Noninvasiv EEG optagelser fra frit flytte smågrise
Summary
Her præsenterer vi en protokol til at optage telemetric electroencephalograms (Roengten) fra frit flytte smågrise direkte i svinesti uden brug af en beroligende, gør det muligt at optage typiske EEG mønstre under ikke – REM søvn, ligesom spindel brister.
Abstract
Metoden giver mulighed for optagelse af høj kvalitet electroencephalograms (Roengten) fra frit flytte smågrise direkte i en svinesti. Vi bruger en én-kanal telemetric electroencefalografi system i kombination med standard selvklæbende hydrogel elektroder. For smågrise er stilnet ned uden brug af beroligende midler. Efter deres overgang til en svinesti, pattegrisene opfører sig normalt — de drikke og sove i samme cyklus som deres søskende. Deres søvnfaser bruges til EEG optagelser.
Introduction
Smågrise er en spirende modelsystem for neurovidenskab1. For at styrke Translationel forskning, opfandt vi en metode til at registrere ikke-invasiv, klinisk Roengten fra uhæmmet smågrise2 (figur 1 og figur 2). To forudsætninger for en translationel brug af EEG optagelser, om EEG mønstre tilknyttet kortikale modning, er en non-invasiv metode, sammenlignelige til de kliniske omgivelser og afholdenhed af beroligende midler eller anæstesi. One-kanal telemetry system3 i kombination med selvklæbende elektroder kan fastsættes i ca 5 min. bagefter, smågrise vil inddrive hurtigt fra proceduren for håndtering og synkronisere deres fodring og sove adfærd til den andens smågrise og soen.
Selv om der allerede er forsøg på at bruge ikke-invasive EEG optagelser fra bedøvet dyr4, udføres de fleste electroencefalografi undersøgelser fra dyr med invasive metoder. Disse metoder har bivirkninger vedrørende inflammatoriske processer omkring implanterede elektroder5,6 , og i de fleste tilfælde, de kræver en social adskillelse af dyr på grund af de eksterne komponenter af den implanterede EEG system. Derfor er oversættelsen af disse data til den kliniske kontekst vanskeligt. Behovet for Translationel tilgange bliver klart af det faktum, at det ikke er stadig kendt hvor en “normal” hjernens modning under den tidlige kortikale udvikling er repræsenteret ved kliniske, ikke-invasiv electroencefalografi7. Denne videnskløft er forårsaget af tekniske udfordringer forbundet med EEG optagelser fra præmature spædbørn8. I dyremodel systemer er mønstre af tidlige kortikale udvikling bedre tilgængelige, da de fleste dyr er født med en “præmature hjerne” i forhold til menneskelig kortikale udvikling9. Udover bevarede mønstre af kortikale udvikling på tværs af arter2, har det for nylig vist sig at EEG optagelser fra præmature spædbørn også kan forudsige individuelle kliniske resultatet under senere liv10,11. Metoden beskrevet her er navnlig nyttig nemlig de translationel aspekter af udviklingsmæssige neurovidenskab.
Protocol
Representative Results
Discussion
Et kritisk trin i protokollen er tilstrækkelig hudkontakt med elektroderne, især jorden elektrode, at opnå stabile optagelser med lav støj. Desuden, da smågrise er meget adræt, det er vigtigt at dække hele systemet med silikonegummi til beskyttelse af elektroderne og telemetri enhed. Desuden, hvis eksperimenterne er udført i en stabil med en spaltegulve gulvet, være forsigtige med små enheder eller stik.
I tilfælde af en utilstrækkelig greb af selvklæbende hydrogel elektroder, for…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vil gerne takke Helmut Scheu for mulighed for at gennemføre vores forskning i svinesti på Hofgut Neumühle.
Materials
| Disposable adhesive surface silver/silver chloride electrodes |
Spes Medica S.r.l., Genova, Italy |
Self adhesive hydrogel electrode | |
| Abralyt HiCl | Easycap GmbH | Abrasive cream | |
| Body Double fast | Smooth On Inc. | Skin adhesive silicone | |
| Telemetry system | Internal development | ||
| Picolog 1216 | Pico Technology | AD converter | |
| Laptop | Panasonic | Rugged laptop | |
| Receiver | Internal development |
Riferimenti
- Conrad, M. S., Sutton, B. P., Dilger, R. N., Johnson, R. W. An in vivo three-dimensional magnetic resonance imaging-based averaged brain collection of the neonatal piglet (Sus scrofa). PLoS ONE. 9 (9), e107650 (2014).
- de Camp, N. V., Hense, F., Lecher, B., Scheu, H., Bergeler, J. Models for preterm cortical development using non invasive clinical EEG. Translational Neuroscience. 8, 211-224 (2017).
- Lapray, D., Bergeler, J., Dupont, E., Thews, O., Luhmann, H. J., Barculo, D., Daniels, J. A novel telemetric system for recording brain activity in small animals. Telemetry: Research, Technology and Applications. , 195-203 (2009).
- Kim, D., Yeon, C., Kim, K. Development and experimental validation of a dry non- invasive multi-channel mouse scalp EEG sensor through visual evoked potential recordings. Sensors. 17, 326 (2017).
- Moshayedi, P., et al. The relationship between glial cell mechanosensitivity and foreign body reactions in the central nervous system. Biomaterials. 35, 3919-3925 (2014).
- Barrese, J. C., et al. Failure mode analysis of silicon-based intracortical microelectrode arrays in non-human primates. Journal of Neural Engineering. 10, 066014 (2013).
- Hellström-Westas, L., Rosén, I. Electroencephalography and brain damage in preterm infants. Early Human Development. 81, 255-261 (2005).
- Lloyd, R. O., Goulding, R. M., Filan, P. M., Boylan, G. B. Overcoming the practical challenges of electroencephalography for very preterm infants in the neonatal intensive care unit. Acta Paediatrica. , 152-157 (2015).
- Clancy, B., Finlay, B. L., Darlington, R. B., Anand, K. J. Extrapolating brain development from experimental species to humans. Neurotoxicology. 28, 931-937 (2007).
- Iyer, K. K., et al. Cortical burst dynamics predict clinical outcome early in extremely preterm infants. Brain. 138, 2206-2218 (2015).
- Luhmann, H., de Camp, N., Bergeler, J. Monitoring brain activity in preterms: mathematics helps to predict clinical outcome. Brain. 138, 2114-2125 (2015).
- Dragomir, A., Akay, Y., Curran, A. K., Akay, M. Complexity measures of the central respiratory networks during wakefulness and sleep. Journal of Neural Engineering. 5, 254-261 (2008).
- Peever, J., Fuller, P. M. The biology of REM sleep. Current Biology. 27, R1237-R1248 (2017).
- Robert, S., Dallaire, A. Polygraphic Analysis of the sleep-wake states and the REM Sleep periodicity in domesticated pigs (Sus scrofa). Physiology & Behavior. 37 (2), 289-293 (1986).
