متزامنة الفيديو-EEG-ECG الرصد لتحديد الخلل نيوروكاردياك في نماذج الماوس من الصرع

* These authors contributed equally
JoVE Journal
Genetics

Your institution must subscribe to JoVE's Genetics section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

نقدم هنا، بروتوكول تسجيل الدماغ والقلب الإشارات الحيوية في الفئران باستخدام الفيديو المتزامنة، المخ (EEG)، وكهربيه (ECG). ونحن أيضا وصف أساليب لتحليل تسجيلات التخطيط الدماغي-ECG الناتجة للمضبوطات والتخطيط الدماغي القدرة الطيفية ووظيفة القلب وتقلب معدل ضربات القلب.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Mishra, V., Gautier, N. M., Glasscock, E. Simultaneous Video-EEG-ECG Monitoring to Identify Neurocardiac Dysfunction in Mouse Models of Epilepsy. J. Vis. Exp. (131), e57300, doi:10.3791/57300 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

في الصرع، مضبوطات يمكن أن تثير اضطرابات ضربات القلب مثل التغيرات في معدل ضربات القلب، وكتل التوصيل، أسيستوليس، وعدم انتظام ضربات القلب، التي يمكن أن تزيد خطر الوفاة المفاجئة غير المتوقعة في الصرع (سوديب). المخ (EEG) وكهربيه (ECG) أدوات التشخيص السريري المستخدمة على نطاق واسع لمراقبة الدماغ الشاذة وايقاعات القلب في المرضى. وهنا يتم وصف تقنية لتسجيل الفيديو، EEG، وتخطيط القلب في وقت واحد في الفئران لقياس السلوك والدماغ، وأنشطة القلب، على التوالي،. يستخدم أسلوب الموضحة هنا المربوطة (أي، السلكية) تسجيل التكوين الذي مسرى مزروع على رأس الماوس السلكية لمعدات تسجيل. بالمقارنة مع القياس اللاسلكية أنظمة تسجيل، الترتيب المربوطة تمتلك العديد من المزايا التقنية مثل أكبر عدد ممكن من القنوات لتسجيل EEG أو بيوبوتينتيالس أخرى؛ انخفاض تكاليف القطب؛ وأكبر تردد عرض النطاق الترددي (أي، معدل أخذ العينات) من التسجيلات. يمكن أيضا تعديل أساسيات هذه التقنية بسهولة لاستيعاب تسجيل بيوسيجنالس الأخرى، مثل الكهربائي (EMG) أو بليثيسموجرافي من أجل تقييم العضلات ونشاط الجهاز التنفسي، على التوالي. بالإضافة إلى وصف كيفية إجراء تسجيلات التخطيط الدماغي-الرسم الكهربائي للقلب، ونحن أيضا بالتفصيل أساليب لقياس البيانات الناتجة عن المضبوطات والتخطيط الدماغي القدرة الطيفية ووظيفة القلب، وتقلب معدل ضربات القلب، التي تبين لنا في تجربة مثال استخدام ماوس مع الصرع بسبب حذف الجينات Kcna1 . فيديو-EEG-ECG الرصد في نماذج الماوس من الصرع أو غيره من الأمراض العصبية يوفر أداة قوية لتحديد الخلل على مستوى الدماغ والقلب، أو تفاعلات المخ-القلب.

Introduction

المخ (EEG) وكهربيه (ECG) تقنيات قوية والمستخدمة على نطاق واسع لتقييم في فيفو الدماغ ووظيفة القلب، على التوالي. التخطيط الدماغي هو تسجيل نشاط الدماغ الكهربائية عن طريق ربط كهربائي ل فروة الرأس1. الإشارات المسجلة مع EEG غير الغازية يمثل الجهد التقلبات الناجمة عن إمكانات بوستسينابتيك ضادات والمثبطة سوماتيد الناتجة أساسا عن الخلايا العصبية الهرمية القشرية1،2. التخطيط الدماغي هو اختبار نيورودياجنوستيك الأكثر شيوعاً لتقييم وإدارة المرضى المصابين بالصرع3،4. أنها مفيدة بشكل خاص عندما تحدث نوبات الصرع دون المظاهر السلوكية التشنجية واضحة، مثل غياب النوبات أو حالة غير التشنجية ابيليبتيكوس5،6. على العكس من ذلك، غير الصرع المتعلقة بالظروف التي تؤدي إلى الحلقات التشنجية أو فقدان الوعي قد تشخص كنوبات الصرع دون رصد EEG الفيديو7. وبالإضافة إلى فائدتها في مجال الصرع، EEG كما يستخدم على نطاق واسع للكشف عن نشاط الدماغ الشاذة المرتبطة باضطرابات النوم، والاعتلال، واضطرابات الذاكرة، فضلا عن استكمال التخدير العام أثناء العمليات الجراحية2 , 8 , 9.

على النقيض من التخطيط الدماغي، تخطيط القلب (أو في بعض الأحيان يتم اختصار رسم القلب كما) هو تسجيل النشاط الكهربائي ل القلب10. اكجس تتم عادة عن طريق ربط كهربائي للأطراف أطرافهم وجدار الصدر، الذي يتيح الكشف عن التغييرات الجهد التي تولدها في عضلة القلب أثناء كل دورة قلبية للانكماش والاسترخاء10،11. تشمل مكونات الموجي ECG الابتدائي دورة القلب العادي موجه P وقيود الكمية المعقدة، وموجه T، التي تقابل أذينية depolarization و depolarization البطين البطين ريبولاريزيشن، على التوالي10، 11-رصد ECG تستخدم بشكل روتيني لتحديد عدم انتظام ضربات القلب، وعيوب نظام التوصيل القلب12. يتم تضخيمه بأهمية استخدام تخطيط القلب لتحديد عدم انتظام ضربات القلب تهدد الحياة بين مرضى الصرع، نظراً لأنهم معرضون لخطر متزايد إلى حد كبير لسكتة قلبية مفاجئة، فضلا عن الموت المفاجئ غير متوقعة في الصرع13، ،من 1415.

بالإضافة إلى تطبيقاتها السريرية، تسجيلات التخطيط الدماغي وتخطيط القلب قد أصبحت أداة لا غنى عنها لتحديد الخلل في الدماغ والقلب في نماذج الماوس من المرض. على الرغم من أن عادة هذه التسجيلات قد أجريت بشكل منفصل، هنا يصف لنا تقنية لتسجيل الفيديو، والتخطيط الدماغي، وتخطيط القلب في وقت واحد في الفئران. يستخدم الأسلوب الفيديو-EEG-ECG المتزامنة مفصلة هنا تكوين تسجيل المربوطة فيها مسرى مزروع على رأس الماوس hard-wired إلى معدات تسجيل. وتاريخيا، هذا المربوطة، أو سلكية، تكوين تم القياسية وتستخدم الأسلوب الأكثر على نطاق واسع لتسجيلات التخطيط الدماغي في الفئران؛ ومع ذلك، نظم القياس EEG اللاسلكية كما وضعت مؤخرا، وتكتسب شعبية16.

بالمقارنة مع نظم التخطيط الدماغي اللاسلكية، الترتيب المربوطة تمتلك العديد من المزايا التقنية التي قد تجعل من الأفضل الاعتماد على التطبيق المطلوب. وتشمل هذه المزايا عدد أكبر من القنوات لتسجيل EEG أو بيوبوتينتيالس أخرى؛ انخفاض تكاليف القطب؛ ديسبوسابيليتي القطب؛ أقل قابلية لإشارة الخسارة؛ وأكبر تردد عرض النطاق الترددي (أي.، معدل أخذ العينات) من تسجيلات17. القيام به بشكل صحيح، يتم تسجيل المربوطة الطريقة الموضحة هنا قادرة على توفير جودة عالية وخالية من القطع الأثرية التخطيط الدماغي وتخطيط القلب البيانات في نفس الوقت، جنبا إلى جنب مع الفيديو المقابلة للرصد السلوكي. يمكن ثم أنها ملغومة هذه البيانات التخطيط الدماغي وتخطيط القلب لتحديد العصبية، وأمراض القلب، أو شذوذ نيوروكاردياك مثل المضبوطات، تغييرات في التخطيط الدماغي السلطة الطيف، كتل التوصيل القلب (أي.، تخطي دقات القلب)، والتغييرات في تقلب معدل ضربات القلب. تثبت تطبيق هذه الأساليب الكمية في التخطيط الدماغي-تخطيط القلب، نقدم تجربة مثال بالضربة قاضية Kcna1 (-/-) باستخدام الماوس. Kcna1 الفئران -/- تفتقر إلى بوابات الجهد Kv1.1 α-مفارز ونتيجة لذلك معرض المضبوطات عفوية والخلل في القلب والوفاة قبل الأوان، مما يجعلهم نموذجا مثاليا لتقييم التخطيط الدماغي-ECG المتزامنة الضارة المرتبطة بالصرع خلل نيوروكاردياك.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

جميع الإجراءات التجريبية ينبغي أن يتم وفقا للمبادئ التوجيهية للوطنية معاهد للصحة (المعاهد الوطنية للصحة)، كما وافقت عليها "رعاية الحيوان المؤسسية" للمؤسسة الخاصة بك واستخدام اللجنة (إياكوك). ويبين الشكل 1الأدوات الجراحية الرئيسية اللازمة لهذا البروتوكول.

1. إعداد قطب كهربائي لغرس

  1. ضع نانوكونيكتور 10-مأخذ الإناث (أي، الكهربائي؛ الشكل 2 (أ)) في القبضة منضدية مع الأسلاك 10 مواجهة والسلك الأسود في الجبهة. استخدام الملقط غرامة، إضعاف أسفل السلك الأول (أسود) بالحق والسلك الثاني (تان) إلى اليسار. التالي إضعاف أسفل الأحمر، والبرتقالي، والأزرق والأرجواني الأسلاك التناوب يميناً ويساراً (الشكل 2). قطع الأسلاك الأصفر والأخضر والأبيض والرمادي في قاعدة تمسكهم.
  2. إعداد الأسلاك ECG، استخدام علامة دائمة لوضع علامات على السلك الأرجواني في سم ~3.2 و ~3.5 سم من قاعدة القطب وعلى السلك الأزرق في سم ~2.2 و ~2.5 سم (الشكل 2). إزالة مسرى من العكس وكشف خيوط الفضة بين المناطق ملحوظ بتجريد العزل على جانب واحد من الأسلاك بشفرة المبضع (الشكل 2D).
    ملاحظة: ينبغي أن يتم إلغاء الأسلاك تحت المجهر. يجب توخي الحذر لضمان لا تلف خيوط الفضة كما العزل هو كشط بعيداً.
  3. ضع مسرى مرة أخرى في العكس. إلصاق قطعة من الشريط المتصاعدة على الوجهين، بريكوت على طول وعرض القطب، إلى الجزء العلوي من الأسلاك باستخدام طبقة رقيقة من superglue.
    ملاحظة: قبل الانضمام الشريط، يمكن التأكد من أن الأسلاك يكذبون مسطحة، تخرج مباشرة للجانبين، ولا الملتوية فوق بعضها البعض.
  4. قطع الأسلاك التي ستستخدم للتخطيط الدماغي في زاوية بطول حوالي 7-9 ملم، ومع تان قليلاً على شكل V وقطع الأسلاك السوداء أقصر. لا تقطع الأسلاك التي ستستخدم لتخطيط القلب (الشكل 2E).
  5. إنشاء حزمة وتعقيم مسرى لاستخدامها في وقت لاحق.

2-إعداد الماوس لجراحة

  1. وزن الماوس. حقن جرعة 5 ملغ/كغ من والايبوبروفين تحت الجلد (الليبي). تخدير الحيوان مع حقن داخل (القائمة) "الماوس كوكتيل مخدر" تتضمن الكيتامين (80 ملغ/كغ) وإكسيلازيني (10 مغ/كغ) و Acepromazine (1 مغ/كغ).
  2. حالما يصبح تخديره من الماوس، تطبيق خط رفيع من مرهم العيون البيطرية لكل عين. استخدام ماكينة تشذيب الشعر كهربائية، حلق المناطق الصغيرة اثنين (~ 2 سم2) على كلا جانبي جذع الماوس، تناظر فيه أسلاك ECG مزروع (الشكل 3A).
    ملاحظة: ينبغي أن تقع منطقة حلق على الجانب الأيمن في موقف dorsolateral تقريبا خلف حق "الإبط" الحيوان. على الجانب الأيسر، يجب أن يكون موجوداً في منطقة حلق في اتجاه أكثر فينترولاتيرال على طول الجانب من الحيوانات، ولكن أكثر الخلفي من ناحية حلق على الجانب الأيمن (الشكل 3A) حوالي 1 سم.
  3. إزالة الشعر قص وتنظيف كل المناطق حلق بمحلول الكلورهيكسيدين.

3-ربط الكهربائي للجمجمة

  1. ضع الماوس في الموقف الذي عرضه في مرحلة مجهر تشريح وتأكيد عمق كاف للتخدير بسبب غياب منعكس تو-قرصه.
    ملاحظة: الخطوات 3.2 إلى 5.6، وينبغي أن يتم بمساعدة المجهر.
  2. عقد رئيس المطردة بين الإبهام والسبابة، غارقة جزء الفراء أسفل المركز الرأس بين الأذنين للتو وراء العينين مع مسحه القطن في الكحول (الشكل 3B).
    ملاحظة: على الرغم من أن هذه العملية ينبغي أن تتم بالأسلوب العقيم، ليس إجراء عقيمة حيث لا يكون حلق فروة الرأس ويجب معالجته الماوس أثناء الجراحة.
  3. استخدام مشرط، جعل شق خط الوسط ~ 1 سم عن طريق فروة الرأس بين الفراء افترقنا من عادل أمام الأذنين فقط بين العينين (الشكل 3د).
    1. استخدام الجانب من دون مشرط أو قضيب القطن ذات الرؤوس، بلطف كشط الغشاء المخاطي على رأس الجمجمة حتى يظهر العظام الجافة.
    2. نتف الفراء حول محيط شق تشكيل حدود رقيقة من الجلد الأصلع. بعناية إزالة أي الفراء قد سقطوا في ميدان العمليات الجراحية مع زوج من الملقط. الجاف على سطح الجمجمة بقضيب القطن ذات الرؤوس عقيمة، تطبيق ضغط لطيف لعدة ثوان إذا لزم الأمر.
  4. جعل أربع علامات في الجمجمة مع علامة دائمة معقمة في المواقع التي سيكون فيها الثقوب لدغ حفر (3E الشكل). وضع علامتي، واحدة على كل جانب من خياطة السهمي عرفت بريجما، حوالي 4 مم الأمامي والجانبي 5 مم إلى بريجما (فوق قشرة أمامي)، للأسلاك المرجعية والأرض. ضع علامتي آخر، واحدة على كل جانب من خياطة السهمي الخلفي بريجما، حوالي 2 مم الخلفي والجانبي 7 ملم إلى بريجما (فوق قشرة باريتوتيمبورال)، لاثنين من الأسلاك تسجيل EEG.
    ملاحظة: هذه ليست جراحة المناظير باستخدام الأشعة ونظرا لبعد المسافات تقريبية التي سوف تختلف باختلاف حجم الماوس. ضمان أن الثقوب توضع الآن يكفي جانبياً لتستوعب بسهولة القاعدة لزرع قطب كهربائي الذي سيتم إضافته على خط الوسط على طول خياطة السهمي (3F الشكل).
  5. استخدام حفر صغيرة عقيمة، جعل الثقوب لدغ صغيرة في كل علامة مع قليلاً حفر قطرها 0.8 ملم.
    1. يتم تطبيق ضغط لطيف أثناء الحفر لإنشاء استراحة صغيرة في كل علامة موضعية. التصفح من خلال الجمجمة بالنبض مثقاب الحفرة مع اقتراب الانتهاء، يجري التأكد من عدم تطبيق الكثير من الضغوط التي يمكن أن تؤدي إلى اختراق وإلحاق الضرر بأنسجة المخ الكامنة.
    2. بعد أن يتم حفر ثقوب جميع، مسح المنطقة نظيفة بقضيب القطن ذات الرؤوس.
  6. التمسك بمسرى إلى الجزء العلوي من الجمجمة، إزالة ورق النسخ من الشريط المتصاعدة على الوجهين على مسرى. تطبيق طبقة رقيقة من superglue على الشريط. استخدام زوج من الملقط، إزالة مسرى من العكس. توجيه أن، عند وضعه على طول خياطة السهمي، أسلاك EEG أقصر روسترال والأسلاك ECG أطول والذيلية.
    1. الالتزام مسرى الجمجمة على خياطة السهمي بين الثقوب (3F الشكل).
      ملاحظة: يجب أن تكون جافة تماما للغراء على مسرى التمسك الجمجمة. تأكد من عدم أوككلودي لدغ ثقوب في الجمجمة مع قطب كهربائي أو الغراء.
    2. بإيجاز، عقد الكهربائي في مكان لضمان التصاق الجمجمة والسماح ثم الغراء لتجف لمدة 5-10 دقائق.

4-غرس الأسلاك لتخطيط القلب

  1. قم بتدوير الماوس قليلاً على الجانب الأيمن مع إبقاء الرأس منتصبا. اتخاذ السلك ECG طويلة على الجانب الأيسر وتوسيعه أسفل الجانب من الماوس إلى منطقة حلق على الجانب الأيسر. تصور حيث سيتم وضع الأسلاك المكشوفة بمجرد أنه هو نفق تحت الجلد.
    ملاحظة: للإشارة، علامة صغيرة يمكن إجراء على الجلد مع علامة دائمة.
  2. استخدام مشرط، جعل شق ~ 1 سم في الجلد في الموقع حيث سيتم وضع الأسلاك المكشوفة. أثناء الضغط الشق مفتوحة مع الملقط أدزون، استخدام الملقط دومون لتخفيف الجلد حول الشق من النسيج الضام الكامنة لتشكيل جيب للأسلاك. بداية في موقع شق على جانب الحيوان، نفق تحت الجلد مع قطعة من أنابيب البولي إثيلين العقيمة (الذي تم إعداده بقطع عليه إلى ~ 6 سم في الطول مع طليعة مشطوب) حتى حافة مشطوفة إنهاء شق على رأسه (< c0 > الشكل 4A، ب).
  3. تغذية سلك ECG عن طريق الأنابيب استخدام الملقط دومون (الشكل 4). أثناء إزالة الأنبوب، فهم السلك الكهربائي بالملقط أدزون كما أنه يخرج الشق الأفقي. سحب سلك مشدود (الشكل 4).
  4. إصلاح السلك ECG في المكان بخياطة إلى الأنسجة تحت الجلد مع النايلون 6-0 (4E الشكل). استخدام الملقط وأصحاب إبرة هيجار أولسن، تطبيق خياطة واحدة عبر خيوط المكشوفة وخياطة آخر قبل أو بعد الجزء المكشوفة.
  5. قطع السلك الكهربائي حوالي 2-3 ملم في الماضي خياطة الماضي وشد النهاية إلى الجيب الجلد التي شكلت سابقا. سحب الجانبين من الشق معا والوثيق مع مقطع جرح تطبيق استخدام أصحاب إبرة كريلي الخشبية (الشكل 4F).
  6. إيقاف الماوس بحيث يشير الآنف في الاتجاه المعاكس. مع رئيس لا يزال في موقف المعرضة تستقيم، قم بتدوير الماوس قليلاً على جانبها الأيسر.
  7. كرر الخطوات المذكورة أعلاه لوضع الأسلاك الرسم الكهربائي للقلب كونترالاتيرال.
    ملاحظة: لتقريب رائد ECG الثاني تسجيل التكوين، ECG حق الأسلاك ينبغي أن توضع قليلاً أكثر الظهرية والامامي من الأسلاك الرسم الكهربائي للقلب الأيسر، الذي ينبغي أن يكون أكثر قليلاً البطني والخلفي.

5-غرس الأسلاك للتخطيط الدماغي

  1. لزرع الأسلاك للتخطيط الدماغي، ضع الماوس ثابتاً في موقف المعرضة باستمرار شق فروة الرأس المفتوحة مع الإبهام وسبابة اليد غير المهيمنة.
  2. مع الملقط، قم بإزالة أي الفراء أنه قد تم انتشال تحت الجلد بالأنابيب. إذا لزم الأمر، جاف الجمجمة مرة أخرى مع قضيب القطن ذات الرؤوس. استخدام الملقط دومون، يستخرج بعناية وإزالة أي الحطام أو الجلطات الدموية التي قد جمعت في الثقوب لدغ.
  3. بدءاً من الحفرة الأكثر الأمامي على جانب واحد، ثني الأسلاك التي الأقرب إلى تلك الحفرة حيث أن وضعه مباشرة فوق الحفرة ولكن لم يتم بعد إدراج. فهم الطرف الأدنى من الأسلاك وإطعام أفقياً قدر الإمكان في الحفرة حتى ~ 2-3 مم السلك تحت الجمجمة (الشكل 5A).
    ملاحظة: ينبغي أن تقع الأسلاك أفقياً بين سطح الدماغ والجمجمة. وينبغي أن أسعد الأسلاك لا الدماغ.
  4. مع نهاية السلك آمنة في الحفرة، بلطف إضعاف أسفل الجزء المتبقي من السلك حيث أن تقع شقة ضد الجمجمة.
  5. تستمر بنفس الطريقة مع السلك الخلفي على نفس الجانب. كرر الأسلاك الأمامي والخلفي على الجانب الآخر (الشكل 5 (ب)).
    ملاحظة: يرد التكوين الأسلاك في الشكل 5.

6-إغلاق شق الرأس مع الأسمنت الأسنان

  1. يخلط المجارف اثنين من مسحوق بوليكاربوكسيلاتي ~ 5 قطرات سائل بوليكاربوكسيلاتي. يقلب الخليط مع مسواك لجعل عجينة مع اللزوجة المطلوبة.
    ملاحظة: اللاحقة 6.2 إلى 6.4 يجب تنفيذ الخطوات بسرعة منذ أن يجف الأسمنت الأسنان داخل 1 دقيقة بعد الاختلاط.
  2. التقاط قطره كبيرة من عجينة الأسمنت مع المسواك وتطبيقه حول قاعدة القطب تبدأ كودالي (الشكل 6A). تواصل حول مسرى السماح للإسمنت بالتنقيط عبر الأسلاك تشكل غطاء حول عملية الزرع (الشكل 6B).
  3. استخدام الملقط دومون، سحب الفراء على حواف الشق أكثر من غطاء الأسمنت واضغط معا، مع الحرص على عدم الإخلال بالأسلاك مزروع تحت. اضغط الفراء يصل إلى الأسمنت للمساعدة في إغلاق.
  4. ختم شق بين العينين بالترابط والفراء مع الأسمنت الأسنان (الشكل 6).

7-مساعدة الإنعاش بعد الجراحة

  1. ضع الماوس في قفص فارغ على لوح حرارة المتداولة. رصد الماوس حتى يستعيد وعيه ويمكن الحفاظ على ريكومبينسي القصية.
  2. بوستسورجيكالي، وضع البيت الماوس منفردة في قفص مع الأغذية الكريات وجل ترطيب على أرضية القفص. أعلى القفص مع غطاء الصغرى-المعزل.
  3. في 24 ساعة بعد جراحة، حقن (الليبي) الماوس مع 5 ملغ/كغ والايبوبروفين.
  4. تسمح ≥ ح 48 من الانتعاش بعد الجراحة قبل التسجيل.

8-تسجيل إشارات EEG-ECG من ماوس المربوطة

  1. وعقب الانتعاش، نقل الماوس مزروع إلى دائرة تسجيل مع الجدران شفافة لتيسير رصد الفيديو. للحبل (أي، "توصيل") الماوس (الشكل 7 أ)، بلطف ولكن بحزم أمسك الماوس في يد واحدة أثناء استخدام اليد الأخرى لإدراج نانوكونيكتور 10-دبوس (الذكور) مع دليل وظيفة إلى المآخذ زرع قطب كهربائي EEG ECG (أنثى) على رأس الماوس.
  2. تأمين الأسلاك فوق الدائرة باستخدام قضيب دعم، وضمان وجود فترة سماح كافية في سلك للسماح بالماوس للتحرك بحرية ولكن ليس كثيرا أن الأسلاك يتم سحب أرض الدائرة.
  3. الاتصال الأسلاك من نانوكونيكتور 10 دبوس وحدة واجهة الحصول على إشارة اتصال الكمبيوتر مع تسجيل كما هو مبين في الشكل 7Bفيديو متزامن.
  4. تعيين معدلات أخذ العينات للتسجيل أن يكون ≥ 2 كيلو هرتز لتخطيط القلب و ≥ 500 هرتز للتخطيط الدماغي (أي، مرتين على الأقل تردد أن أحد مهتمة بدراسة).
  5. للحصول على العرض الأمثل لآثار الإشارات، تطبيق عوامل التصفية التالية كما فعلت سابقا18: عامل تصفية الشق 60 هرتز لجميع البيانات وعامل تصفية فرقة عالية تمرير 75 هرتز منخفضة-و 0.3-هرتز للتخطيط الدماغي وعامل تصفية عالية تمرير 3-هرتز لتخطيط القلب.
  6. تسجيل الفيديو المتزامنة والتخطيط الدماغي-ECG (الشكل 7)، وحفظ البيانات الرقمية لتحليلات دون اتصال مع برامج معالجة الإشارات.
  7. بمجرد إكمال التسجيلات، بعناية unhook الماوس وإعادته إلى قفصة المنزل.

9-تحليل تسجيلات التخطيط الدماغي

  1. إجراء التحليل الكمي الاستيلاء.
    1. افحص بصريا تسجيل EEG كامل يدوياً تحديد الحلقات الاستيلاء، يعرف عالية السعة (مرتين على الأقل الأساس)، في هذا النموذج الإيقاعي تصريفات اليكتروجرافيك دائم أكبر من 5 s (الشكل 8 أ). بحث الفيديو الذي يتوافق مع المضبوطات اليكتروجرافيك لتحديد السلوكيات المرتبطة بالاستيلاء.
    2. لحساب تردد الاستيلاء (مضبوطات/h)، تقسيم عدد المضبوطات بالعدد الإجمالي لساعات التسجيل.
    3. لحساب مدة الحجز، قياس الوقت المنقضي منذ البداية للاستيلاء على اليكتروجرافيك حتى وقف التشويك (الشكل 8 أ).
    4. لحساب عبء الاستيلاء، ويعرف الوقت الذي يقضيه الاستيلاء على كل ساعة، مجموع المدد الاستيلاء والقسمة ساعات التسجيل الإجمالي.
  2. القيام بتحليل القدرة الطيفية لما قبل وما بعد ictal EEG.
    1. حدد 30-دقيقة (أو أي دولة أخرى المدة الزمنية المطلوبة) الجزء المحيطة ictal EEG البيانات تتمحور حول الحلقة الاستيلاء لفحصها. تصدير البيانات الخام (مع إزالة إعدادات التصفية) كملف بيانات ASCII أو بعض أخرى ملف نوع متوافق مع البرمجيات الطيف السلطة.
    2. تحويل ملف ASCII إلى ملف نصي باستخدام تطبيق محرر نص بسيط.
    3. فتح الملف النصي الناتج من الجزء المتعلق بالتخطيط الدماغي في البرمجيات الطيف السلطة وتحديد الإعدادات التالية: "تجاهل الأسطر غير رقمية"؛ "فاصلة كمحدد البيانات"؛ و 1000 هرتز الافتراضي معدل أخذ العينات.
    4. بمجرد إشارة التخطيط الدماغي يظهر في البرنامج الطيف السلطة في قناة كل منها، انقر فوق القائمة المنسدلة قناة وحدد "عامل التصفية الرقمية." تطبيق مرشحات تمرير الفرقة الرقمية المقابلة للنطاق الترددي المطلوب يتم تحليلها.
    5. فتح "عرض الطيف" من لوحة القائمة، حدد التخطيط الدماغي عرض القناة الملائمة يتم تحليلها، وثم انقر فوق "إعدادات". تحت "إعدادات"، حدد المعلمات التالية الطيفية وانقر فوق "إغلاق" لتوليد الطيفية (الشكل 8): "حجم الاتحاد الفرنسي للتنس": 8192، إطار البيانات: ولش، تداخل النافذة: 93.75%، "وضع العرض": كثافة الطاقة، الألوان الطيفية: قوس قزح، لا. الألوان: 64، مديرية الأمن العام في المتوسط: إزالة صفر 1، تردد المكون: التحقق ك "على".
    6. ضبط مقياس قياس الألوان حسب الحاجة للتصور الأمثل الطيفية.
    7. فتح "إدارة تحليل" من لوحة القائمة. انقر فوق "+ تحليل جديد" لإنشاء تحليلين (1 تحليل والتحليل 2)، التي سوف تقابل قطاعات التخطيط الدماغي ما قبل وما بعد إيكتال يتم تحليلها. تحديد الجزء المطلوب قبل وبعد إيكتال على الطيفية وإقرانها بتحليل 1 و 2 تحليل، على التوالي.
      ملاحظة: ينبغي أن تعتبر بيانات التخطيط الدماغي فقط دون ضجيج والتحف وفترات من تسجيلات التخطيط الدماغي مع القطع الأثرية الهامة ينبغي إزالتها من التحليل.
    8. حالما يتم إنشاء فئات التحليل، فتح "لوحة عرض البيانات" من لوحة القائمة. انقر فوق التخطيط الدماغي القناة الملائمة لفتح القائمة "لوحة بيانات العمود" الإعداد لهذه القناة.
    9. بيانات لوحة العمود "برنامج الإعداد"، حدد الخيار "الطيف"، ثم حدد "النسبة المئوية إجمالي الطاقة."
    10. بيانات لوحة العمود "برنامج الإعداد"، انقر فوق "خيارات" وحدد نطاق التردد لفحصها. انقر فوق "موافق" في "خيارات لوحة بيانات الطيف" وفي "إعداد عمود بيانات لوحة"، وسوف تظهر قوة النسبة المئوية (%) لنطاق التردد المحدد في "طريقة عرض لوحة البيانات" للجزء المحدد التحليل (تحليل 1 أو 2 تحليل) كما هو محدد في " إدارة التحليل. "
      ملاحظة: % الطاقة، أو القوة النسبية، لكل فرقة عن كنسبة مئوية من مجموع القدرة الطيفية ضمن نطاق التردد المحدد.
    11. كرر الخطوة السابقة لكل نطاق التردد يتم تحليلها.
      ملاحظة: كثيرا ما تستخدم النطاقات الترددية التخطيط الدماغي الرئيسية الخمسة تشمل18: δ-باند = 0.5-3 هرتز،--باند = 3.5-7 هرتز، α-الفرقة = 8-12 هرتز، β-الفرقة = 13-20 هرتز، والفرقة γ = 21-50 هرتز.

10-تحليل تسجيلات ECG

  1. قياس دقات القلب تم تخطيها.
    1. افحص بصريا تسجيل تخطيط القلب كامل يدوياً تحديد دقات القلب تم تخطيها، يعرف إطالة فترة RR تساوي الفاصل ≥ 1.5 مرات سابقة R-R، الذي كثيرا ما يرتبط مع جدول إرشادي موجه ف غير أجرى من بي كتلة التوصيل (الشكل 9 ألف).
    2. لحساب تواتر دقات القلب تم تخطي كل ساعة، قسمة العدد الإجمالي ليدق المتخطاة أثناء الدورة تسجيل المدة الإجمالية لتسجيل ساعات.
  2. إجراء تحليل التباين (HRV) معدل ضربات القلب.
    1. في البرنامج الحصول على البيانات، قم بتغيير إعدادات التسجيل إلى عصر 1 للقناة ECG. إنشاء شرائح محلل للتسجيلات ECG: الجزء ECG 5-دقيقة واحدة كل 3 ساعات أثناء فترة الضوء-المرحلة 12 ساعة، لما مجموعة 4 شرائح.
      ملاحظة: ينبغي أن تكون التسجيلات ECG المختارة للتحليل أثناء أوقات عندما ثابتة الحيوان وخالية من القطع الأثرية حركة البيانات.
    2. إنشاء جدول بيانات قيم الفاصل الزمني R-R من تخطيط القلب المحدد الذي تم تحليله الشرائح بواسطة النقر فوق "حفظ البيانات المشتقة المحللة." استعراض جدول البيانات لأي فقدان البيانات أو البيانات التالفة وإزالة جميع القيم العددية الأخرى ما عدا البيانات الفاصل الزمني R-R. احفظ هذا تعديل جدول بيانات كملف نص عند تحديد الخيار "علامة التبويب بفواصل."
    3. فتح الملف النصي كملف ASCII مخصصة في برنامج HRV، تحديد الخيارات التالية: عدد الأسطر رأس: 0، "فاصل الأعمدة": التبويب/نوع البيانات الفضائية،: RR، عمود البيانات: 1، وحدات البيانات: مرض التصلب العصبي المتعدد، وعمود مؤشر الوقت: بلا.
    4. في المقطع تفضيلات من القائمة، اضبط الخيارات كما هو مفصل أدناه.
      1. تعيين خيارات التحليل كما ذكر. R-R الفاصل الزمني ديتريندينج، أسلوب ديتريندينج: بريورس سموثن، تجانس المعلمة: 500, HRV تردد عصابات19، الترددات المنخفضة جداً: 0-0.15 هرتز، منخفضة التردد: 0.15-1.5 هرتز وعالية التردد: 1.5-5 هرتز
      2. تعيين إعدادات متقدمة كما ذكر. خيارات تقدير الطيف، سلسلة الاستيفاء RR: 20 هرتز، يشير في مجال التردد: 500 نقطة/هرتز، الاتحاد الفرنسي للتنس الطيف باستخدام أساليب فيلكس بيريودوجرام، عرض النافذة: 32s، وتداخل النافذة: 50%
    5. قم بتشغيل تحليل هريفنا لتوليد قيم تحليل المجال الوقت يعني RR, RR STD (أي، سدنن), رمسد والتردد المجال تحليل قيم للطاقة ذات التردد العالي والطاقة LF ونسبة الطاقة LF/التردد. إذا رغبت في ذلك، حفظ النتائج كملف PDF.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

لشرح كيفية تحليل البيانات من تسجيلات التخطيط الدماغي-ECG لتحديد التشوهات نيوروكاردياك، يتم إظهار النتائج لتسجيل EEG-ECG 24-ح Kcna1/ الماوس (2 أشهر من العمر). هذه الحيوانات المسخ، الذي يتم إجراء هندسة عكسية إلى الافتقار إلى بوابات الجهد Kv1.1 α-مفارز مرمزة بواسطة الجين Kcna1 ، نموذج وراثية المستخدمة بشكل متكرر للصرع نظراً لأنها تظهر بداية النشاط موثوقة وكثرة مصادرة منشط رمعي المعمم في حوالي 2-3 أسابيع من العمر20. بالإضافة إلى مضبوطات عفوية، Kcna1/ الفئران أيضا يحمل الوفاة المبكرة يتزامن مع بداية الصرع، فضلا عن إينتيريكتال والمرتبطة بالاستيلاء على خلل القلب21، 22. ولذلك، Kcna1/ الفئران أيضا كثيرا ما تستخدم لدراسة العمليات الفيزيولوجية المرضية المحتملة الكامنة وراء الوفاة المفاجئة غير متوقعة في الصرع (سوديب)، السبب الرئيسي للمتصلة بالصرع وفيات، والتي يعتقد أنها تنطوي على اعتقال القلبية المتعلقة بمصادرة، اعتبارا من بعد، غير مفهومة آليات23.

في هذه التجربة، أظهر عنصر التخطيط الدماغي في التسجيلات من Kcna1/ الماوس مضبوطات العفوية المتكررة التي يتم مراقبتها عادة سبايك كبيرة أولى بداية الاستيلاء متبوعاً بالجهد قصيرة الاكتئاب، والانتقال إلى عالية السعة النتوءات وتنتهي في انفجار أنماط قمع (الشكل 8 أ). باستخدام الفيديو المسجلة في نفس الوقت، تم العثور على هذه المضبوطات اليكتروجرافيك ليتزامن مع السلوكيات مثل الاستيلاء، تميزت رمع تربية وفوريليمب التي تطورت لاحقاً إلى كامل الجسم منشط رمعي التشنجات. من المذكرة، واحدة من المزايا الرئيسية للتخطيط الدماغي هو القدرة على التعرف على المضبوطات اليكتروجرافيك "الصامتة" التي لا ترتبط بسلوكيات واضحة، بمعنى أنها ستفتقده بمراقب التهديف المضبوطات على أساس السلوك وحدها. التقدير الكمي لحالات الاستيلاء في هذا خاصة Kcna1/ الماوس كشفت المضبوطات 15 أثناء فترة تسجيل 24-ح (8B الشكل). وبلغ متوسط مدة هذه المضبوطات ~ 60 s، تتراوح من حوالي 15-105 s (8B الشكل). وللتدليل على تحليل كثافة الطاقة الطيفية النسبي لفترة ما قبل وما بعد ictal، اختير حجز لمدة 80-s للتقييم باستخدام البرمجيات الطيف السلطة والطيفية المحيطة ictal ولدت (الشكل 8). تم زيادة قوة الطيفي النسبي بعد ictal الترددية دلتا ب ~ 50 في المائة مقارنة بخط الأساس قبل إيكتال (الشكل 8). وبالإضافة إلى ذلك، أظهرت القوة النسبية بعد ictal للأخرى أعلى التخطيط الدماغي نطاقات التردد يقابلها انخفاض مقارنة بفترة ما قبل إيكتال (الشكل 8). الزيادة في قوة دلتا بعد ictal، والانخفاضات في السلطة بعد انتهاء إيكتال من الفرق الأخرى إرشادية للتخطيط الدماغي تباطؤ، سمة من سمات المضبوطات طويلة وحادة في هذا النموذج18.

تحليل مكون تخطيط القلب للتسجيل من Kcna1/ الماوس، عدد دقات القلب تخطي إينتيريكتال كان يعول يدوياً كما هو موضح أعلاه. وكان تواتر دقات القلب تم تخطيها في هذه Kcna1/ الماوس 5.84/ح (الجدول 1)، الذي > زيادة 5 إضعاف مقارنة بوزن الفئران في أعمالنا السابقة الدراسات18،21. في تخطيط القلب من Kcna1/ الفئران، يحمل دقات القلب تخطي غالباً موجه ف أن لم يتبع بقيود الكمية معقدة، كما هو مبين في الشكل 9 ألف، مما يشير إلى بي (AV) كتلة توصيل21. المقبل، باستخدام البرمجيات HRV، وقد تم تحليل HRV توفير قدر من تأثير على الجهاز العصبي اللاإرادي في وظيفة القلب في هذا الحيوان. حسبت الوقت التدابير التالية المجال HRV Kcna1/ الماوس: الانحراف المعياري للفواصل للفوز للفوز (سدنن)، وفهرس مجموع التغير اللاإرادي؛ وساحة يعني الجذر المتعاقبة للفوز بفوز الاختلافات (رمسد)، وفهرس للهجة الجهاز السمبتاوي. 24 استخدام إشارة اقتناء المولدة بواسطة البرمجيات R-R الفاصل الزمني للقيم ل Kcna1/ الماوس (9B الشكل)، البرنامج HRV يحسب معدل ضربات القلب من 737 نبضة في الدقيقة (الجدول 1) ، وهي مماثلة لوزن الفئران في أعمالنا الدراسات السابقة18. وحسبت قيم سدنن ورمسد أن 2.4 ms و 3.2 مرض التصلب العصبي المتعدد، على التوالي (الجدول 1)، الذي يتم حول 2-إلى 3-إضعاف أعلى من عادي WT الفأر18. الوقت مرتفعة المجال HRV التدابير في هذا Kcna1/ الماوس تشير إلى ازدياد نغمة الجهاز السمبتاوي، مما يوحي بالتحكم اللاإرادي غير طبيعي للقلب. بعد ذلك، استخدمنا HRV البرمجيات لحساب القيم التالية من HRV في المجال التردد، وهي ملخصة في الجدول 1: نسبة الطاقة الترددات المنخفضة (LF)؛ نسبة الطاقة عالية التردد (HF)؛ وأن نسبة LF/التردد. مكونات HF يعتقد أن تعكس تعديل الجهاز السمبتاوي، بينما يعتقد أن عناصر القوات اللبنانية لتعكس تأثير مزيج من تعاطف والجهاز السمبتاوي25. نسبة LF/التردد يستخدم لالتقاط التوازن النسبي من نشاط الجهاز السمبتاوي ومتعاطفة.

وأخيراً، بالإضافة إلى اشتقاق مقاييس كمية من اختلال وظيفي في العصبية وأمراض القلب، تسجيلات التخطيط الدماغي-تخطيط القلب يمكن أيضا أن تحلل نوعيا للعلاقة الزمنية بين شذوذ التخطيط الدماغي وتخطيط القلب لتحديد الخلل المحتمل في نيوروكاردياك ، كما فعل سابقا21،26. على سبيل المثال، عند تحديد المضبوطات أو تصريفات صرعية إينتيريكتال في التخطيط الدماغي، يمكن أن تفقد ECG المقابلة لتشوهات القلب، مثل كتل التوصيل أو عدم انتظام ضربات القلب، التي قد أثارت قبل نشاط المخ الصرع. في Kcna1/ الفئران، استحضار المضبوطات في بعض الأحيان بطء القلب أو توقف الانقباض التي يمكن التقدم إلى الفتك21،22. في نموذج آخر من الصرع، تحدث Kcnq1 متحولة الماوس وكتل التوصيل وأسيستوليس التزامن مع إينتيريكتال EEG التصريف، مما يوحي بأنها نتيجة ل التفاعل بين نيوروكاردياك المرضية26. وبالتالي، توفر التسجيلات المتزامنة التخطيط الدماغي وتخطيط القلب صورة أكثر اكتمالا للتفاعل بين الدماغ والقلب، والذي يكتسي أهمية خاصة في الصرع حيث يمكن استحضار المضبوطات خلل القلب يمكن أن تكون مميتة.

Figure 1
رقم 1. الأدوات الجراحية اللازمة للإجراء. (1) بليد الجراحية #15؛ (2) دون مشرط مقبض #3؛ (3) أدسون ملقط؛ حامل الإبرة أولسن-حجار (4) ؛ (5) غرامة مقص؛ ملقط دومون #7 (6) ؛ (7) الجرح ميشال مقاطع؛ حامل الإبرة كريل الخشبية (8) ؛ (9) الحفر الصغيرة مع بت 0.8 ملم؛ (10) المتقلب الكهربائية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2. إعداد مسرى لغرس. (أ) مثال نانوكونيكتور 10-مأخذ الإناث (أي القطب). (ب) مطوية في القبضة منضدية مع الأسلاك ليتم زرعها للتخطيط الدماغي وتخطيط القلب الكهربائي إلى أسفل. يتم الإشارة إلى ألوان الأسلاك. سيتم قطع الأسلاك المتبقية، الذي أشار إلى أعلى،. اقحم يظهر عرض مكبرة للأسلاك الخروج من مسرى. (ج) وسم السلك ECG الأزرق للإشارة إلى مكان علامات إيقاف العزل. (د) استخدام شفرة المبضع لتجريد إيقاف العزل الأسلاك الكشف عن خيوط الفضة داخل. (ه) أسلاك التكوين النهائي القطب مستعدة، يظهر التخطيط الدماغي المشذبة والأسلاك ECG جردت مع الشريط تصاعد التقيد بالأعلى. يظهر اقحم عرض تضخيم الشريط المتصاعدة والأسلاك الخروج من مسرى. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3. مرفق الجراحية القطب في الجمجمة. (أ) مثال للماوس مع الجانبين حلق (المشار إليه بواسطة الأسهم) لتخطيط القلب بأسلاك غرس. (ب) فراق من الفراء بين عيون وآذان جعل مسار لشق. (ج) استخدام مشرط لشق فروة الرأس. (د) شق فروة الرأس. (ﻫ) مثال العلامات الأربعة في الجمجمة المستخدمة للإشارة إلى مواقع الحفر. (و) موضع القطب في الجمجمة بعد حفر ثقوب لدغ. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4. نفق وغرس الأسلاك ECG. (أ) مثال على أنبوب بولي إيثيلين تم قص إلى حوالي 6 سم ومشطوف على نهاية واحدة لتسهيل اتصال نفقي تحت الجلد. (ب) النفقي تحت الجلد مع أنبوب بولي إيثيلين ابتداء من موقع الشق الأفقي. (ج) تغذية السلك ECG من مسرى على رأسه من خلال الأنبوب. (د) سحب السلك مشدود بعد إزالة الأنبوب. (ه) تطبيق خياطة جزء مكشوف الأغلفة الأسلاك ECG أنه عقد في مكان في الأنسجة الكامنة. (و) إغلاق شق الجانب مع مقطع جرح. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الرقم 5. غرس أسلاك EEG. (أ) استيعاب التخطيط الدماغي السلك الأحمر وتغذي أفقياً مع لدغ ثقب في الجمجمة، الموضع التالي الأسود أرضية سلك. (ب) التكوين النهائي نانوكونيكتور والأسلاك بعد زرع. أسلاك الموضع (ج) إظهار التخطيطي EEG الثنائية وتخطيط القلب، فضلا عن إشارة (المرجع) وأسلاك الأرضي (GND). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
الشكل 6. إغلاق شق الرأس. (أ) تطبيق الأسمنت الأسنان حول قاعدة القطب تبدأ كودالي وتسير روسترالي. (ب) مثال على غطاء الأسمنت الأسنان المحيطة بأكمله نانوكونيكتور والأسلاك، مباشرة قبل الإغلاق النهائي للشق. (ج) مثال لشق مختومة النهائي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 7
رقم 7. تسجيل إشارات EEG-ECG الفيديو. (أ) مثال على فأرة الحاسوب المربوطة أثناء تسجيل. (ب) التخطيطي عرض التكوين المعدات للنظام في فيفو تسجيل الفيديو-EEG-ECG المربوطة. هو ملحوم الأسلاك من 10 دبوس نانوكونيكتور ذكور، التي يتم توصيل نانوكونيكتور الإناث مزروع في الجمجمة، كابلات الإناث 1.5 ملم التي ترتبط بواجهة 12-قناة معزولة بيو-إمكانات جراب. ويرتبط هذا جراب ثم بكبل وصلة مسلسل لوحدة اتصالات رقمية (DCOM)، الذي نقل رقمنة البيانات للحصول على إشارة وحدة واجهة (ACQ) متصل بجهاز كمبيوتر سطح مكتب مع برنامج اقتناء البيانات. أيضا في نفس الوقت اكتسبت فيديو باستخدام كاميرا فيديو شبكة المتمركزة خارج والمناطق المجاورة لها إلى القفص. ويرتبط الكاميرا بالكمبيوتر عبر قوة عبر محول إيثرنت ذكي. (ج) آثار ممثل نموذجي التخطيط الدماغي وتخطيط القلب إشارة تطبيق بيانات مع عوامل التصفية التالية: الدرجة 60 هرتز، 75 هرتز هرتز منخفضة و 0.3 عالية تمرير الفرقة مرشحات للتخطيط الدماغي؛ وعامل تصفية عالية تمرير 3-هرتز لتخطيط القلب. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 8
الرقم 8. تحليل إشارات EEG. (أ) "التخطيط الدماغي" تتبع عرض نوبة عفوية ممثل في Kcna1/ الماوس. (ب) الأرض المدد الزمنية للاستيلاء على كل لوحظت خلال الدورة 24-ح التسجيل في Kcna1/ الماوس. وتناظر القضبان ± متوسط الانحراف المعياري. (ج) المناطق المحيطة إيكتال الطيفية توضح كثافة التردد والطاقة قبل وأثناء وبعد الاستيلاء على الممثل. (د) مقارنة بين القوة النسبية في كل نطاق التردد EEG خلال فترتي ما قبل وما بعد إيكتال يكشف عن زيادة في قوة دلتا النسبي ويتناقص في ثيتا، ألفا وبيتا وغاما السلطة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 9
الرقم 9. تحليل إشارات تخطيط القلب- (أ) نموذج تخطيط القلب تتبع من Kcna1/ الماوس يظهر إيقاع الجيوب الأنفية طبيعية تسبق كتلة توصيل بي، الذي يظهر كموجة ف أن لم يتبع بقيود الكمية المعقدة. تتم تسمية موجه P وقيود الكمية المعقدة، والفاصل الزمني R-R للرجوع إليها. (ب) مؤامرة ممثل بسلسلة الفاصل الزمني R-R التي تم الحصول عليها من تسجيل تخطيط القلب Kcna1/ الماوس تظهر التقلبات في الوقت بين يدق. ويبين الخط الأحمر منخفضة التردد مكونات الاتجاه التي تحصل على إزالتها من سلسلة الفاصل الزمني R-R عقب ديتريندينج. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

تخطي دقات القلب/h تقلب معدل ضربات القلب (HRV)
مجال الوقت مجال التردد
الموارد البشرية سدنن رمسد LF HF نسبة LF/HF
(نبضة في الدقيقة) (مللي ثانية) (مللي ثانية) (%) (%)
5.84 736.8 2.4 3.2 52.27 46.38 1.127

الجدول 1- التحديد الكمي لتخطي القلب يدق، معدل ضربات القلب (HR)، وتقلب معدل ضربات القلب (HRV) في Kcna1/ الماوس. يتم إعطاء الوقت التدابير التالية المجال HRV: الانحراف المعياري من فوز إلى فوز الفواصل (سدنن) وجذر متوسط مربع الخلافات فوز إلى فوز متتالية (رمسد). في مجال التردد، يتم إظهار HRV التدابير التالية: التردد المنخفض الطاقة النسبة المئوية (LF %)؛ ونسبة الطاقة عالية التردد (HF ٪)؛ ونسبة الطاقة ذات التردد المنخفض للطاقة عالية التردد (LF/HF نسبة).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

للحصول على تسجيلات التخطيط الدماغي-ECG عالية الجودة خالية من القطع الأثرية، ينبغي اتخاذ كل الاحتياطات للحيلولة دون تدهور أو تفكك القطب مزروع والأسلاك. كما زرع رأس EEG تصبح فضفاضة، سوف تتحلل اتصالات سلكية مع الدماغ مما يؤدي إلى انخفاض إشارة ستريك. يزرع فضفاضة أو سلك سوء الاتصالات يمكن أيضا أن يسبب تشويها للإشارات الكهربائية، إدخال حركة القطع الأثرية والضوضاء الخلفية للتسجيلات. لمنع تخفيف محتمل لزرع الرأس، تطبيق كمية سخية من الأسمنت الأسنان حول قاعدة عملية الزرع عند إغلاق شق فروة الرأس لضمان القوة القصوى والالتصاق. ينبغي الحرص أيضا على ضمان الإزالة الكاملة للفراء من الجمجمة، ونظرا لمخلفات الفراء يمكن أن يسبب التهاب بعد الجراحة مما يؤدي إلى تورم حول عملية الزرع وسابق لأوانه زرع مفرزة. مع مرور الوقت، قد يزرع الرأس يمكن أن تخفف بسبب الضغوط المرتبطة بتوصيل المتكررة وإلغاء توصيل الحيوان. ولذلك، إذا كان ذلك ممكناً، محاولة تقليل عدد مرات الحيوان توصيل القابس بإجراء تسجيلات مدة طويلة واحد بدلاً من عدة تسجيلات قصيرة المدة. مصدرا محتملاً آخر لزرع بوستسورجيكال أضرار وإصابة الحيوانات اللاحقة هو الاتصال المادي بين الزرع وويريتوب في قفص للحيوانات المنزلية. للقضاء على الحاجة إلى ويريتوبس، المواد الغذائية يمكن أن توضع الكريات وجل ترطيب على الكلمة قفص. أخيرا، الحفاظ على سلامة العملاء المتوقعين ECG، التعامل مع الحيوان ينبغي تدنية، لا سيما على طول جانبي الجسم حيث تشغيل الأسلاك الرسم الكهربائي للقلب.

بالإضافة إلى تدهور عملية الزرع أو أسلاك الاتصالات، هو آخر من المضاعفات المحتملة لتكوين تسجيل المربوطة إمكانية الحيوان تصبح منفصلة (أي، غير موصول أو انتزع) خلال تجربة مما أدى إلى فقدان الإشارة. يمكن أن تكون مفرزة خاصة مزعجة للفئران التي تعاني من النوبات التشنجية الشديدة مع تشغيل وكذاب. لتقليل احتمالية حدوث الماوس تصبح منفصلة، تحسين مقدار فترة السماح في حبل الأسلاك. عادة هو طول الأسلاك أفضل توازن بين توفير التوتر فترة سماح كافية للحيوان لاستكشاف جميع أركان القفص ولكن ليس قليلاً حتى أن هناك لا لزوم لها في الأسلاك التي يمكن أن تعزز مفرزة. في تحديد طول الأسلاك الأمثل، التأكد من أن ليس هناك الكثير سماح أن الماوس يمكن سهولة مضغ الأسلاك، مما يمكن أن يؤدي إلى فقدان إشارة إذا السلك مكسورة. استخدام نانوكونيكتور الكهربائي يزرع مع على الأقل 10-أسلاك (أي، 10-دبوس/مأخذ أزواج) مهم أيضا لتوفير الاستقرار إضافية إلى اتصال المربوطة، كما نانوكونيكتورس بأقل من 10-أسلاك تميل إلى نزع من الخطاف أكثر تواترا. كذلك تقليل احتمال الحيوان تصبح منفصلة، يمكن بسهولة تعديل هذا البروتوكول عن طريق توصيل الأسلاك من الرأس للماوس مبدلة عزم الدوران المنخفضة تعليق أعلاه قاعة تسجيل. يعمل مبدلة بالتناوب كما يتحرك الماوس للتخفيف من هذا حشد سلالة اﻻلتوائية في السلك، مما يحول إلغاء توصيل الماوس.

نقاط قوة رئيسية لهذا البروتوكول فيديو-EEG-ECG المربوطة هي القدرة على تعديل الأسلوب لتطبيقات إضافية. كما هو موضح هنا، وتستخدم ستة فقط من الأسلاك الكهربائي العشر المتاحة. ومع ذلك، يمكن أيضا مزروع الأسلاك الأربعة المتبقية التخطيط الدماغي أربعة إضافية تؤدي إلى توفير أفضل القرار المكانية لنشاط الدماغ. وبدلاً من ذلك، يمكن خياطة اثنين من الأسلاك غير المستخدمة في عضلات الرقبة لتسجيل electromyogram (EMG)، التي توفر قدرا من النشاط العضلات التي من المهم تحديد مركز النوم واليقظة في تركيبة مع EEG. آخر تعديل ممكن سيكون لتسجيل الحيوان في دائرة بليثيسموجرافي الجسم كله الذي هو تعديل لاستيعاب حبل الأسلاك. في بليثيسموجرافي، تغيرات الضغط الصغيرة المرتبطة بالالهام وانتهاء الصلاحية يتم تحويلها إلى الطول الموجي الجهاز التنفسي. ذلك، من خلال دمج بليثيسموجرافي، فمن الممكن تقنيا لتحقيق تزامن تسجيل الفيديو، EEG، ECG، وفريق الإدارة البيئية، والتنفس، والذي سيمثل قراءات أنشطة السلوك والدماغ والقلب والعضلات والرئة. هذه شاملة في فيفو الفسيولوجية التسجيلات التي يكاد يكون مستحيلاً في القياس عن بعد نظم اليوم مما يجعل النهج المربوطة الموصوفة هنا أداة قوية للاستجواب المتزامن لعدة بيوسيجنالس في الفئران.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

أيد هذا العمل "المتحدة المواطنين" للبحوث في الصرع (عدد المنح 35489)؛ المعاهد الوطنية للصحة (منح أرقام R01NS100954، R01NS099188)؛ ومركز العلوم الصحية جامعة الدولة لويزيانا موشي مالكولم زمالة ما بعد الدكتوراه.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
VistaVision stereozoom dissecting microscope VWR
Dolan-Jenner MI-150 microscopy illuminator, with ring light VWR MI-150RL
CS Series scale Ohaus CS200 for weighing animal
T/Pump professional Stryker recirculating water heat pad system
Ideal Micro Drill Roboz Surgical Instruments RS-6300
Ideal Micro Drill Burr Set Cell Point Scientific 60-1000 only need the 0.8-mm size
electric trimmer Wahl 9962 mini clipper
tabletop vise Eclipse Tools PD-372 PD-372 Mini-tabletop suction vise
fine scissors Fine Science Tools 14058-11 ToughCut, Straight, Sharp/Sharp, 11.5 cm
Crile-Wood needle holder Fine Science Tools 12003-15 Straight, Serrated, 15 cm, with lock - For applying wound clips
Dumont #7 forceps Fine Science Tools 11297-00 Standard Tips, Curved, Dumostar, 11.5 cm
Adson forceps Fine Science Tools 11006-12 Serrated, Straight, 12 cm
Olsen-Hegar needle holder with suture cutter Fine Science Tools 12002-12 Straight, Serrated, 12 cm, with lock
scalpel handle #3 Fine Science Tools 10003-12
surgical blades #15 Havel's FHS15
6-0 surgical suture Unify S-N618R13 non-absorbable, monofilament, black
gauze sponges Coviden 2346 12 ply, 7.6 cm x 7.6 cm
cotton-tipped swabs Constix SC-9 15.2-cm total length
super glue  Loctite LOC1364076 gel control
Michel wound clips, 7.5mm Kent Scientific INS700750
polycarboxylate dental cement kit Prime-dent 010-036 Type 1 fine grain
tuberculin syringe BD 309623
polyethylene tubing Intramedic 427431 PE160, 1.143 mm (ID) x 1.575 mm (OD)
chlorhexidine  Sigma-Aldrich C9394
ethanol Sigma-Aldrich E7023-500ML
Puralube vet ointment Dechra Veterinary Products opthalamic eye ointment
mouse anesthetic cocktail Ketamine (80 mg/kg), Xylazine (10 mg/kg), and Acepromazine (1 mg/kg)
carprofen Rimadyl (trade name)
HydroGel ClearH20 70-01-5022 hydrating gel; 56-g cups
Ponemah  software Data Sciences International data acquisition and analysis software; version 5.2 or greater with Electrocardiogram Module
7700 Digital Signal conditioner Data Sciences International
12 Channel Isolated Bio-potential Pod Data Sciences International
fish tank Topfin for use as recording chamber; 20.8 gallon aquarium; 40.8 cm (L) X 21.3 cm (W) X 25.5 cm (H)
Digital Communication Module (DCOM) Data Sciences International 13-7715-70
12 Channel Isolated Bio-potential Pod Data Sciences International 12-7770-BIO12
serial link cable Data Sciences International J03557-20 connects DCOM to bio-potential pod
Acquisition Interface (ACQ-7700USB) Data Sciences International PNM-P3P-7002
network video camera Axis Communications P1343, day/night capability
8-Port Gigabit Smart Switch Cisco SG200-08 8-port gigabit ethernet swith with 4 power over ethernet supported ports (Cisco Small Business 200 Series)
10-pin male nanoconnector with guide post hole Omnetics NPS-10-WD-30.0-C-G electrode for implantation on the mouse head
10-socket female nanoconnector with guide post Omnetics NSS-10-WD-2.0-C-G connector for electrode implant
1.5-mm female touchproof connector cables PlasticsOne 441 1 signal, gold-plated; for connecting the wiring from the head-mount implant to the bio-potential pod
soldering iron Weller WESD51 BUNDLE digital soldering station
solder Bernzomatic 327797 lead free, silver bearing, acid flux core solder
heat shrink tubing URBEST collection of tubing with 1.5- to 10-mm internal diameters
heat gun Dewalt D26960
mounting tape (double-sided) 3M Scotch MMM114 114/DC Heavy Duty Mounting Tape, 2.54 cm x 1.27 m 
desktop computer Dell recommended minimum requirements: 3rd Gen Intel Core i7-3770 processor with HD4000 graphics; 4 GB RAM, 1 GB AMD Radeon HD 7570 video card; 1 TB hard drive; Windows 7 OS 
permanent marker Sharpie 37001 black color, ultra fine point
toothpicks for mixing and applying the polycarboxylate dental cement
LabChart Pro software ADInstruments power spectrum software; version 8.1.3 or greater
Kubios HRV software Univ. of Eastern Finland HRV analysis software; version 2.2
Notepad Microsoft simple text editor software

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fisch, B. J. Fisch and Spehlmann's EEG Primer. Elsevier. Amsterdam, Netherlands. (1999).
  2. Constant, I., Sabourdin, N. The EEG signal: a window on the cortical brain activity. Paediatr. Anaesth. 22, (6), 539-552 (2012).
  3. Mendez, O. E., Brenner, R. P. Increasing the yield of EEG. J. Clin. Neurophysiol. 23, (4), 282-293 (2006).
  4. Smith, S. J. M. EEG in the diagnosis, classification, and management of patients with epilepsy. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 76, Suppl 2. ii2-ii7 (2005).
  5. Bauer, G., Trinka, E. Nonconvulsive status epilepticus and coma. Epilepsia. 51, (2), 177-190 (2010).
  6. Hughes, J. R. Absence seizures: a review of recent reports with new concepts. Epilepsy Behav. 15, (4), 404-412 (2009).
  7. Mostacci, B., Bisulli, F., Alvisi, L., Licchetta, L., Baruzzi, A., Tinuper, P. Ictal characteristics of psychogenic nonepileptic seizures: what we have learned from video/EEG recordings--a literature review. Epilepsy Behav. 22, (2), 144-153 (2011).
  8. Smith, S. J. M. EEG in neurological conditions other than epilepsy: when does it help, what does it add? J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 76, Suppl 2. ii8-ii12 (2005).
  9. Kennett, R. Modern electroencephalography. J. Neurol. 259, (4), 783-789 (2012).
  10. Thaler, M. S. The Only EKG Book You'll Ever Need. Lippincott Williams & Wilkins. (2012).
  11. Becker, D. E. Fundamentals of electrocardiography interpretation. Anesth. Prog. 53, (2), quiz 64 53-63 (2006).
  12. Luz, E. J. S., Schwartz, W. R., Cámara-Chávez, G., Menotti, D. ECG-based heartbeat classification for arrhythmia detection: A survey. Comput. Methods Programs Biomed. 127, 144-164 (2016).
  13. Bardai, A., et al. Epilepsy is a risk factor for sudden cardiac arrest in the general population. PloS One. 7, (8), e42749 (2012).
  14. Lamberts, R. J., et al. Increased prevalence of ECG markers for sudden cardiac arrest in refractory epilepsy. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 86, (3), 309-313 (2015).
  15. Thurman, D. J., Hesdorffer, D. C., French, J. A. Sudden unexpected death in epilepsy: assessing the public health burden. Epilepsia. 55, (10), 1479-1485 (2014).
  16. Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Dudek, F. E. Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System. J. Vis. Exp. (101), e52554 (2015).
  17. Bertram, E. H. Monitoring for Seizures in Rodents. Models of Seizures and Epilepsy. Academic Press. 97-109 (2017).
  18. Mishra, V., et al. Scn2a deletion improves survival and brain-heart dynamics in the Kcna1-null mouse model of sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). Hum. Mol. Genet. 26, (11), 2091-2103 (2017).
  19. Thireau, J., Zhang, B. L., Poisson, D., Babuty, D. Heart rate variability in mice: a theoretical and practical guide. Exp. Physiol. 93, (1), 83-94 (2008).
  20. Smart, S. L., et al. Deletion of the K(V)1.1 potassium channel causes epilepsy in mice. Neuron. 20, (4), 809-819 (1998).
  21. Glasscock, E., Yoo, J. W., Chen, T. T., Klassen, T. L., Noebels, J. L. Kv1.1 potassium channel deficiency reveals brain-driven cardiac dysfunction as a candidate mechanism for sudden unexplained death in epilepsy. J. Neurosci. 30, (15), 5167-5175 (2010).
  22. Moore, B. M., Jerry Jou,, Tatalovic, C., Kaufman, M., S, E., Kline, D. D., Kunze, D. L. The Kv1.1 null mouse, a model of sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). Epilepsia. 55, (11), 1808-1816 (2014).
  23. Ryvlin, P., et al. Incidence and mechanisms of cardiorespiratory arrests in epilepsy monitoring units (MORTEMUS): a retrospective study. Lancet Neurol. 12, (10), 966-977 (2013).
  24. Stables, C. L., Auerbach, D. S., Whitesall, S. E., D'Alecy, L. G., Feldman, E. L. Differential impact of type-1 and type-2 diabetes on control of heart rate in mice. Auton. Neurosci. 194, 17-25 (2016).
  25. Gehrmann, J., Hammer, P. E., Maguire, C. T., Wakimoto, H., Triedman, J. K., Berul, C. I. Phenotypic screening for heart rate variability in the mouse. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 279, (2), H733-H740 (2000).
  26. Goldman, A. M., Glasscock, E., Yoo, J., Chen, T. T., Klassen, T. L., Noebels, J. L. Arrhythmia in heart and brain: KCNQ1 mutations link epilepsy and sudden unexplained death. Sci. Transl. Med. 1, (2), 2ra6 (2009).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.

    Usage Statistics