtidig video-EEG-EKG-oximetry-capnography utvecklade vi en metodik för att utvärdera mottagligheten hos kaninmodeller för att utveckla provocerade arytmier och anfall. Detta nya inspelningssystem etablerar en plattform för att testa effektiviteten och säkerheten hos terapier och kan fånga den komplexa kaskaden av multisystemhändelser som kulminerar i plötslig död.

Abstract

Patienter med jonkanaloppatier har stor risk att utveckla anfall och dödliga hjärtrytmrubbningar. Det finns en högre prevalens av hjärtsjukdomar och arytmier hos personer med epilepsi (dvs. epileptiskt hjärta.) Dessutom har hjärt- och autonoma störningar rapporterats kring anfall. 1:1 000 epilepsipatienter/år dör av plötslig oväntad död i epilepsi (SUDEP). Mekanismerna för SUDEP är fortfarande ofullständigt förstådda. Elektroencefalogram (EEG) och elektrokardiogram (EKG) är två tekniker som rutinmässigt används i den kliniska miljön för att upptäcka och studera substrat/utlösare för anfall och arytmier. Medan många studier och beskrivningar av denna metodik finns hos gnagare, skiljer sig deras hjärt elektriska aktivitet avsevärt från människor. Denna artikel ger en beskrivning av en icke-invasiv metod för inspelning av samtidig video-EEG-EKG-oximetry-capnography i medvetna kaniner. Eftersom hjärtelektrisk funktion är liknande hos kaniner och människor, ger kaniner en utmärkt modell av translationella diagnostiska och terapeutiska studier. Förutom att beskriva metodiken för datainsamling diskuterar vi de analytiska metoderna för att undersöka neuro-hjärt elektrisk funktion och patologi hos kaniner. Detta inkluderar arytmidetektering, spektralanalys av EEG och en anfallsskala utvecklad för fasthållna kaniner.

Introduction

Elektrokardiografi (EKG) används rutinmässigt i den kliniska inställningen för att bedöma dynamiken i hjärt elektrisk ledning och den elektriska aktivering-återvinningsprocessen. EKG är viktigt för att upptäcka, lokalisera och bedöma risken för arytmier, ischemi och hjärtinfarkt. Vanligtvis fästs elektroder på patientens bröst, armar och ben för att ge en tredimensionell bild av hjärtat. En positiv avböjning produceras när riktningen för hjärtinfarkt depolarisering är mot elektroden och en negativ avböjning produceras när riktningen för hjärtinfarkt depolarisering är borta från elektroden. Elektrografiska komponenter i hjärtcykeln inkluderar förmaksdepolarisering (P-våg), förmaksflimmer-ventrikulär ledning (P-R-intervall), ventrikulär excitation (QRS-komplex) och ventrikulär repolarisering (T-våg). Det finns stora likheter i EKG och åtgärder potentiella åtgärder över många däggdjur inklusive människor, kaniner, hundar, marsvin, grisar, getter och hästar1,2,3.

Kaniner är en idealisk modell för hjärtöversättningsforskning. Kaninhjärtat liknar det mänskliga hjärtat när det gäller jonkanalkomposition och verkan potentiella egenskaper2,4,5. Kaniner har använts för generering av genetiska, förvärvade och läkemedelsinducerade modeller av hjärtsjukdomar2,4,6,7,8. Det finns stora likheter i hjärt EKG och verkan potentiella svar på droger hos människor och kaniner7,10,11.

Hjärtfrekvensen och hjärt elektrisk aktivering-återhämtningsprocessen är mycket annorlunda hos gnagare, jämfört med kaniner, människor och andra större däggdjur12,13,14. Gnagarhjärtat slår ~10 gånger så fort som människor. I motsats till iso-elektriska ST-segmentet i mänskliga och kanin EKG finns det inget ST-segment hos gnagare14,15,16. Gnagare har också en QRS-r' vågform med en inverterad T-våg14,15,16. Mätningar av QT-intervallet är mycket olika hos gnagare jämfört med människor och kaniner14,15,16. Dessutom är normala EKG-värden mycket olika hos människor jämfört med gnagare12,15,16. Dessa skillnader i EKG-vågformerna kan hänföras till skillnader i verkans potentiella morfologi och jonkanalerna som driver hjärtrepolarisering9,14. Medan den övergående yttre kaliumströmmen är den stora repolariserande strömmen i den korta (icke-kupol) hjärtåtgärdspotentialen morfologi hos gnagare, hos människor och kaniner finns det en stor fas-2-kupol på åtgärdspotentialen, och de fördröjda likriktaren kaliumströmmar (IKr och IKs) är de stora repolariserande strömmarna hos människor och kaniner4,9,13,17. Viktigt är att uttrycket av IKr och IKs är frånvarande / minimalt hos gnagare, och på grund av temporal aktiveringskinetiken hos IKr och IKs har det inte en roll i hjärtåtgärden potentiell morfologi9,13. Således ger kaniner en mer translationell modell för att bedöma mekanismerna för läkemedelsinducerade, förvärvade och ärvda EKG-avvikelser ocharytmier 4,7,13. Därefter, som många studier har visat förekomsten av både neuronala och hjärt elektriska avvikelser i primär hjärt (Long QT Syndrome18,19,20) eller neuronal sjukdomar (epilepsi21,22,23,24), är det viktigt att studera de underliggande mekanismerna i en djurmodell som nära reproducerar mänsklig fysiologi. Medan gnagare kan vara tillräckliga för att modellera den mänskliga hjärnan, är gnagare inte en idealisk modell av mänsklig hjärtfysiologi7.

Elektroencefalografi (EEG) använder elektroder, vanligtvis placerade på hårbotten eller intrakraniellt, för att registrera kortikal elektrisk funktion. Dessa elektroder kan upptäcka förändringar i avfyrningshastigheten och synkroniciteten hos grupper av närliggande pyramidala nervceller i hjärnbarken25. Denna information kan användas för att bedöma cerebral funktion och vaken /sömn tillstånd. EEGs är också användbara för att lokalisera epileptiform aktivitet och skilja epileptiska anfall från icke-epileptiska händelser (t.ex. psykogen icke-epileptiform aktivitet och kardiogena händelser). För att diagnostisera epilepsityp, provocerande faktorer och beslags ursprung utsätts epilepsipatienter för olika manövrar som kan medföra ett anfall. Olika metoder inkluderar hyperventilation, photic stimulering, och sömnbrist. Detta protokoll visar användningen av photic stimulering för att inducera EEG avvikelser och beslag hoskaniner 26,27,28,29.

Samtidiga video-EEG-EKG inspelningar har använts i stor utsträckning hos människor och gnagare för att bedöma beteendemässiga, neuronal och hjärt verksamhet under pre-ictal, ictal och post-ictal tillstånd30. Medan flera studier har genomfört EEG- och EKG-inspelningar separat hoskaniner 4,31,32,33, är ett system för att förvärva och analysera samtidig video-EEG-EKG hos den medvetna återhållna kaninen inte väl etablerat34. Detta dokument beskriver utformningen och genomförandet av ett protokoll som kan spela in samtidiga video-EEG-EKG -capnography-oximetry data i medvetna kaniner för att bedöma neuro-hjärt elektrisk och andningsfunktion. Resultat som samlats in från denna metod kan indikera mottaglighet, utlösare, dynamik och överensstämmelse mellan arytmier, anfall, andningsstörningar och fysiska manifestationer. En fördel med vårt experimentella system är att vi förvärvar medvetna inspelningar utan behov av lugnande medel. Kaninerna förblir i restrainersna för ≥5 h, med minimal rörelse. Som bedövningsmedel stör neuronal, hjärt-, andnings- och autonoma funktion, ger inspelningar under det medvetna tillståndet de mest fysiologiska data.

Detta inspelningssystem kan i slutändan ge detaljerade insikter för att främja förståelsen av neurologiska, hjärt- och andningsmekanismer för plötslig oväntad död i epilepsi (SUDEP). Förutom neurologisk och hjärtövervakning ovan har nya bevis också stött rollen av andningssvikt som ett potentiellt bidrag till plötslig död efter ettanfall 35,36. För att övervaka andningsstatusen hos kaninerna genomfördes oximetry och capnography för att utvärdera andningsorganens status före, under och efter ett anfall. Protokollet som presenteras här utformades i syfte att bedöma tröskeln för farmakologiskt och photic-stimuli inducerad kanin beslag. Detta protokoll kan upptäcka subtila EEG och EKG avvikelser som kanske inte resulterar i fysiska manifestationer. Dessutom kan denna metod användas för hjärtsäkerhet och antiarytmisk effekttestning av nya läkemedel och enheter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alla experiment utfördes i enlighet med National Institutes of Health (NIH) riktlinjer och Upstate Medical University Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Dessutom finns en översikt över detta protokoll i figur 1.

1. Förbereda färdskrivare

  1. Anslut datorn till en förstärkare med en 64-stifts huvudbox.
    OBS: Varje djur har fyra raka subdermala skalpstiftselektroder (7 eller 13 mm) för EEGs från huvudets 4 kvadranter. 3 böjda subdermalabröststiftselektroder (13 mm, 35 °vinkel) för EKG (Einthovens triangel), 1 böjd subdermal stiftmarkselektrod på höger ben och 1 rak subdermal skalpstiftselektrod på huvudets mitt fungerar som referens.
  2. För att göra var åttondestift på huvudboxen till en referens, uppdatera inställningarna för förvärvsprogram, förvärvsfliken, så att Referenselektroden är "Oberoende" (dvs. forskningsläge).
    OBS: Detta möjliggör inspelningar från upp till 7 djur samtidigt, var och en med 7 elektroder plus en dedikerad referenselektrod och en markelektrod, allt genom en förstärkare, digitizer och dator. Alla elektroder förvärvas som enpolige kanaler och jämförs med referensen (huvudets mittpunkt.) Ytterligare bipolära och förstärkta blykonfigurationer/montage kan ställas in under eller efter inspelningen. Eftersom inställningen har förmågan att registrera från flera djur samtidigt ansluts en markelektrod från varje djur parallellt med markingången på förstärkaren(figur 2).
  3. Ta bort kaniner från buret och väg dem för att beräkna lämplig läkemedelsdos för varje djur. Placera kaninerna i en transportbärare och ta dem till ett separat rum för att minimera stress till icke-experimentella djur. I denna studie användes manliga och kvinnliga nyazeeländska vita kaniner och deras efterföljande avkommor. Experiment utfördes på kaniner > 1 månads ålder. Vid tidpunkten för experimentet vägde dessa kaniner mellan 0,47 – 5,00 kg.
    OBS: Eftersom kaninerna måste vara i samma rum och med tanke på kameran, isolera inte kaninerna helt. Det finns potential för visuella och auditiva manifestationer från en kanin som stressar en annan kanin. Därför är det idealiskt att ha en kanin i rummet i taget, vilket görs för de fobiska stimuleringsexperimenten. För alla andra experiment är kaninerna förrymda så mycket som möjligt, samtidigt som de håller dem alla inom videokameran. Helst används barriärer eller endast ett djur studeras i taget. Detta var inte en stor confounder eftersomkaninernas hjärtfrekvens förblev ganska stabil under experimenten och det fanns den frekventa närvaron av sömnspindlar. Registreringar från flera djur säkerställer samtidigt att både kontroll- och testdjursdata förvärvas under samma miljöförhållanden.

2. Implantera EEG-EKG-elektroder och fästa andningsmonitorer

  1. Ta bort en kanin från transportbäraren och placera i knät på en sittande utredare.
  2. Håll kaninen vertikalt och håll den näraprövarenskropp.
  3. Sänk kaninen i ett överläge, medkaninenshuvudvidprövarens knän,och kaninenshuvud lägre än resten av kroppen.
    OBS: Denna manöver slappnar av djuret och minimerar sannolikheten för att det försöker röra sig eller fly medan elektroderna placeras.
  4. Nu när kaninen är säkrad i en supine position, be en andra prövare att sprida pälsen tills huden kan identifieras och isoleras från den underliggande vävnaden.
  5. Sätt i 35° böjda elektrodermally i varje axilla (Figur 3A).
    OBS: Elektroderna ska skjutas igenom så att de är ordentligt fast i huden, men penetrerar inte djupare strukturer. Att låta elektroden komma in och sedan gå ut ur huden (rakt igenom) minskar risken för att ledningarna lossas när kaninen placeras i fasthållningslampan eller om den rör sig under experimentet (figur 3B). Alla elektroder steriliseras med 70% etanol före placering.
  6. Placera lederna på bröstet bakre till höger och vänster framben och på buken främre till vänster bakben. Placera en jordstiftselektrodter fram till höger bakben på buken (Figur 4A).
  7. När alla EKG-ledningar är korrekt placerade, återgå kaninen till ett benägen position, med ledningarna som löper upp på ena sidan av kanin buken och överför kaninen till en lämpligt storlekshållhållare (t.ex. 6" x 18" x 6").  När du placerar kaninen i fasthållningskraften, dra den lösa tråden uppåt för att minimera kaninen från att dra ut elektroderna med benen. Tejpa fast ledningarna på sidan av fasthållningsförbudet så att de inte fastnar under kaninen under försöket (figur 4B).
  8. Säkra kaninen i fasthållningsanordningen genom att sänka fasthållningsanordningen runt halsen och låsa den på plats. Flytta dessutom bakbenen upp under djuret och säkra den bakre fasthållningsanordningen.
    OBS: Man bör kunna passa 1-2 fingrar i utrymmet under nacken för att säkerställa att det inte är för tätt. Särskilt under experiment där det kan finnas motoriska rörelser är det viktigt att dra åt fasthållningsanordningen för att minimera rörelse, potentiella ryggradsskador, lemförskjutning och förmågan att sparka ut den bakre fasthållningsanordningen (Figur 4B). Kaniner har underhållits i restrainern i ~ 5 h utan några problem relaterade till ökad rörelse eller tecken på uttorkning.
    1. För små kaniner (t.ex. mindre än 2 månader) placera en gummiboosterplatta under djuret för att höja kaninen upp, vilket förhindrar att kaninen vilar nacken på botten av huvudstödet (Figur 4C).
      OBS: En plötslig minskning av andningsorganen och hjärtfrekvensen kan vara sekundärt till nackförståelse. Om detta inträffar, lossa nackstödet och lyftkaninens huvudför att lindra nackkompressionen.
    2. När den bakre fasthållningsanordningen inte noggrant spårar kaninens rygg/ryggrad, placera en PVC-distans för att förhindra rörelse som kan orsaka ryggradsskador.
      OBS: Till exempel kan ~14 cm långt x 4" PVC-rör i innerdiameter, med de nedre 25-33% borttagna placeras över kaninen med skum för att ge lämplig fasthållningsanordning (Figur 4C).
  9. Nu när kaninen är ordentligt placerad i fasthållningsmassan, sätt in de 7-13 mm subdermala raka stiftelektroderna i hårbotten (Figur 3A). Använd en 45° vinkelinflygning, kör kablarna upp mellan öronen och tjudra trådarna löst till fasthållningskraften bakom huvudet för att bibehålla blyplaceringen. Placera 5 EEG-ledare i följande positioner: höger främre, vänster främre, höger occipital, vänster occipital och en central referens (Cz) ledning vid punkten mellan de andra 4 ledningarna (Figur 4D).
    OBS: Elektroder placeras korrekt när de placeras i subkutan vävnad mot skallen. Denna placering minimerar artefakt från näsa, öron och andra omgivande muskler. Någon artefakt från rytmisk näsa rörelse är oundviklig. De främre EEG-ledningarna ska placeras medialaför kaninensögon och peka främre. De occipitala lederna bör placeras främre för öronen och kommer att peka i medial riktning. Cz placeras i mitten av huvudets överst vid en punkt som är mellan alla 4 elektroder (halvvägs mellan Lambda och Bregma, längs suturlinjen). Stiftet på Cz-elektroden pekar främre.
    1. Passera EEG-ledningarna upp mellan öronen, för att undvika att kaninen försöker bita ledningarna.
  10. Fäst pulsoximeterns plethysmograph på kaninens öra över den marginella öron venen.
    OBS: Det kan vara nödvändigt att raka överflödigt hår från örat för att förbättra signalen eller använda lite gasväv för att hålla sensorn på plats.
    1. Se till att pulsen på plethysmografin korrelerar med pulsen från EKG och att syremättnaden visas (bild 5C).
  11. Placera försiktigt ansiktsmasken med kapnografirör över kaninens mun och näsa (Figur 4H). Fäst ansiktsmasken med strängen lindad runt masken och fäst båda ändarna av strängen på fasthållningsaren. Fäst den andra änden av kapnografislangen på vitala teckenmonitorn.
    OBS: Det är viktigt att förhindra att strängen ligger över kaninens ögon under experimentet. För att göra detta, tejpa strängen till mitten av fasthållningsaren mellan kaninens öron. För att förbättra kapnografisignalen, skapa en enkelriktad ventil med tejp och en tunn bit nitrile som gör att syre kan komma in i T-stycket och kommer att rikta utandad CO2 i kapnografislangen (Figur 4I).

3. Inspelning av video-EEG-EKG

  1. Utför video-EEG-EKG-inspelning med hjälp av en kommersiellt tillgänglig EEG-programvara.
    OBS: De biopotentiala ledningarna och videon är tidslåsta för att senare korrelera de elektriska och videosignalerna (t.ex. EEG-spik med en myokronisk ryck).
  2. Bekräfta optimal anslutning, utan baslinjedrift, inget 60 Hz elektriskt brus och högt signal-till-brusförhållande. Se specifikt till att varje fas av hjärtvågformen kan visualiseras på EKG och att delta-, theta- och alfavågorna inte är visuellt skymda av högfrekvent brus på EEG.
    1. Om alla elektroder producerar alltför stora mängder buller, justera sedan den centrala referensledningen. Om bara en elektrod är överdrivet bullrig, tryck sedan elektroden djupare in i huden eller flytta den tills det inte finns någon metall exponerad.
  3. Justera videon så att alla kaniner kan ses samtidigt, vilket möjliggör korrelation av motorisk aktivitet med EEG-fynd (Figur 5A).
    OBS: Systemet rymmer samtidiga EEG/EKG/oximetry/capnography inspelningar från upp till 7 kaniner.
  4. Starta baslinjeregistreringen från varje djur i minst 10-20 min eller tills hjärtfrekvensen stabiliseras till ett lugnt avslappnat tillstånd (200-250 bpm) och kaninerna uppvisar inte stora rörelser i minst 5 minuter. Skaffa elektrografiska data med full bandbredd utan filter. För att bättre visualisera data ställ in lågfrekventa filter (=högpassfilter) på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) på 59 Hz.
    OBS: Ett annat tecken på att kaninen är avslappnad är uppkomsten av EEG-sömnspindlar (diskuteras senare).
  5. Lägg till tidslåsta anteckningar under experimentet i realtid för att ange tidpunkten för interventioner (t.ex. läkemedelsleverans) och neuro-hjärthändelser (t.ex. EEG-spik, motorkramper, ectopic beat och arytmier) och motoriska / prövaretefakter.
    OBS: På grund av den frekvens som prövaren behöver för att tillämpa en intervention (t.ex. photic-stimulering, drug delivery), för att minimera stressen hos en utredare som kommer in i och ut ur rummet och öppnar / stänger dörren, förblir prövaren på motsatt sida av rummet under hela experimentet. Utredaren sitter så långt från djuret som möjligt och förblir stilla och tyst för att minimera potentiellt störande av djuren.

4. Experimentella protokoll

OBS: Vart och ett av följande experiment utförs på separata dagar om de utförs på samma djur. Det finns en 2-veckors försening mellan de orala testerna sammansatta läkemedelsstudier, och den akuta terminala pro-konvulsiva drogstudien. Vid behov utförs photic-stimulering experimentet, följt av en 30 minuters väntan, och sedan PTZ drogstudie.

  1. För att göra det möjligt för kaninerna att acklimatisera sig i besökshållarna och för prövaren att objektivt bekräfta stabiliseringen av kardiorespiratoriska frekvenser, instrumentera alla kaniner med kardiorespiratoriska och neuronala sensorer och utföra kontinuerlig videoövervakning i > 1 timme, 1 - 3 gånger per djur.
  2. Fobiskt stimuleringsexperiment
    1. Förutom den metod som beskrivs ovan, placera en ljuskälla med en cirkulär reflektor 30 cm framför kaninen i ögonnivå, med blixtintensiteten inställd på maximalt (16 candela)29. Ljuskällan indikeras med en vit prick i figur 4E.
      OBS: Ett svagt upplyst rum ska användas för att framkalla det ljuskänsliga svaret37.
    2. Eftersomkaninensögon är på sidan av huvudet istället för framsidan av huvudet (som hos människor), placera 2 speglar på vardera sidan av kaninen och 1 bakom kaninen så att ljuset kommer in ikaninensögon.
      OBS: En platt spegel som är ≥ 20 cm lång, med ≥ 120 cm lång skapar ett triangulärt hölje runt kaninen för att säkerställa att det blinkande ljuset kommer in ikaninensögon, som ses i figur 4E.
    3. Anslut ljuskällan till en styrenhet som har justerbar hastighet, intensitet och varaktighet.
    4. Spela in video med en kamera med rött ljus och infraröd inspelningskapacitet.
    5. Exponera kaninerna för varje frekvens i 30 s med ögonen öppna och sedan ytterligare 30 s med en kirurgisk mask som täcker ansiktet för att simulera eller orsaka ögonstängning vid varje frekvens.
      OBS: Tidigare studier har visat att ögonstängning är den mest provocerande manövern för att framkalla ljuskänslighet till beslag29. Dessutom uppvisar 10% av ljuskänsliga patienter endast elektroencefalografiska tecken medan deras ögon är stängda29. Ett anfall kan identifieras kliniskt genom att observera förekomsten av huvudet och hela kroppen myoclonic jerks, clonus eller en tonic tillstånd. EEG-registreringen analyseras mer noggrant för elektroencefalografisk korrelation (t.ex. spikar, poly-spikar och rytmiska urladdningar) med motoriska manifestationer för en slutgiltig diagnos av beslag verksamhet. Rörelser där EEG skyms av muskel artefakt eller vågor av obestämd epileptogenicitet bör ses över av en epileptolog för bekräftelse.
    6. Öka den photic stimulerande frekvensen från 1 Hz till 25 Hz i 2 Hz steg. Utför sedan samma fotostimuleringsprotokoll, men den här gången minskar frekvensen från 60 Hz till 25 Hz i steg om 5 Hz.
      OBS: Om en kanin har ett anfall bör experimentet stoppas. Fortsätt att övervaka kaninen i 30 minuter. Sätt sedan tillbaka kaninen i bostadsrummet och övervaka var 1 timme i 3 h för fullständig återhämtning. Men om den photic stimulering inducerar ett fotoparoxysmalt svar, hoppas resten av stigande frekvenser över och serien startas igen genom att sjunka från 60 Hz tills ett annat fotoparoxysmalt svar uppstår. Detta kommer att möjliggöra bestämning av de övre och nedre fobiska stimuleringströsklarna. Ingen fördröjning är nödvändig eftersom det fotoparoxysmala svaret upphör efter att den fotiska stimuleringen har upphört. Om det är oklart om ett fotoparoxysmalt svar har inträffat, upprepas frekvensen efter en 10 s fördröjning38.
    7. När experimentet är klart, ta bort EEG- och EKG-leder från kaninen och returnera den till sin hembur för rutinmässig vård av djurhållningspersonal.
  3. Oral administrering av läkemedel
    1. Så många droger tas oralt, förbered orala föreningar genom att blanda med äppelsås av livsmedelskvalitet. Blanda 0,3 mg/kg E-4031 i 3 ml äppelsås och ladda i en 3 ml oral/bevattningsspruta utan nål.
      OBS: Flera läkemedel kan administreras på detta sätt inklusive, testföreningar, läkemedel som är kända för att ändra QT-varaktigheten (moxifloxacin eller E-4031), och en negativ kontroll eller fordon. Vissa läkemedel finns inte i en intravenös formulering. Dessutom föreskrivs många läkemedel i en oral formulering och därför kan en intravenös administrering ha mindre klinisk relevans.
    2. Lyft de övre läpparna och skjut in spetsen på den orala sprutan i sidanav kaninensmun, som är fri frånkaninenständer, och injicera all medicin och äppelsås ikaninensmun.
    3. Fortsätt video-EEG-EKG-inspelningen i 2 h och returnera sedan djuret till sin hembur för rutinvård.
    4. På den experimentella dagen 2 och 3, anslut kaninen till video-EEG-EKG, spela in 10-20 min baslinje, injicera sedan samma medicin och spela in i 2 h.
    5. Efter 1 veckas washout, utför 10-20 min baslinje och ge sedan varje kanin en engångsdos placebo i 3 dagar i följd och registrera i 2 timmar.
      OBS: Administrering av orala läkemedel kan utformas som en crossover-studie, där placebo ges under vecka 1 och läkemedlet i vecka 2.
  4. Intravenöst läkemedelsexperiment (Pentylenetetrazol, PTZ)
    1. För att visualisera den marginella öronvenen, raka kaninens bakre yta. Använd en 70% etanolservett för att desinficera platsen och vidga den marginella öron venen. Detta indikeras av den svarta streckade ovalen i figur 4F.
    2. Låt vid denna tidpunkt en experimenterare täckakaninensansikte med handen för att minska stressen i proceduren till kaninen. En andra experimenterare kannulera försiktigt den marginella öronvenen med en steril 25-G angiokateter.
    3. När katetern är i venen, placera en steril injektionsplugg i slutet av katetern så att en nål kan införa medicinering intravenöst. Injektionspluggens placering indikeras av en blå cirkel i figur 4G.
    4. Gör en spjäla genom att linda 4 x 4 tums gasväv med tejp så att den bildar en rörform och placera den inutikaninensöra. Tejpa sedan skenan till örat så att katetern är fastsatt på plats och förblir upprätt, liknande det icke-kateteriserade örat.
    5. Injicera 1 ml 10 USP-enheter per ml hepariniserad saltlösning.
      OBS: Katetern och kärlet ska vara synligt luftklarade och förbli patenterade. Om katetern inte är i kärlet kommer sprutan inte att trycka lätt och det kommer att finnas ackumulering av saltlösning i den subkutana vävnaden.
    6. Ge kaniner inkrementella doser av PTZ intravenöst från 1 mg/kg till 10 mg/kg i steg om 1 mg/kg var 10:e minut. Notera i början av varje dos för att ange vilket djur som injiceras och koncentrationen av läkemedlet.
      OBS: Detta möjliggör bedömningar av de akuta och additiva effekterna av PTZ administrering. Alternativt, för att ytterligare bedöma de kroniska effekterna av låg dos PTZ, ges kaninen upprepade doser vid varje låg doskoncentration, 7 doser vid 2 mg/kg, 3 doser vid 5 mg/kg, sedan 3 doser vid 10 mg/kg, varje dos separeras med 10 min.
    7. Efter varje dos, noggrant övervaka video-EEG-EKG-capnography-oximetry för alla neuro-hjärt elektriska och respiratoriska avvikelser och visuella bevis på epileptiform verksamhet. Observera dessa ändringar i realtid och efter analys.
      OBS: Anfallsaktiviteten börjar ofta inom 60 s efter administrering av PTZ.

5.Avslutning av icke-överlevnadsexperiment.

  1. Om kaninen inte upplever plötslig död under PTZ-experimentet, administrera 1mL 390 mg/ml natriumpentobarbital för varje 4,54 kg kroppsvikt (eller 1,5 ml till alla kaniner), följt av en 1 ml spolning av normal saltlösning. Övervaka EKG för att säkerställa att kaninen genomgår hjärtstillestånd.
  2. När kaninen upplever hjärtstillestånd, utför snabbt en obduktion för att nyligen isolera olika organ, inklusive hjärta, lungor, lever, hjärna, skelettmuskel och annan vävnad som är nödvändig för efterföljande molekylära / biokemiska analyser.
  3. Kassera kaninen enligt institutionell politik.

6. Analys av EKG

  1. Använd kommersiellt tillgänglig ecg-analysprogramvara för att visuellt inspektera EKG och för att identifiera perioder av takykardi, bradykardi, utomkvedshavandeskap och andra arytmier (figur 6). Om du vill minska mängden data som ska granskas skapar du ett färddiagram, vilket ökar hur lätt perioder av takykardi, bradykardi eller oegentligheter i RR-intervallet kan identifieras.
    OBS: EKG-avvikelser (t.ex. QTc förlängning) och arytmier identifieras manuellt genom att granska EKG för avvikelser i hastigheten (t.ex. brady-/taky-arytmier), rytm (t.ex. för tidig förmaksflimmer/ventrikulära komplex), resistion (t.ex. atrio-ventrikulärt block) och vågform (t.ex. icke-sinus förmaksflimmer/ventrikulär takykardi och förmaksflimmer.) Arytmier kan upptäckas genom att granska färdskrivaren för oegentligheter i RR-intervallet. Takykardi kan identifieras med delar av tachogrammet där hjärtfrekvensen är över 300 slag per minut. Bradycardia identifieras när hjärtfrekvensen är mindre än 120 slag per minut på tachogrammet.
  2. Använd kommersiellt tillgänglig EKG-analysprogramvara, utför standard EKG-mätningar (puls, hjärtcykelintervall) vid baslinjen och vid provokation (t.ex. prövare som manipulerar djuret, administrering av testmedel och krampanfall inducerade EKG-förändringar).

7. Analys av video-EEG

  1. Bläddra visuellt igenom video- och EEG-spårning med hjälp av kommersiellt tillgänglig programvara för att identifiera baslinjesignalen (figur 7) och förekomsten av förväntade EEG-urladdningar som sömnspindlar (figur 8) och hörnvågor (figur 9).
    OBS: Även om elektrografiska data med full bandbredd införskaffas utan filter, bör data visas med lågfrekvent filter (dvs. högpassfilter) inställt på 1 Hz, och baserat påNyquistssatsen är högfrekventa filtret (dvs. lågpassfilter) inställt på 120 Hz för att undvika att någon signal missas. Filtren kan justeras för att möjliggöra bättre visualisering och brusreducering (t.ex. 1-59 Hz) när man granskar EEG-aktivitet med lägre frekvens (<25 Hz).
  2. Förutom kapnografi vågformer, använd näsa rörlighet artefakt på EEG för att bestämma närvaron kontra frånvaron av andning. Detta kan också korreleras med näsrörelser som ses på videoinspelningen.
  3. Bläddra visuellt igenom video- och EEG-spårning med hjälp av kommersiellt tillgänglig programvara för att skilja epileptiska kontra icke-epileptiska (t.ex. medvetna) rörelser i minst 1 minut efter varje dos PTZ (figur 10). Sök efter interictal epileptiska utsläpp och eeg-förändringar före, under och efter anfall. Ett anfall kan identifieras kliniskt genom att observera förekomsten av huvudet och hela kroppen myoclonic jerks, clonus eller en tonic tillstånd med en EEG korrelera. EEG-förändringarna kan inkludera EEG spikar, poly-spikar och rytmiska urladdningar.
    OBS: Rörelser där EEG skyms av muskel artefakt eller vågor av obestämd epileptogenicitet bör ses över av en neurolog för bekräftelse. Det kan vara fördelaktigt att fokusera videon på en kanin för att se dess beteende, liksom dess EEG- och EKG-inspelningar, närmare (Figur 5B).
  4. Poäng video-EEG för beslag baserat på typ och svårighetsgrad av motoriska manifestationer, som vanligtvis förekommer inom 1 min efter PTZ injektion (Tabell 1).
  5. Efter ett photic stimulering experiment, analysera occipital leads av EEG för närvaro och avsaknad av occipital körrytm genom att skapa en spektral analys plot i kommersiellt tillgängliga EEG analys programvara. Den occipitala körrytmen kommer att skapa en topp i spektralanalysen som motsvarar frekvensen av den photic stimulatorn (Figur 11).
    OBS: Photic stimulering kan producera harmoniska frekvenstoppar utöver toppen av den grundläggande frekvensen.

7. Analys av andningsfunktionen

  1. Granska utgången från vitala teckenmonitor (figur 4I) och exportera signalen för vidare analys.
  2. Observera förändringen i andningsmönstret under ett anfall och efter ett anfall, särskilt tidspunkten när apnea börjar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Metoden som beskrivs ovan kan upptäcka avvikelser i hjärnans och hjärtats elektriska ledningssystem samt andningsstörningar. En programvara för datainsamling används för att bedöma EKG-morfologin och upptäcka onormala hjärtfrekvenser, ledningsstörningar eller EKG-rytmer (förmaksflimmer/ventrikulära utomkvedshavandeskap och brady-/taky-arytmier) (figur 6). Förutom att visualisera EKG-morfologin analyseras spåren för att kvantifiera RR-intervallet, pulsen, PR-intervallet, P-varaktigheten, QRS-intervallet, QT-intervallet, QTc-, JT-intervallet ochT-topp tillT-slutintervallet. Analys av dessa data visar att taky-/brady-arytmier lätt detekteras.

Förutom att analysera EKG-data analyseras även EEG-data. EEG vid baslinjen samlades in och analyserades med hjälp av spektralanalys (figur 7). Dessa data visar att occipital leads har en högre amplitud än frontal leads och att den dominerande frekvensen i alla leads är i delta intervallet. Att kunna registrera EEGs från kaniner med högt signal-till-brusförhållande är viktigt för att upptäcka epileptiformutsläpp och utföra ytterligare analys av inspelningen. Vågor som har en liknande morfologi och frekvens som mänskliga sömnspindlar visas i figur 8. Hörnvågor från huvudets mitt visas i figur 9. Förutom normala EEG-förändringar noteras också olika medvetna icke-epileptiska kaninrörelser under baslinjeinspelningar för att skilja dem från epileptiforma utsläpp (figur 10). Video-EEG inspelningar av de visade rörelserna, liksom andra, finns i kompletterande film 1-11.

Flera metoder genomfördes för att försöka inducera beslag. Den första metoden använde photic stimulering vid 1-60 Hz med ögonen öppna och stängda (Figur 4E). Eftersom ögonens position på kaninen är lateral snarare än främre som människor, används speglar för att rikta ljus in i kaninens ögon med hjälp av en enda ljuskälla. Analys av EEG från det photic stimuleringsexperimentet på 3 Hz visar en stark occipital körrespons vid förväntad 3 Hz frekvens (Figur 11). Förutom photic stimulering injiceras kaniner med pentylenetrazole (PTZ, GABAA blockerare) via en kateter i vänster marginell öron ven (Figur 4G). Injektion av PTZ orsakar varierande grad av beslag verksamhet inom 1 min och är associerad med distinkt EEG vågformer. Några representativa vågformer, som inkluderar theta bursts, stora amplitud theta bursts, polyspike vågor, lågspänningspolyspike vågor, rytmiska gamma bursts och elektrocerebral tystnad (ECS) visas i figur 12, figur 13, figur 14, figur 15, figur 16, figur 17.

För att identifiera ett anfall används flera kriterier. Videon ses över för att identifiera eventuella beslag motor manifestationer. Sedan bekräfta att motorisk aktivitet var resultatet av epileptisk aktivitet, EEG signalen bedöms för en tidsberättigad EEG spik, polyspike, skarp våg eller rytmisk urladdning. I tveksamma fall granskas video-EEG av en andra prövare och/eller en epileptolog för verifiering. Anfall start definieras som den första förekomsten av rytmiska EEG utsläpp (EEG beslag start) och motorisk aktivitet (klinisk beslag start). EEG och kliniska beslag slutet när upphörande av rytmiska EEG spikar och motorisk verksamhet, observeras, respektive. Förutom olika EEG våg morfologier, kaniner utvecklats genom alltmer generaliserade och alltmer långvariga motoriska beslag. En beslag skala skapades eftersom varken Racine beslag skala, eller dess modifierade versioner, var tillämpliga på fasthållna kaniner(tabell 1). Videor av representativ motorisk beslag verksamhet visas i kompletterande film 17, kompletterande film 18, kompletterande film 19, kompletterande film 20, kompletterande film 21, kompletterande film 22.

Den metod som presenteras här kan också fastställa flersystemskaskaden av händelser som föregår beslagsmedierad plötslig död (figur 18). Olika patologier inkluderar: elektrocerebral tystnad (ECS), andningsstillestånd (apnea), brady-/taky-arytmier och hjärtstillestånd (asystole.) Under experimenten upplevde en kanin plötslig död efter att ha fått ett farmakologiskt inducerat anfall. I denna kanin fanns det en sekvens som började med andningsstillestånd, sedan ECS, atrioventricular block, flera icke-ihållande takyarrhythmias, bradykardi och slutligen asystole.

Figure 1
Figur 1: Översikt över det experimentella protokollet. För att ge en översikt över de viktigaste stegen i det här protokollet skapades en siffra. Denna siffra beskriver att färdskrivaren måste förberedas, följt av att utrustningen ansluts till kaninen och att högkvalitativ signal observeras. Efter detta steg kan det avsedda experimentet utföras, organ kan anskaffas och video-EEG-EKG-capnography-oximetry data analyseras. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 2
Figur 2: Experimentell utrustning. Diagram över experimentell installation, som inkluderar en dator, infrarött ljus, mikrofon, videokamera, vital teckenmonitor, 64-stifts huvudbox, förstärkare, digitizer, 8 elektroder (5 EEG, 3 EKG) + mark för varje djur som är anslutna till huvudboxen. Ledningarna är färgkodade enligt följande: 4 blå EEG, 1 svart EEG-referens, 3 röda EKG, 1 grön mark. Restrainer box som håller kaninerna visas inte. Denna inställning gör det möjligt att spela in upp till 7 kaniner samtidigt. Den gula linjen representerar kapnografislangen och ansluter ansiktsmasken till vitala teckenmonitorn. Den blå linjen representerar oximetrytråden som är ansluten till vitala teckenmonitorn. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 3
Figur 3: Bild av EEG- och EKG-elektroder. B)Hur man krokar EKG-elektroden i kaninens subkutana vävnad, så att den är rakt igenom. Förkortningar (LL: Vänster lem, RA: Höger arm, RL: Höger lem, LA: Vänster arm, RF: Höger frontal, LF: Vänster frontal, Cz: Center, RO: Höger occipital, LO: Vänster Occipital). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 4
Figur 4:Kanin ansluten till utrustning. (A) Placering av EKG-elektroder, Vänster arm indikeras med en gul punkt. Höger arm indikeras av en vit prick. Vänster ben indikeras av en röd prick. Marken fram till höger ben indikeras av en grön prick. B)Kanin i fasthållningsbar med EKG- och EEG-elektroder fastsatta. C)Ung kanin i ett fasthållningsdjur med lämpliga modifieringar för att rymma en mindre kanin, inklusive en booster under kaninen, nackskummet och det skurna PVC-röret. D)Kanin i fasthållningshållare med placering av EEG-elektroder. Höger frontal indikeras med en orange prick. Vänster frontal indikeras med en röd prick. Höger Occipital indikeras av en gul prick. Vänster Occipital indikeras av en blå prick. Referensen indikeras med en svart prick. (E) Kanin i fasthållningsdon med photic stimulator och spegelbås inställning. Ljuskällan indikeras av en vit prick. (F) Marginell öronven efter att kaninens öra har rakats och torkats med alkohol. (G) Kanin med angiokateter fasttejpad i vänster marginell öronven. Injektionspluggen indikeras med en blå prick. (H) Kanin med ansiktsmask fäst vid kapnografislangen med ett T-stycke som innehåller en enkelvägsventil. (I) Diagram över ansiktsmasken och T-biten som är kopplade till kapnografislangen. Under inspirationen kan rumsluft komma in i T-biten genom en enkelvägsventil (grön pil). Under utgångsdatumet lämnar CO2 T-biten genom att gå in i kapnografislangen (gul pil.) På grund av den lilla mängden dött utrymme behålls mycket lite CO2 i T-stycket och är i allmänhet mindre än 5 mmHg. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 5
Figur 5: Samtidig kaninVideo-EEG-EKG-Capnography-Oximetry. (A) Samtidig video-EEG-EKG inspelning av 3 kaniner. (B) Zoomad med tanke på samtidig video-EEG-EKG-inspelning från Rabbit #2. (LL: Vänster lem, RA: Höger arm, LA: Vänster arm) C)Samtidig registrering av capnografi (gul) och plethysmografi (blå). Mätningar som visar inspirerad CO2, end tidal CO2, andningshastighet, pulsfrekvens och pulsoximetri ingår i figuren. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 6
Figur 6: Kanin EKG. a)Ekg vid baslinjen. Ledningar visas i standard bipolär frontalplansledningskonfiguration och i den enpoliga konfigurationen (RA: Höger arm, LL: Vänster lem, LA: Vänster arm) med Cz-ledningen på huvudet som referens. B)För tidiga ventrikulära komplex. C)Sinus bradykardi. D)Sinus takykardi. (E) Baslinjekanin EKG-spårning med P-vågstart, P-vågtopp, P-vågslut, QRS-vågstart, QRS-vågtopp, QRS-vågslut, ST-segmenthöjd, T-vågtopp, T-vågslut märkt. (F)EKG-mätningar. Alla mätningar är i millisekunder utom hjärtfrekvens, som är i slag per minut. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 7
Figur 7: EEG-baslinje och spektralanalys. B)Spektralanalysen av EEG visar att deltavågsaktivitet är den dominerande frekvensen i alla ledningar. Delta (δ: upp till 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) vågor Alpha (α: 8 -15 Hz) vågor Beta (β: 15-32 Hz) vågor Gamma (γ: ≥ 32 Hz) vågor. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Elektrografiska data med full bandbredd förvärvades utan filter, men data visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 120 Hz. Video-EEG-EKG-inspelningar visas i kompletterande filmer 1 och 2. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 8
Bild 8: Eeg-spårning av sömnspindel och spektralanalys. A)EEG-spårning under sömnspindlar. B)Spektralanalys av EEG visar att det finns ytterligare en våg vid 12–15 Hz, vilket liknar frekvensen i samband med sömnspindlar hos människor. Delta (δ: upp till 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) vågor Alpha (α: 8 -15 Hz) vågor Beta (β: 15-32 Hz) vågor Gamma (γ: ≥ 32 Hz) vågor. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). C)Flera EEG-montage av en sömnspindel visar att de uppstår från mitten av huvudet (Cz), vilket överensstämmer med mänskliga fynd. Elektrografiska data för full bandbredd förvärvades utan filter, men data visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 59 Hz.Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 9
Figur 9: Vertex vågspårning och spektralanalys. B)Spektralanalysen av hörnvågorna visar inte någon märkbar skillnad i frekvensen av hörnvågorna. Även om detta förväntas eftersom frekvensen visuellt är mindre än 1 Hz. (C) Flera EEG-montage av hörnvågor visar att de uppstår från mitten av huvudet, vilket överensstämmer med mänskliga fynd. Elektrografiska data med full bandbredd förvärvades utan filter, men data visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 59 Hz. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10 * log10(μV2/ Hz). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 10
Figur 10:EEG-artefakter orsakade av kaninrörelser. (B) EEG under en vänster öga blinkar. CEEG under näsans rytmiska rörelse som är förknippad med förekomst av andning. (D)EEG under slickande rörelse. (E) EEG under en episod av kaninen som sträcker huvudet nedåt. (F) EEG under komplexa medvetna rörelser i hela kroppen. Video-EEG av dessa rörelser finns i kompletterande filmer 3-11. Elektrografiska data för full bandbredd förvärvades utan filter, men data visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 59 Hz.Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figure 11
Figur 11: EEG under fobisk stimulering. (A) EEG-spårning under 3 Hz photic stimulering med kaninens ögon öppna. (B) Spektralanalys av 3 Hz photic stimulering med toppar vid 3 Hz sett i occipital lederna, men inte frontalledningarna. Elektrografiska data med full bandbredd förvärvades utan filter, men data visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 59 Hz. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10 * log10(μV2/ Hz). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 12
Figur 12:EEG-spårning och spektralanalys av theta bursts. Theta bursts ses intermittent i alla EEG-leads. Frekvensen av dessa vågor är cirka 4-6 Hz. Delta (δ: upp till 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) vågor Alpha (α: 8 -15 Hz) vågor Beta (β: 15-32 Hz) vågor Gamma (γ: ≥ 32 Hz) vågor. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Elektrografiska data med full bandbredd förvärvades utan filter, men data visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 59 Hz. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10 * log10(μV2/ Hz). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 13
Figur 13:EEG-spårning och spektralanalys av stor amplitud theta brister. Stora amplitud theta bursts liknar utseende och frekvens till theta vågor, men med en större amplitud. Den snabba förändringen i amplitud gör att några av dessa vågor ser skarpare ut. Delta (δ: upp till 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) vågor Alpha (α: 8 -15 Hz) vågor Beta (β: 15-32 Hz) vågor Gamma (γ: ≥ 32 Hz) vågor. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Elektrografiska data med full bandbredd förvärvades utan filter, men data visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 59 Hz. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10 * log10(μV2/ Hz). Video-EEG-EKG inspelning visas i Kompletterande film 12. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 14
Figur 14:EEG-spårning och spektralanalys av polyspikvågor. Polyspike vågor ses intermittent och samtidigt i alla leads. Vid spektralanalys finns det flera harmoniska toppar med en grundläggande frekvens runt 6 Hz. Delta (δ: upp till 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) vågor Alpha (α: 8 -15 Hz) vågor Beta (β: 15-32 Hz) vågor Gamma (γ: ≥ 32 Hz) vågor. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Elektrografiska data med full bandbredd förvärvades utan filter, men data visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 59 Hz. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10 * log10(μV2/ Hz). Video-EEG-EKG inspelning visas i Kompletterande film 13. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 15
Figur 15:EEG-spårning och spektralanalys av polyspikvågor med låg spänning. Lågspänningspolyspikevågor liknar polyspikevågor, men har en lägre amplitud. Spektralanalysen liknar polyspikes. Delta (δ: upp till 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) vågor Alpha (α: 8 -15 Hz) vågor Beta (β: 15-32 Hz) vågor Gamma (γ: ≥ 32 Hz) vågor. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Elektrografiska data med full bandbredd förvärvades utan filter, men data visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 59 Hz. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10 * log10(μV2/ Hz). Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 16
Figur 16:EEG-spårning och spektralanalys av rytmiska gammasprängningar. Rytmiska gamma bursts i ett sprucket mönster ses tydligast i de främre lederna. På frekvensanalysen finns en extra topp som ses runt 50-55 Hz i de främre ledningarna. Delta (δ: upp till 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) vågor Alpha (α: 8 -15 Hz) vågor Beta (β: 15-32 Hz) vågor Gamma (γ: ≥ 32 Hz) vågor. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Elektrografiska data med full bandbredd förvärvades utan filter, men visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 120 Hz. Video-EEG-EKG-inspelning visas i kompletterande film 14. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 17
Figur 17:EEG-spårning och spektralanalys av postictal generaliserad EEG-dämpning. Postictal generaliserade EEG undertryckande med motsvarande frekvens histogram. Delta (δ: upp till 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) vågor Alpha (α: 8 -15 Hz) vågor Beta (β: 15-32 Hz) vågor Gamma (γ: ≥ 32 Hz) vågor. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Elektrografiska data med full bandbredd förvärvades utan filter, men data visades med lågfrekvent filter (=högpassfilter) inställt på 1 Hz och högfrekvent filter (=lågpassfilter) inställt på 59 Hz. Y-axeln är Log Power Spectral Density 10 * log10(μV2/ Hz). Video-EEG-EKG inspelning visas i Kompletterande film 15. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Figure 18
Figur 18: Sekvens av plötslig död efter anfall. En kanin upplevde plötslig död under PTZ-protokollet och dödssekvensen är detaljerad. De elektroencefalografiska manifestationerna anges i grönt. Tid noll är den kliniska änden av krampanfallet. Detta följs av post-ictal elektrocerebral tystnad (ECS.) Andningsdata visas i rött och noterar uppkomsten av apné. Elektrokardiografisk information visas i nyanser av blått. Denna kanin upplevde hjärtblock, flera takyarrhythmias, bradykardi och slutligen asystole, vilket indikeras av den svarta stjärnan. Klicka här om du vill visa en större version av den här figuren.

Tabell 1: Beslagsskala för fasthållna kaniner. Ökande beslag svårighetsgrad är associerad med alltmer ihållande och mer generaliserade epileptiska motorisk verksamhet. Videoexempel finns i kompletterande filmer 17-22. Klicka här för att ladda ner den här tabellen.

Kompletterande film 1: Baslinje kanin video-EEG-EKG inspelning med lampor på. När kaninen har placerats i restrainern blir kaninen mer avslappnad och baslinjeinspelningar kan göras. Videon visar att kaninen inte rör sig under denna inspelning. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 2: Baslinje kanin video-EEG-EKG inspelning med lampor avstängda. För att photic stimulering experiment ska utföras, lamporna i rummet måste stängas av. Att släcka lamporna i rummet påverkar inte EEG- eller EKG-registreringen nämnvärt. Viktigt är att videokameran har ett infrarött ljus så att kaninen kan ses i mörkret. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 3: Muskelartefakt från vänster ögas rörelse. Metoden som beskrivs i detta dokument kan urskilja mellan muskel artefakt och epileptiform utsläpp. Även om denna periodiska stora amplitud våg kan förväxlas med ett anfall, förekommer det samtidigt med rörelse av vänster öga och är därför mer sannolikt att orsakas av muskelaktivitet. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 4: Muskelartefakt från ett vänster öga blinkar. Video-EEG-inspelningen kan upptäcka ett öga blinka på EEG och även bestämma att det sker samtidigt med ögonknuggningen som ses på video. Ögonknlinkningen är lateraliserad till de vänstra EEG-ledningarna. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 5: Muskelartefakt från käkmuskeln. Video-EEG kan upptäcka rörelse av små muskler i huvud och nacke. Video är ovärderlig för att avgöra att denna rörelse beror på muskler istället för epileptiska utsläpp från hjärnan. Som förväntat uppstår signalen i samband med denna rörelse från occipitala leder. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 6: Muskelartefakt från slickande. EEG-spårningen visar stora rytmiska skarpa vågor som kan vara förenliga med anfallsaktivitet. Videon visar att dessa vågor orsakas av tungrörelser och inte epileptiska utsläpp. Som förväntat uppstår signalen i samband med denna rörelse från occipitala leder. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 7: Muskelartefakt från munrörelse. Nya vågor som ses i deltaområdet är förknippade med munnens rörelse. Viktigt, Detta kan särskiljas från intermittent sakta sekundärt till encefalopati genom visualisering av munnen rörelse när theta vågor visas. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 8: Muskelartefakt från huvudsväng. En stor, långsam och övergående minskning av amplitud sett i frontalledningarna är förknippad med vridning av kaninens huvud. Det är viktigt att notera att det inte finns några epileptiska utsläpp före rörelsen. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 9: Muskelartefakt från huvudförlängning. En stor, långsam och övergående ökning av amplitud ses i alla leder när kaninen lyfter huvudet. Det finns inga epileptiska utsläpp före rörelsen. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 10: Muskelartefakt från huvudflexion. En mycket stor minskning av amplitud i alla leads ses när kaninen sträcker huvudet nedåt. Det finns inga epileptiska utsläpp före rörelsen. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 11: Muskelartefakt från komplex rörelse. Medan du är i restrainern gör kaninen en komplex rörelse som involverar huvudet och hela kroppen. Detta inträffade under baslinjen registrering, innan några beslag-inducerande mediciner gavs. Denna snabbt förekommande rörelse registrerades som en hög amplitud och hög frekvens burst på EEG. Dessutom beror de rytmiska skarpa vågorna som ses i frontalledningarna på näsans rörelse, som kan ses vara synkron med vågorna på videon. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 12: Video-EEG av stor amplitud theta brister. Efter PTZ injektion visade vissa kaniner en intermittent avmattning av EEG i alla leder. Dessa onormala vågor var vanligtvis inte associerade med rörelse. Även om dessa vågor i theta-intervallet inte är typiska för anfallsaktivitet, är de förknippade med encefalopati hos människor. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 13: Video-EEG av polyspikes. Skarpa vågor kan ses omedelbart efter injektion, under ett anfall eller under den postictala perioden. Dessa fynd liknar dem som finns hos människor och är associerade med beslag verksamhet. Under polyspikerna märks också det högra örat att rycka, en fysisk manifestation av krampanfallet. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 14: Video-EEG av rytmisk gamma burst. Högfrekventa utbrott, som de som visas i videon, förekommer ofta under den postictala perioden och ibland efter subthreshold doser av PTZ. Den fysiologiska orsaken till dessa högfrekventa gamma bursts är okänd. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 15: Video-EEG av postictal generaliserade EEG undertryckande. Under den postictala perioden, särskilt efter en generaliserad tonic-kloniska beslag, finns det ofta undertryckande av EEG i alla leder. Stora amplitud avböjningar under perioden postictal visas orsakas av muskel artefakt från myoclonic jerks. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 16: Video-EEG av elektrocerebral tystnad. Den här videon visar det höga förhållandet mellan signal och brus för denna metod. Med minimal EEG-aktivitet finns det ingen uppskattande signal från EEG. Denna specificitet är viktig när man bestämmer tidpunkten för hjärndöd. Dessutom bör det noteras att det ofta finns kvarvarande hjärtfunktion efter hjärndöden har inträffat. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 17: Video-EEG av beslag skala steg 0. Anfallsskalan är utformad för att gradera svårighetsgraden av motorkrampan genom att bestämma spridningen och varaktigheten av krampanfallet. I steg 0 finns det ingen synlig beslag verksamhet, även om det kan finnas epileptiska utsläpp sett på EEG. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 18: Video-EEG av beslag skala steg 1. Steg 1 av beslagsskalan identifieras genom förekomst av ett kort partiellt anfall. I allmänhet är partiella anfall begränsade till huvudet, snarare än någon annan kroppsdel. Detta kan manifesteras som enstaka huvud jerks, en öra ryckningar eller annan kort, icke-rytmisk motorisk verksamhet i samband med epileptiska utsläpp på EEG. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 19: Video-EEG av beslag skala steg 2. Steg 2 av beslagsskalan identifieras genom ett icke-ihållande generaliserat anfall. Ofta kommer hela kroppen att genomgå en myokronisk ryck. Detta skiljer sig från senare stadier av brist på rytmicitet. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 20: Video-EEG av beslag skala steg 3. Steg 3 av anfallsskalan identifieras av ett ihållande, rytmiskt anfall som är begränsat till huvudet när det gäller motoriska manifestationer. Kaninen som visas har rytmiska ryckningar i öronen och ögonlock. Kaninen upplever en kort hel kropp myokronisk jerk men går inte vidare till rytmisk hela kroppen jerking. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 21: Video-EEG av beslag skala steg 4. Steg 4 av anfallsskalan identifieras av ett ihållande, rytmiskt anfall som involverade hela kroppen. Som kan ses i videon är kaninens kropp involverad i myoklonier medan det finns relativt lite rörelse i öron, ögon och huvud. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Kompletterande film 22: Video-EEG av beslag skala steg 5. Det sista steget i anfallsskalan om det identifieras genom närvaron av både tonic och kloniska faser av beslaget. Inledningsvis finns det oorganiserad rörelse av hela kroppen. Detta följs av toniska stadiet, sedan av kloniska stadiet av beslaget tills krampanfallet löser sig. Ibland upplever kaniner plötslig död efter detta stadium, men sällan dör de efter ett anfall av lägre svårighetsgrad. Klicka här för att ladda ner den här filmen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Denna experimentella inställning underlättar detaljerade samtidiga video-EEG-EKG-oximetry-capnography inspelningar och analyser hos kaniner, särskilt i modeller av hjärt- och/eller neuronal sjukdomar. Resultaten av denna artikel visar att denna metod kan upptäcka anfall och arytmier och differentiera dem från elektrografiska artefakter. Förväntade resultat erhölls när man gav kaniner ett prokonvulsivt medel, vilket inducerade anfall. De data som erhållits från video-EEG inspelningar kunde analyseras ytterligare för att skilja frivilliga rörelser kontra ökande svårighetsgraden av motoriska beslag och electroencephalographic avvikelser, inklusive photic körrespons, encefalopati och epileptiform utsläpp. Olika typer av epileptiform utsläpp var ytterligare karakteriserades och korrelerade med motorisk verksamhet. Analysen av EKG visade en metod som gav ett högt signal-till-brusförhållande och gjorde det möjligt att identifiera och kvantifiera varje elektrisk korrelera i hjärtcykeln. Denna metod kunde också upptäcka förekomsten av hjärt avvikelser, inklusive tidigt Ventrikulärt komplex, bradykardi, hjärtblock, takykardi, taky-arytmier och asystole. Utvecklingen av en robust metod för att ytterligare undersöka neuro-hjärtinteraktioner av multisystemsjukdomar ger ett viktigt tekniskt framsteg som är nödvändigt för att bättre förstå dessa sjukdomar. Dessutom underlättar övervakning av andningsfunktionen över tid en bättre förståelse för andningssvikt efter anfall och dess bidrag till plötslig död.

Denna uppsättning ger också ett robust system för läkemedelsstudier, såsom hjärtsäkerhetstester. Forskningsprojekt som använder dessa tekniker kan undersöka interaktionen mellan neuronala, hjärt- och andningsmanifestationer i realtid. Även om många studier har utförts på gnagare hjärtan, är resultaten i kanin hjärtat bättre för translationella studier, eftersom jon kanal uttryck, åtgärder potentiella egenskaper och EKG åtgärder liknar människor. Eftersom detta är en kliniskt använd video-EEG-EKG-uppsättning kan samma design i framtiden tillämpas på stora däggdjur, såsom grisar, hundar eller får. Dessutom kan denna inspelningsinställning användas för intrakraniell EEG-övervakning hos den fritt rörliga kaninen, vilket möjliggör mer omfattande inspelningar vid olika fysiologiska tillstånd, kring spontana neuro-hjärthändelser och före plötslig död. Dessa metoder kommer att vara ovärderliga för att belysa SUDEP: s mekanism och för att hitta nya terapier som är inriktade på att behandla sjukdomar i hjärnan och hjärtat.

Protokollet som presenteras i den här artikeln har många kritiska steg som måste följas för att producera data med ett högt signal-till-brusförhållande. Viktigt innan experimentet börjar måste kaninen säkras i fasthållningsorganet för att begränsa stora kroppsrörelser som kan leda till ryggradsskada. Alla elektroder kontrolleras för signalkvalitet. Om alla elektroder är bullriga kan referenselektroden bytas ut för att förbättra signalen. Om enstaka elektroder är bullriga, bör den elektroden skjutas djupare in i huden eller tas bort och implanteras igen. Under experimentet kan kaninernas rörelse leda till att elektroder förskjuts. Så snart som möjligt, försök att byta ut elektroderna utan att hindra kamerans sikt så att data fortfarande kan samlas in från experimentet.

En fördel med den metodik som beskrivs i denna studie är att den underlättar för prövaren att screena ett stort antal djur och är kostnadseffektiv. Det finns begränsningar i det här protokollet. Även om få studier har utförts för att specifikt undersöka den fysiologiska effekten av återhållsamhet på kaniner, fann vi att kaniner tolererade återhållsamhet extremt bra. Många studier av hörselsystemet har utförts på vakna kaniner i lätta fasthållningsanordningar. Under dessa förhållanden sitter kaniner tyst i timmar utan några tecken på stress eller obehag39. Efter att ha placerats i restrainern försöker kaniner sällan fly från restrainern. De uppvisar en hjärtfrekvens som ligger nära baslinjen och ofta somnar, vilket noteras av närvaron av sömnspindlar på EEG. Kaniner uppvisar inte visuell, hjärtfrekvens eller andra manifestationer som tyder på att de är stressade.

En framtida riktning är att utveckla ett system för telemetrisk EEG- och EKG-registrering. Detta skulle möjliggöra mer detaljerad analys under olika fysiologiska tillstånd, påvisande av spontana anfall och kaskad av neuro-hjärt förändringar före plötslig oväntad död i epilepsi (SUDEP.) På grund av tekniska begränsningar och en relativ brist på litteratur om EEG hos kaniner utvecklades den metod som presenterades först. För att anpassa denna metod till fritt rörliga kaniner skulle det kräva kontinuerlig videoövervakning, intra-hjärnskålen EEG-implantat och subkutana EKG-elektroder. Ändå skulle kronisk respiratorisk capnography inte vara genomförbart. På grund av institutionella bestämmelser (IACUC) är metoden ≤ 5-timmars inspelningar i restrainern. Hos gnagare är det vanligt att bedöma tröskeln, dynamiken och typerna av anfall med provocerande åtgärder, såsom febril, auditiv, maximal elektrochock, hyperventilation, sömnbrist och läkemedelsinduceradeanfall 16,40,41,42,43. Detta protokoll skulle göra det möjligt att testa någon av de tidigare nämnda provokativa åtgärderna.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har inget att avslöja.

Acknowledgments

Författarna erkänner att denna studie stöddes av bidrag från American Heart Association, American Epilepsy Society och SUNY Upstate Department of Pharmacology.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.9% Sodium Chloride Irrigation, USP - Flexible Container PFIZER (HOSPIRA) 7983-09 Dilutant
10cc Luer Lock syringe with 20G x 1" Needle Sur-Vet SS-10L2025 Used as a flush after drug injection
4x4 gauze sponges Fisher Scientific 22-415-469 Rolled in a tube to splint ear with angiocatheter
Apple Sauce Kirkland 897971 Vehicle for oral medications
Computer Dell Optiplex 5040 Acquisition computer
E-4031 Tocris 1808 Agent known to prolong the QT interval
ECG Electrode RhythmLink RLSND116-2.5 13mm 35-degree bent (0.4 mm diameter) subdermal pin electrodes
EEG Electrode RhythmLink RLSP513 5-twist 13mm straight (0.4mm diameter) subdermal pin electrodes
EEGLAB (2020) Swartz Center for Computational Neuroscience Open Access Can perform spectral analysis of EEG
Ethernet-to-ethernet adapter Linksys USB3G16 Adapter for connecting the camera to the computer
Euthanasia-III Solution Med-Pharmex ANADA 200-280 Contains pentobarbital sodium and phenytoin sodium, controlled substance
Foam padding Generic N/A Reduces pressure applied to the neck of small rabbits by the restrainer in order to prevent the adverse cardiorespiratory effects of neck compression
Heparin Lock Flush Medline EMZ50051240 To maintain patency of angiocatheter
IR Light Bosch EX12LED-3BD-8W Facilitates recordings in the dark
LabChart Pro (2019, Version 8.1.16) ADInstruments N/A ECG Analysis
JELCO PROTECTIV Safety I.V. Catheters, 25 gauge Smiths Medical 3060 Used to catherize marginal ear vein
MATLAB (R2019b, Update 5) MathWorks N/A Required to run EEGLAB
Microphone Sony Stereo ECM-D570P Recording of audible manifestions of seizures
Micropore Medical Tape, Paper, White 3M 1530-1 Used to secure wires and create ear splint
Natus NeuroWorks Natus LC101-8 Acquisition and review software
Pentylenetetrazol (1 - 10 mg/kg always in 1mL volume) Sigma-Aldrich 88580 Dilutions prepared in saline
Photic Stimulator Grass PS22 Stimulator to control frequency, delay, duration, intensity of the light pulses
Plastic wire organizer / bundler 12Vwire.com LM-12-100-BLK Bundle wires to cut down on noise
PS 22 Photic Stimulator Grass Instruments BZA641035 Strobe light with adjustable flash frequency, delay, and intensity
PVC pipe Generic N/A Prevents small rabbits from kicking their hind legs and causing spinal injury
Quantum Amplifier Natus 13926 Amplifier / digitizer
Quantum HeadBox Amplifier Natus 22134 64-pin breakout box
Rabbit Restrainer Plas-Labs 501-TC Various size rabbit restrainers are available. 6" x 18" x 6" in this study.
Rubber pad (booster) Generic N/A Raises small rabbits up in the restrainer to prevent neck compression
SpO2 ear clip NONIN 61000 PureSAT/SpO2
SpO2 sensor adapter NONIN 13931 XPOD PureSAT/SpO2
SRG-X120 1080p PTZ Camera with HDMI, IP & 3G-SDI Output Sony SRG-X120 Impela Camera
Terumo Sur-Vet Tuberculin Syringe 1cc 25G X 5/8" Regular Luer Sur-Vet 13882 Used to inject intravenous medications
Veterinary Injection Plug Luer Lock Sur-Vet SRIP2V Injection plug for inserting the needle for intravenous medication
Webcol Alcohol Prep, Sterile, Large, 2-ply Covidien 5110 To prepare ear vein before catheterization

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kaese, S., et al. The ECG in cardiovascular-relevant animal models of electrophysiology. Herzschrittmacherther Elektrophysiology. 24 (2), 84-91 (2013).
  2. Pogwizd, S. M., Bers, D. M. Rabbit models of heart disease. Drug Discovery Today: Disease Models. 5 (3), 185-193 (2008).
  3. O'Hara, T., Rudy, Y. Quantitative comparison of cardiac ventricular myocyte electrophysiology and response to drugs in human and nonhuman species. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 302 (5), 1023-1030 (2012).
  4. Brunner, M., et al. Mechanisms of cardiac arrhythmias and sudden death in transgenic rabbits with long QT syndrome. Journal of Clinical Investigation. 118 (6), 2246-2259 (2008).
  5. Lengyel, C., et al. Pharmacological block of the slow component of the outward delayed rectifier current (I(Ks)) fails to lengthen rabbit ventricular muscle QT(c) and action potential duration. British Journal of Pharmacology. 132 (1), 101-110 (2001).
  6. Baczko, I., Hornyik, T., Brunner, M., Koren, G., Odening, K. E. Transgenic rabbit models in proarrhythmia research. Frontiers in Pharmacology. 11, 853 (2020).
  7. Rudy, Y., et al. Systems approach to understanding electromechanical activity in the human heart: a national heart, lung, and blood institute workshop summary. Circulation. 118 (11), 1202-1211 (2008).
  8. Zhu, Y., Ai, X., Oster, R. A., Bers, D. M., Pogwizd, S. M. Sex differences in repolarization and slow delayed rectifier potassium current and their regulation by sympathetic stimulation in rabbits. Archives. 465 (6), 805-818 (2013).
  9. Nerbonne, J. M., Nichols, C. G., Schwarz, T. L., Escande, D. Genetic manipulation of cardiac K(+) channel function in mice: what have we learned, and where do we go from here. Circulation Research. 89 (11), 944-956 (2001).
  10. Eckardt, L., et al. Drug-related torsades de pointes in the isolated rabbit heart: comparison of clofilium, d,l-sotalol, and erythromycin. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 32 (3), 425-434 (1998).
  11. Baczko, I., Jost, N., Virag, L., Bosze, Z., Varro, A. Rabbit models as tools for preclinical cardiac electrophysiological safety testing: Importance of repolarization reserve. Progress on Biophysics and Molecular Biology. 121 (2), 157-168 (2016).
  12. Richig, J. W., Sleeper, M. M. Electrocardiography of Laboratory Animals. , Elsevier Inc. (2019).
  13. Edwards, A. G., Louch, W. E. Species-dependent mechanisms of cardiac arrhythmia: A cellular focus. Clinical Medicine Insights. Cardiology. 11, 1179546816686061 (2017).
  14. Salama, G., London, B. Mouse models of long QT syndrome. Journal of Physiology. 578, Pt 1 43-53 (2007).
  15. Zhang, Y., Wu, J., King, J. H., Huang, C. L., Fraser, J. A. Measurement and interpretation of electrocardiographic QT intervals in murine hearts. American Journal of Physiology. Heart and Circulation Physiology. 306 (11), 1553-1557 (2014).
  16. Auerbach, D. S., et al. Altered cardiac electrophysiology and SUDEP in a model of dravet syndrome. PLoS One. 8 (10), 15 (2013).
  17. Aiba, T., Tomaselli, G. F. Electrical remodeling in the failing heart. Current Opinion in Cardiology. 25 (1), 29-36 (2010).
  18. Auerbach, D. S., et al. Genetic biomarkers for the risk of seizures in long QT syndrome. Neurology. 87 (16), 1660-1668 (2016).
  19. Anderson, L. L., et al. Antiepileptic activity of preferential inhibitors of persistent sodium current. Epilepsia. 55 (8), 1274-1283 (2014).
  20. Johnson, J. N., et al. Identification of a possible pathogenic link between congenital long QT syndrome and epilepsy. Neurology. 72 (3), 224-231 (2009).
  21. Devinsky, O., Hesdorffer, D. C., Thurman, D. J., Lhatoo, S., Richerson, G. Sudden unexpected death in epilepsy: epidemiology, mechanisms, and prevention. Lancet Neurology. 15 (10), 1075-1088 (2016).
  22. Bagnall, R. D., et al. Exome-based analysis of cardiac arrhythmia, respiratory control, and epilepsy genes in sudden unexpected death in epilepsy. Annals in Neurology. 79 (4), 522-534 (2016).
  23. Frasier, C. R., et al. Channelopathy as a SUDEP biomarker in dravet syndrome patient-derived cardiac myocytes. Stem Cell Reports. 11 (3), 626-634 (2018).
  24. Glasscock, E. Genomic biomarkers of SUDEP in brain and heart. Epilepsy and Behavior. 38, 172-179 (2014).
  25. Olejniczak, P. Neurophysiologic basis of EEG. Journal of Clinical Neurophysiology. 23 (3), 186-189 (2006).
  26. Gastaut, H., Hunter, J. An experimental study of the mechanism of photic activation in idiopathic epilepsy. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 2 (3), 263-287 (1950).
  27. Fisher, R. S., et al. Photic- and pattern-induced seizures: A review for the Epilepsy Foundation of America Working Group. Epilepsia. 46 (9), 1426-1441 (2005).
  28. Specchio, N., et al. Diagnosing photosensitive epilepsy: fancy new versus old fashioned techniques in patients with different epileptic syndromes. Brain Development. 33 (4), 294-300 (2011).
  29. Kasteleijn-Nolst Trenite, D., et al. Methodology of photic stimulation revisited: updated European algorithm for visual stimulation in the EEG laboratory. Epilepsia. 53 (1), 16-24 (2012).
  30. Mishra, V., Gautier, N. M., Glasscock, E. Simultaneous video-EEG-ECG monitoring to identify neurocardiac dysfunction in mouse models of epilepsy. Journal of Visualized Experiments. (131), e57300 (2018).
  31. Green, J. D., Maxwell, D. S., Schindler, W. J., Stumpf, C. Rabbit EEG "theta" rhythm: Its anatomical source and relation to activity in single neurons. Journal of Neurophysiology. 23 (4), 403-420 (1960).
  32. Petersen, J., Diperri, R., Himwich, W. A. The comparative development of the EEG in rabbit, cat and dog. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 17, 557-563 (1964).
  33. Strain, G. M., Van Meter, W. G., Brockman, W. H. Elevation of seizure thresholds: a comparison of cerebellar stimulation, phenobarbital, and diphenylhydantoin. Epilepsia. 19 (5), 493-504 (1978).
  34. Cheng, Y., et al. Effectiveness of retigabine against levobupivacaine-induced central nervous system toxicity: A prospective, randomized animal study. Journal of Anesthesia. 30 (1), 109-115 (2016).
  35. Nascimento, F. A., et al. Pulmonary and cardiac pathology in sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). Epilepsy and Behavior. 73, 119-125 (2017).
  36. Buchanan, G. F. Impaired CO2-Induced Arousal in SIDS and SUDEP. Trends in Neuroscience. 42 (4), 242-250 (2019).
  37. Van Egmond, P., Binnie, C. D., Veldhuizen, R. The effect of background illumination on sensitivity to intermittent photic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 48 (5), 599-601 (1980).
  38. Harding, G. F., Fylan, F. Two visual mechanisms of photosensitivity. Epilepsia. 40 (10), 1446-1451 (1999).
  39. Kuwada, S., Stanford, T. R., Batra, R. Interaural phase-sensitive units in the inferior colliculus of the unanesthetized rabbit: effects of changing frequency. Journal of Neurophysiology. 57 (5), 1338-1360 (1987).
  40. Kalume, F., et al. Sudden unexpected death in a mouse model of Dravet syndrome. Journal of Clinical Investigation. 123 (4), 1798-1808 (2013).
  41. Xiang, C., et al. Threshold for maximal electroshock seizures (MEST) at three developmental stages in young mice. Zoology Research. 40 (3), 231-235 (2019).
  42. Ross, K. C., Coleman, J. R. Developmental and genetic audiogenic seizure models: behavior and biological substrates. Neuroscience and Biobehavior Reviews. 24 (6), 639-653 (2000).
  43. Faingold, C. L., Randall, M., Tupal, S. DBA/1 mice exhibit chronic susceptibility to audiogenic seizures followed by sudden death associated with respiratory arrest. Epilepsy and Behavior. 17 (4), 436-440 (2010).

Tags

Medicin Utgåva 169 elektroencefalogram neurologiska beslag elektrokardiogram hjärt- arytmier oximetry kapnografi apné plötslig död SUDEP kanin
Övervakning av flera system för identifiering av anfall, arytmier och apnea hos medvetna fasthållna kaniner
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bosinski, C., Wagner, K., Zhou, X.,… More

Bosinski, C., Wagner, K., Zhou, X., Liu, L., Auerbach, D. S. Multi-system Monitoring for Identification of Seizures, Arrhythmias and Apnea in Conscious Restrained Rabbits. J. Vis. Exp. (169), e62256, doi:10.3791/62256 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter