गैर-निरोधक ईईजी radiotelemetry: एपीड्यूरल और दीप इन्ट्रासेरेब्रल Stereotaxic ईईजी इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट

Summary

गैर-निरोधक ईईजी radiotelemetry एक मूल्यवान methodological दृष्टिकोण स्वतंत्र रूप से चलती कृन्तकों से इन विवो लंबी अवधि electroencephalograms रिकॉर्ड करने के लिए है। यह विस्तृत प्रोटोकॉल आदेश सीएनएस rhythmicity और सीएनएस संबंधित व्यवहार के चरणों के विश्वसनीय रिकॉर्डिंग प्राप्त करने के लिए अलग मस्तिष्क क्षेत्रों में stereotaxic एपीड्यूरल और गहरी इन्ट्रासेरेब्रल इलेक्ट्रोड नियुक्ति का वर्णन है।

Abstract

Implantable ईईजी radiotelemetry neuropsychiatric और neurodegenerative रोगों के साथ ही epilepsies के ट्रांसजेनिक माउस मॉडल की स्नायविक लक्षण वर्णन में केंद्रीय प्रासंगिक है। इस शक्तिशाली तकनीक न केवल अंतर्निहित pathophysiological तंत्र में बहुमूल्य अंतर्दृष्टि प्रदान करता है अर्थात्।, सीएनएस से संबंधित रोगों की etiopathogenesis, यह भी नए translational, अर्थात्।, चिकित्सकीय दृष्टिकोण के विकास की सुविधा। प्रतिस्पर्धा तकनीकों है कि रिकॉर्डर जैकेट या सीमित प्रणालियों में इस्तेमाल किया प्रणाली के उपयोग के अर्द्ध-निरोधक चरित्र के लिए अपनी unphysiological निरोधक से ग्रस्त बनाने जबकि, radiotelemetric ईईजी रिकॉर्डिंग इन नुकसान से उबरने। तकनीकी तौर पर, प्रत्यारोपण ईईजी radiotelemetry विभिन्न शारीरिक और pathophysiological शर्तों के तहत एपीड्यूरल और गहरी, इन्ट्रासेरेब्रल EEGs की सटीक और अत्यधिक संवेदनशील माप के लिए अनुमति देता है। सबसे पहले, हम एक सीधे आगे की एक विस्तृत प्रोटोकॉल, सफल मौजूद है,उच्च गुणवत्ता वाले electrocorticograms में जिसके परिणामस्वरूप एपीड्यूरल (सतह) ईईजी रिकॉर्डिंग के लिए त्वरित और कारगर तकनीक। दूसरा, हम गहरी, इन्ट्रासेरेब्रल ईईजी इलेक्ट्रोड, जैसे प्रत्यारोपण करने के लिए कैसे, हिप्पोकैम्पस (electrohippocampogram) में प्रदर्शित करता है। दोनों तरीकों के लिए, एक कंप्यूटरीकृत 3 डी stereotaxic इलेक्ट्रोड आरोपण प्रणाली का इस्तेमाल किया जाता है। रेडियोफ्रीक्वेंसी ट्रांसमीटर में ही दोनों चूहों और चूहों में एक चमड़े के नीचे थैली में प्रत्यारोपित किया जाता है। विशेष ध्यान देने की भी पूर्व के लिए, प्रायोगिक पशुओं के पेरी और पश्चात उपचार भुगतान किया जाना है। चूहों और चूहों, उपयुक्त संज्ञाहरण की शल्यक्रिया पूर्व तैयारी के रूप में अच्छी तरह से पश्चात उपचार और दर्द प्रबंधन में विस्तार से बताया गया है।

Introduction

Radiotelemetry विभिन्न आकारों के प्रति जागरूक, अनर्गल पशुओं में व्यवहार और शारीरिक मापदंड की एक किस्म को मापने, विशेष रूप से ईईजी, ईसीजी, ईएमजी, ब्लड प्रेशर, शरीर कोर तापमान या गतिविधि माप ^1-7 के संदर्भ में लिए एक सबसे मूल्यवान methodological दृष्टिकोण है। सैद्धांतिक रूप से, किसी भी प्रजाति ऐसे चूहों और बिल्लियों, कुत्तों, सूअर और प्राइमेट ^3,8 के लिए चूहों के रूप में प्रयोगशाला कृन्तकों से implantable ईईजी radiotelemetry उपयोग विश्लेषण किया जा सकता है। यहां तक कि मछली, सरीसृप और उभयचर radiotelemetric जांच ⁹ के अधीन हैं। पिछले दो दशकों में, प्रत्यारोपण ईईजी radiotelemetry ऐसे epilepsies, नींद संबंधी विकार, neurodegenerative और neuropsychiatric विकारों ^7,10-12 के रूप में मानव रोगों के विभिन्न ट्रांसजेनिक पशु मॉडल, के लक्षण वर्णन में मूल्यवान साबित हो गया है। अतीत में, कई पद्धति चूहों से biopotentials और चूहों सहित शारीरिक डाटा एकत्रित दृष्टिकोण अवरोही किया गया हैribed। जैकेट रिकॉर्डर प्रणाली, शारीरिक संयम तरीकों, गैर प्रत्यारोपित radiotransmitters और सीमित सिस्टम में पहना पिछले ^13,14 में मुख्य ध्यान प्राप्त हुआ है। आजकल, radiotelemetric आरोपण के लिए विभिन्न प्रणालियों व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। हालांकि, एक साहित्य स्क्रीन भी 29 प्रकाशनों कि स्वयं बनाया radiotelemetric सिस्टम ^15-40 के विकास का वर्णन का पता चला। जबकि घर में बने सिस्टम कम खर्चीला है और अधिक उपयोगकर्ता रूपांतरित होने की संभावना है, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सिस्टम सीधे आगे अपेक्षाकृत आसान स्थापित करने के लिए कर रहे हैं, और जल्दी से सेटअप किया जा सकता।

Implantable ईईजी radiotelemetry ऐसी शारीरिक संयम तरीके के रूप में प्रतिस्पर्धा की तकनीक, जैकेट सिस्टम या सीमित दृष्टिकोण में पहना की तुलना में लाभ के एक नंबर है। उत्तरार्द्ध, परिभाषा के द्वारा निरोधक रहे हैं अर्थात्।, पशु स्थानांतरित करने में असमर्थ है या उसके सामान्य व्यवहार बिगड़ा हुआ है। यह भी पुन के अधिग्रहण के लिए पशु anesthetize करने के लिए आवश्यक हो सकता हैउत्तरदायी डेटा। आधुनिक सीमित सिस्टम हालांकि कम निरोधक होने की संभावना है, लेकिन यह वैज्ञानिक रूप से मान्य किया जाना चाहिए। दूसरी तरफ radiotelemetry जानवरों spatiotemporal प्रतिबंध के बिना और इस तरह के व्यवहार की अपनी पूरी प्रदर्शनों की सूची का प्रदर्शन करने की अनुमति देता है, दृष्टिकोण निरोधक और परिणाम है कि मनुष्य ^1,3 में प्राप्त किया जा सकता है की अधिक भविष्य कहनेवाला होना करने के लिए बेहतर माना जाता है। यह एक काफी के लिए जाना जाता है, जबकि यह है कि निरोधक दृष्टिकोण नाटकीय रूप से मौलिक शारीरिक मापदंड, उदा।, भोजन का सेवन, शरीर कोर तापमान, रक्तचाप और हृदय गति और उदाहरण ^{3 के} लिए शारीरिक गतिविधि को बदल सकते हैं। सीमित सिस्टम एक अभी भी व्यापक रूप से इस्तेमाल शास्त्रीय निरोधक दृष्टिकोण ^13,14 प्रतिनिधित्व करते हैं। इलेक्ट्रोड जो या तो एपीड्यूरल या गहरी इलेक्ट्रोड रहे हैं आम तौर पर एक लघु सॉकेट जो खोपड़ी के लिए लंगर डाले है से जुड़े हैं। सॉकेट अपने आप में एक केबल है कि जानवर की अपेक्षाकृत मुक्त आवाजाही की अनुमति देता है की कुर्की के लिए सामने आ रहा है। although आजकल सीमित सिस्टम बेहद चांदी के महीन और अत्यंत लचीला हो गए हैं, इसका प्रमुख नुकसान में से एक यह है कि यह अभी भी अर्द्ध निरोधक है, है। इसके अलावा, वहाँ इलेक्ट्रोड आरोपण साइट पर संक्रमण का खतरा हो सकता है के रूप में जानवरों को उनके शरीर (सिर) से होने वाले किसी भी बाह्य उपकरणों में हेरफेर करने के लिए करते हैं। विभिन्न प्रजातियों में वायरलेस radiotelemetry तकनीक पहले से ही देर से 60 के दशक में वर्णित किया गया है और इस तरह हालांकि दशकों के लिए अस्तित्व में है, यह केवल हाल ही में, सस्ती, विश्वसनीय, और अपेक्षाकृत आसान करने के लिए उपयोग ^10,41,42 बन गया है, विशेष रूप से छोटे प्रयोगशाला मूषक ऐसे में चूहों और चूहों के रूप में। लघु, लघु प्रत्यारोपण ईईजी ट्रांसमीटरों अब व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं और 20 ग्राम (~ 10 सप्ताह) से अधिक चूहों में प्रत्यारोपित किया जा सकता है। इस प्रकार, विशेष रूप से ट्रांसजेनिक माउस मॉडल के electrophysiological लक्षण वर्णन प्रत्यारोपण ईईजी radiotelemetry के इन दिनों आवेदन का एक प्रमुख क्षेत्र बन गया है। पशु आकार नहीं रह गया है एक निरपेक्ष प्रयोगात्मक प्रतिबंधित हैजबकि ट्रांसमीटरों 'बैटरी के जीवन-काल tion वास्तव में है। अपने सीमित जीवन समय के बावजूद, प्रत्यारोपण ट्रांसमीटर सिस्टम निरोधक प्रणाली द्वारा संभावित रिकॉर्डिंग से जुड़े तनाव से संबंधित अधिकांश नुकसान को कम करने में सक्षम हैं। कृन्तकों आराम, हरकत गतिविधि (अन्वेषण) और नींद (रेम, धीमी गति की नींद) ^43,44 सहित शारीरिक व्यवहार की उनकी पूरी साधन पेश कर सकते हैं। महत्वपूर्ण बात है, प्रत्यारोपण radiotelemetry दृढ़ता से पशु उपयोग ³ कम कर सकते हैं। वर्तमान में, वहाँ कैसे विज्ञान के क्षेत्र में प्रायोगिक पशुओं की संख्या को सीमित करने और उनकी पीड़ा को कम करने के लिए पर एक गहन चर्चा है। जाहिर है, पशु प्रयोग और मानव और पशुओं के रोगों के पशु मॉडल नीचे लाइन pathophysiology और चिकित्सा में बाद में प्रगति के बारे में हमारी समझ के लिए आवश्यक हैं। इसके अलावा, पशु प्रयोगों दवा अनुसंधान और विकास में महत्वपूर्ण हैं। वे काफी हद तक दवा लाइसेंस में preclinical / विषाक्तता अध्ययन करने के लिए योगदान करते हैंइस प्रकार दोनों मानव और जानवरों की देखभाल करने के लिए प्रतिबद्ध। यह उल्लेखनीय है, कि वर्तमान में कोई विकल्प अभी तक जटिल pathophysiological तंत्र है जो अन्यथा हासिल किया जा करने के लिए असंभव होगा समझने के लिए पशु अनुसंधान के लिए उपलब्ध हैं। एक ही समय, 3R, यानी पर।, प्रतिस्थापन, यूरोपीय संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका में कमी और शोधन रणनीति दृढ़ता से पूरक और वैकल्पिक तरीकों में अनुसंधान को प्रोत्साहित करती है। Radiotelemetry एक सफल 3R रणनीति के रूप में यह प्रायोगिक पशुओं की संख्या और उनकी पीड़ा को कम कर सकते हैं अन्य तकनीकों की तुलना में एक महत्वपूर्ण उदाहरण है।

यहाँ हम दोनों चूहों और चूहों में एक रेडियोफ्रीक्वेंसी ट्रांसमीटर के एक चमड़े के नीचे थैली आरोपण प्रदर्शन करने के लिए एक विस्तृत और सन्निहित कदम-दर-कदम दृष्टिकोण प्रदान करते हैं। यह पहली अनुक्रम stereotaxic एपीड्यूरल और गहरी इन्ट्रासेरेब्रल ईईजी इलेक्ट्रोड स्थिति की एक विवरण के बाद है। विशेष ध्यान देने की आवास की स्थिति, संज्ञाहरण, पेरी और पश्चात दर्द के लिए भुगतान किया जाता हैप्रबंधन और संभव विरोधी संक्रामक उपचार। फोकस कम्प्यूटरीकृत 3 डी stereotaxic दृष्टिकोण मज़बूती एपीड्यूरल और गहरी इन्ट्रासेरेब्रल संरचनाओं को निशाना बनाने पर है। हम यह भी ईईजी इलेक्ट्रोड आरोपण में लगातार प्रयोगात्मक नुकसान और पश्चात की वसूली के दौरान आघात और दर्द प्रबंधन के अनुकूलन की कमी के लिए रणनीतियों पर टिप्पणी। अंत में, सतह और गहरी ईईजी रिकॉर्डिंग के उदाहरण प्रस्तुत कर रहे हैं।

Protocol

आचार कथन: सभी पशु प्रयोगों पशु की देखभाल पर स्थानीय और संस्थागत परिषद (बॉन विश्वविद्यालय, BfArM, LANUV, जर्मनी) के दिशा निर्देशों के अनुसार किया गया था। इसके अलावा, सभी पशु प्रयोग बेहतर कानून, जैसे के अनुसार …

Representative Results

यह खंड सतह और गहरी, इन्ट्रासेरेब्रल ईईजी रिकॉर्डिंग से प्राप्त उदाहरण दिखाता है। शुरू में यह कहा जाना चाहिए कि शारीरिक शर्तों के तहत आधारभूत रिकॉर्डिंग जैसे निम्न बाद में रिकॉर्डिं?…

Discussion

Implantable ईईजी radiotelemetry केंद्रीय प्रासंगिकता की है, क्योंकि यह एक गैर-निरोधक तकनीक प्रायोगिक पशुओं के व्यवहार ^1,3 की अपनी पूरी प्रदर्शनों की सूची के लिए प्रदर्शन करने की इजाजत दी है। इस प्रमुख ब्याज की है के …

Materials

Carprofen (Rimadyl VET – InjektionA2:D43slösung)	Pfizer	PZN 0110208	20 ml
binocular surgical magnification microscope	Zeiss Stemi 2000	0000001003877, 4355400000000, 0000001063306, 4170530000000, 4170959255000, 4551820000000, 4170959040000, 4170959050000
bulldog serrefine	F.S.T.	18051-28	28mm
cages (Macrolon)	Techniplast	1264C, 1290D
cold light source	Schott KL2500 LCD	9.705 202	ordered at Th.Geyer
cotton tip applicators (sterile)	Carl Roth	EH12.1
Dexpanthenole (Bepanthen Wund- und Heilsalbe)	Bayer	PZN: 1578818
drapes (sterile)	Hartmann	PZN 0366787
70% ethanol	Carl Roth	9065.5
0.3% / 3% hydrogene peroxide solution	Sigma	95321	30% stock solution
gloves (sterile)	Unigloves	1570
dental glas ionomer cement	KentDental /NORDENTA	957 321
2% glutaraldehyde solution	Sigma	G6257
Graefe Forceps-curved, serrated	F.S.T.	11052-10
Halsey Micro Needle Holder-Tungsten Carbide	F.S.T.	12500-12	12.5 cm
heat-based surgical instrument sterilizer	F.S.T.	18000-50
heating pad	AEG HK5510	520010	ordered at myToolStore
high-speed dental drill	Adeor	SI-1708
Iris scissors extra thin	F.S.T.	14058-09	9 cm
Inhalation narcotic system (isoflurane)	Harvard Apparatus GmbH	34-1352, 10-1340, 34-0422, 34-1041, 34-0401, 34-1067, 72-3044, 34-0426, 34-0387, 34-0415, 69-0230
Isoflurane	Baxter 250 ml	PZN 6497131
Ketamine	Pfizer	PZN 07506004
lactated Ringer’s solution (sterile)	Braun	L7502
Lexar-Baby Scissors-straight, 10 cm	F.S.T.	14078-10	10 cm
Nissl staining solution	Armin Baack	BAA31712159
non-absorbable suture material 5-0/6-0 (sterile)	SABANA (Sabafil)	N-63123-45
	Covidien (Sofsilk)	S1172, S1173
Halsey Needle Holder	F.S.T.	12001-13	13 cm
pads (sterile)	ReWa Krankenhausbedarf	2003/01
0.9% saline (NaCl, sterile)	Braun	PZN:8609255
scalpel blades with handle (sterile)	propraxis	2029/10
Standard Pattern Forceps	F.S.T.	11000-12, 11000-14	12 cm and 14.5 cm length
Steel and tungsten electrodes parylene coated	FHC Inc., USA)	UEWLGESEANND
stereotaxic frame	Neurostar	51730M	ordered at Stoelting
(Stereo Drive-New Motorized Stereotaxic)
tapes (sterile)	BSN medical GmbH & Co. KG	626225
TA10ETA-F20	DSI	270-0042-001X	Radiofrequency transmitter 3.9 g,  3.9 g, 1.9 cc, input voltage range ± 2.5 mV, channel bandwidth (B) 1-200 Hz,  nominal sampling rate (f) 1000 Hz (f = 5B) temperature operating range 34-41 °C warranted battery life 4 months
TL11M2-F20EET	DSI	270-0124-001X	Radiofrequency transmitter  3.9 g, 1.9 cc, input voltage range ± 1.25 mV, channel bandwidth (B) 1-50 Hz,  nominal sampling rate (f) 250 Hz (f = 5B) temperature operating range 34-41 °C warranted battery life 1.5 months
Tissue Forceps- 1×2 Teeth 12 cm	F.S.T.	11021-12	12 cm length
Tungsten carbide iris scissors	F.S.T.	14558-11	11.5 cm
Vibroslicer 5000 MZ	Electron Microscopy Sciences	5000-005
Xylazine (Rompun)	Bayer	PZN: 1320422