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Inducir la epilepsia postraumática en un modelo de ratón de lesión cerebral traumática difusa repetitiva

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) with Auditory Stimulation in Songbirds

Journal (Behavior)

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) with Auditory Stimulation in Songbirds

Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment

Journal (Behavior)

Two-photon Calcium Imaging in Mice Navigating a Virtual Reality Environment

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Inducir la epilepsia postraumática en un modelo de ratón de lesión cerebral traumática difusa repetitiva

Article DOI: 10.3791/60360-v

February 10th, 2020 •

Oleksii Shandra¹, Stefanie Robel^1,2,3

¹Fralin Biomedical Research Institute at Virginia Tech Carilion, ²School of Neuroscience, Virginia Tech, ³Department of Biological Sciences, Virginia Tech

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February 10th, 2020

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Este protocolo sistemático describe un nuevo modelo animal de epilepsia postraumática después de una lesión cerebral traumática leve repetitiva. La primera parte detalla los pasos para la inducción de lesiones cerebrales traumáticas usando un modelo de caída de peso modificado. La segunda parte proporciona instrucciones sobre el enfoque quirúrgico para sistemas de adquisición de datos electroencefalográficos monocanal y multicanal.

Transcript

Nuestro protocolo es el primero en detallar un modelo de ratón de epilepsia postraumática inducida por una lesión cerebral traumática leve. El uso de un modelo de lesión cerebral traumática difusa leve imita un aspecto importante de la patología de la lesión cerebral traumática humana que casi siempre tiene un componente difuso. Con el fin de desarrollar biomarcadores y tratamientos, se necesita investigación utilizando modelos que reproduzcan adecuadamente aspectos de la patología humana.

Nuestro modelo de lesión cerebral traumática también tiene el potencial de proporcionar información sobre los mecanismos que causan deterioro de la función cerebral después de una lesión cerebral traumática leve o una conmoción cerebral. Después de confirmar la falta de respuesta al reflejo del dolor, coloque el ratón sobre una almohadilla de espuma y coloque la cabeza del ratón debajo del tubo de gota de peso. Coloque un disco plano de acero inoxidable de 1,3 centímetros de diámetro y un milímetro de grosor y 880 miligramos de peso en el centro de la cabeza del animal entre los ojos y las orejas.

Retire el pasador en el tubo de caída de peso para liberar la varilla de peso de 100 gramos de una altura de 50 centímetros. Para inducir una lesión falsa en los ratones de control, retire la varilla de peso del tubo para evitar la liberación accidental del pasador durante la caída de peso. Después de la inducción de la caída de peso, coloque el animal sobre su espalda sobre una almohadilla de calentamiento cubierta con una toalla absorbente de poli forrada estéril con monitoreo hasta la recumbencia completa.

A continuación, coloque el ratón en una jaula limpia que se haya calentado en una almohadilla de calentamiento con gel de recuperación y algunas piezas de chow humedecidas durante 45 minutos. Para preparar el campo quirúrgico para la implantación de electrodos EEG, coloque un sensor de temperatura en la almohadilla y coloque el ratón lesionado cerebral anestesiado en una cortina estéril en la parte superior de la almohadilla de calentamiento en el aparato estereotáctico. Después de fijar la cabeza en su lugar con barras para los oídos, aplicar ungán lubricante en los ojos del animal y utilizar crema depilatoria para eliminar el cabello del cuero cabelludo.

Desinfectar la piel expuesta con tres hisopos alternantes de 20 segundos de solución antiséptica quirúrgica de yodo de povidona y 70%etanol en un movimiento circular. Después de extraer el cuero cabelludo, aplique pequeños hemostats en los bordes abiertos de la piel para expandir el área expuesta. A continuación, usa el bisturí para eliminar suavemente el periosteo y frotar el cráneo con peróxido de hidrógeno.

Cuando el cráneo se limpia de tejido y exhibe un aspecto blanquecino, seque el hueso con una gasa estéril o un hisopo. Para la implantación de electrodos, utilice un taladro de alta velocidad con una broca redonda de acero de 0,5 milímetros a 5.000 a 6.000 rotaciones por minuto para crear seis agujeros de rebaba para los electrodos de tornillo. Cuando todos los agujeros hayan sido perforados, coloque los seis electrodos de tornillo en los orificios de la rebaba y mezcle media cucharada de polvo de cemento dental con varias gotas de disolvente.

Utilice una espátula para agitar hasta que la mezcla de cemento dental esté pegajosa pero maleable y lo suficientemente rígida como para condensarse adecuadamente cuando se coloque sobre el cráneo del animal. Aplique el cemento sobre toda la superficie expuesta del cráneo y cada electrodo de tornillo. Después de uno a dos minutos, encienda el soldador y coloque el soporte de tres cabezales EEG en un brazo de soporte estereotáctico.

Coloque el soporte de cabeza sobre el cráneo de modo que las seis posiciones de cable coincidan con la posición del cable de cada electrodo de tornillo. Baje el dispositivo de modo que su parte ventral se apoye encima del cemento dental. Gire el cable de cada cable de cada uno de los electrodos de tornillo con el cable de cable correspondiente del soporte de cabeza, suelde cada par de alambre trenzado para una conducción de señal adecuada y utilice tijeras para recortar cualquier exceso de alambre.

Doble cada par de cables soldados alrededor del soporte de la cabeza. Cuando todos los pares se hayan doblado, cubra todo el alambre con cemento dental fresco dejando expuesta sólo la porción negra del soporte de la cabeza. Libere los hemostats que sostienen los colgajos de la piel y aplique antiséptico de clorhexidina en el área alrededor del implante para evitar infecciones.

A continuación, transfiera al animal del aparato a un equilibrio para medir el peso del animal como referencia para el monitoreo futuro antes de colocar al animal en una jaula limpia en una almohadilla de calentamiento caliente con monitoreo, gel de recuperación y algunas piezas de chow humedecidas. En esta figura, se muestra una convulsión espontánea en un ratón 97 días después de una caída de peso repetida lesión cerebral traumática registrada con un soporte de cabeza de tres EEG configurado como se muestra en este protocolo de vídeo. Aquí, se muestra una convulsión electrográfica no convulsiva espontánea registrada en un ratón 65 días después de una caída de peso repetida lesión cerebral traumática.

En esta figura, se registró una convulsión espontánea en un ratón 23 días después de una caída de peso repetida lesión cerebral traumática utilizando un soporte de cabeza EEG. El poder espectral de una convulsión típica indica que la densidad más alta está en el rango de 10 a 40 hercios con un pico a 15 hercios. Este protocolo demuestra los plazos para la aparición de convulsiones en animales después de una caída repetitiva de peso traumático lesión cerebral que demuestra la incidencia de la agrupación de convulsiones en algunos animales y enfatizando la importancia de adquirir grabaciones continuas en lugar de intermitentes.

La colocación adecuada del disco de acero, la implantación cuidadosa de los electrodos de tornillo y la soldadura cuidadosa de los cables son cruciales para un experimento exitoso a largo plazo. Después de la monitorización del EEG, los animales con lesión cerebral que desarrollan convulsiones pueden ser estratificados de aquellos que no lo hacen para el análisis posterior de sus diferencias celulares, moleculares y fisiológicas. Estratificar a los animales con epilepsia postraumática de aquellos que incurren en lesiones cerebrales traumáticas pero no desarrollan convulsiones es fundamental para el desarrollo de intervenciones y biomarcadores.

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