غير زجرية-EEG القياسات اللاسلكية هو نهج منهجي جدا تسجيل في الجسم الحي electroencephalograms على المدى الطويل من القوارض التحرك بحرية. يصف هذا البروتوكول مفصل فوق الجافية التجسيمي وعميقة داخل المخ وضع قطب كهربائي في مناطق الدماغ المختلفة من أجل الحصول على تسجيلات يمكن الاعتماد عليها من الجهاز العصبي المركزي النظمية والمراحل السلوكية الجهاز العصبي المركزي ذات الصلة.
زرع EEG القياسات اللاسلكية غير ذات أهمية مركزية في توصيف العصبية من نماذج الماوس المعدلة وراثيا من الأمراض العصبية والنفسية والعصبية وكذلك الصرع. هذه التقنية قوية لا توفر ليس فقط معلومات قيمة حول الآليات الفيزيولوجية المرضية الكامنة، أي، في etiopathogenesis من أمراض الجهاز العصبي المركزي ذات الصلة، ويسهل أيضا تطوير متعدية جديدة، أي، أساليب علاجية. في حين أن التقنيات المتنافسة التي تجعل استخدام نظم مسجل المستخدمة في السترات أو الأنظمة المربوطة يعانون من تقييد unphysiological على الطابع شبه الزجرية، تسجيلات EEG radiotelemetric التغلب على هذه العيوب. من الناحية الفنية، زرع EEG القياسات اللاسلكية يسمح لقياس دقيقة وحساسة للغاية لل، رسم المخ داخل المخ فوق الجافية وعميقة تحت مختلف الظروف الفسيولوجية والمرضية في جسم المريض. أولا، نقدم بروتوكول مفصلة من الأمام على التوالي، ناجحة،تقنية سريعة وفعالة للحصول على تسجيلات فوق الجافية (السطحية) EEG مما أدى إلى electrocorticograms ذات جودة عالية. ثانيا، نحن لشرح كيفية زرع عميقة، الأقطاب الكهربائية EEG داخل المخ، على سبيل المثال، في قرن آمون (electrohippocampogram). لكلا النهجين، يتم استخدام التجسيمي نظام القطب زرع 3D المحوسب. يتم زرع جهاز إرسال موجات اللاسلكية نفسها في الحقيبة تحت الجلد في كل من الفئران والجرذان. لديه اهتمام خاص أيضا أن تدفع إلى المسبق للوالعلاج peri- وبعد العملية الجراحية للحيوانات التجارب. ويرد إعداد قبل الجراحة من الفئران والجرذان، والتخدير المناسبة وكذلك العلاج وألم ما بعد الجراحة إدارة بالتفصيل.
القياسات اللاسلكية هو الأسلوب المنهجي الأكثر قيمة لقياس مجموعة متنوعة من المعايير السلوكية والفيزيولوجية في واعية، والحيوانات غير المقيد من مختلف الأحجام، وخاصة في سياق EEG، تخطيط القلب، EMG، وضغط الدم، درجة حرارة الجسم الأساسية أو قياسات النشاط 1-7. من الناحية النظرية، أي الأنواع يمكن تحليلها باستخدام زرع EEG القياسات اللاسلكية من القوارض المخبرية مثل الفئران والجرذان للقطط والكلاب والخنازير والقرود 3،8. حتى الأسماك والزواحف والبرمائيات تخضع للتحقيق radiotelemetric 9. على مدى العقدين الماضيين، وقد ثبت زرع القياسات اللاسلكية EEG لتكون ذات قيمة في توصيف مختلف النماذج الحيوانية المعدلة وراثيا من الأمراض التي تصيب الإنسان، مثل الصرع، اضطرابات النوم، والاعصاب والاضطرابات العصبية والنفسية 7،10-12. في الماضي، كانت الأساليب المنهجية العديد من جمع البيانات الفسيولوجية بما في ذلك biopotentials من الفئران والجرذان تنازليribed. ترتديه في أنظمة سترة مسجل، وأساليب ضبط النفس المادية، radiotransmitters غير مزروع وأنظمة المربوطة قد تلقى الاهتمام الرئيسي في 13،14 الماضي. في الوقت الحاضر، تتوفر تجاريا النظم المختلفة لزرع radiotelemetric. ومع ذلك، كما كشفت عن وجود شاشة الأدب 29 المنشورات التي تصف تطوير نظم radiotelemetric عصامي 15-40. في حين من المرجح أن تكون أقل كلفة وأكثر سهولة تكيف أنظمة محلية الصنع، تجاريا النظم المتاحة هي على التوالي إلى الأمام، وسهلة نسبيا لتثبيت ويمكن أن يكون الإعداد بسرعة.
زرع EEG القياسات اللاسلكية لديها عدد من المزايا مقارنة مع التقنيات المنافسة مثل أساليب ضبط النفس المادية، وتلبس في أنظمة سترة أو النهج المربوطة. وهذه الأخيرة هي تقييد بحكم التعريف، أي، الحيوان غير قادر على نقل أو هو ضعف السلوك العادي. بل قد يكون من الضروري تخدير الحيوان لاكتساب إعادةبيانات من شأنها. ونظم المربوطة الحديثة ولكن من المرجح أن يكون أقل الزجرية، ولكن هذا يحتاج إلى المثبتة علميا. القياسات اللاسلكية من ناحية أخرى تسمح الحيوانات ليحمل ذخيرة كاملة من السلوك دون قيود الزمانية المكانية، وبالتالي، يعتقد أن تكون متفوقة على كبح النهج وتكون أكثر التنبؤية للنتائج التي يمكن الحصول عليها في البشر 1،3. ومن المعروف عن الكثير من الوقت على أن النهج الزجرية يمكن أن يغير بشكل كبير المعلمات الفسيولوجية الأساسية، على سبيل المثال، تناول الطعام، درجة حرارة الجسم الأساسية، وضغط الدم ومعدل ضربات القلب والنشاط البدني على سبيل المثال 3. وتمثل نظم المربوطة نهج واحد لا يزال يستخدم على نطاق واسع الزجرية الكلاسيكية 13،14. الأقطاب الكهربائية التي هي أقطاب إما فوق الجافية أو عميقة ترتبط عموما إلى مأخذ مصغرة والتي ترتكز على الجمجمة. يتعرض المقبس نفسه لمرفق من القنوات الخاصة التي تسمح بحرية الحركة نسبيا من الحيوان. Although في الوقت الحاضر أصبحت نظم المربوطة شبكي للغاية ومرنة للغاية، واحدة من العيوب الرئيسية فيها هي، أنه لا يزال شبه الزجرية. الى جانب ذلك، قد يكون هناك خطر العدوى في موقع القطب زرع كما تميل هذه الحيوانات لمعالجة أي أجهزة خارجية تنشأ من الجسم (الرأس). على الرغم من أن تكنولوجيا القياسات اللاسلكية لاسلكية في مختلف الأنواع قد تم وصفها في أواخر 60s، وبالتالي كانت موجودة منذ عقود، فقد أصبح في الآونة الأخيرة فقط بأسعار معقولة وموثوق بها وسهلة الاستخدام نسبيا 10،41،42، لا سيما في القوارض المخبرية الصغيرة مثل هذه كما الفئران والجرذان. صغيرة، مصغرة الإرسال EEG تزرع في الجسم هي الآن متاحة تجاريا، ويمكن زرعها في الفئران أكبر من 20 غرام (~ 10 أسبوعا). وهكذا، أصبح توصيف الكهربية من نماذج الماوس المعدلة وراثيا على وجه الخصوص حقل السائد للتطبيق زرع القياسات اللاسلكية EEG في هذه الأيام. حجم الحيوان لم يعد restric التجريبي المطلقنشوئها في حين أن العمر من بطارية أجهزة الإرسال "هو في الواقع. على الرغم المحدود مدى الحياة، ونظم الارسال تزرع في الجسم قادرة على التقليل من معظم العيوب المتصلة بالإجهاد المحتملة المرتبطة التسجيل عن طريق أنظمة تقييد. يمكن القوارض تقديم عتاد كامل سلوكهم الفسيولوجية بما في ذلك راحة، والنشاط الحركي (التنقيب) والنوم (REM، الموجة البطيئة النوم) 43،44. الأهم من ذلك، يمكن أن القياسات اللاسلكية زرع تقلل بشدة استخدام الحيواني 3. حاليا، هناك مناقشات مكثفة حول كيفية الحد من عدد من حيوانات التجارب في مجال العلوم والحد من معاناتهم. ومن الواضح أن التجارب على الحيوانات والنماذج الحيوانية من الأمراض للإنسان والحيوان ضرورية لفهمنا للالفيزيولوجيا المرضية أسفل الخط والتقدم اللاحق في العلاج. وعلاوة على ذلك، التجارب على الحيوانات حاسمة في مجال البحوث وتطوير الأدوية. لم تسهم إلى حد كبير في الدراسات قبل السريرية / السمية في الترخيص المخدراتوبالتالي الالتزام رعاية الإنسان والحيوان على حد سواء. ومن الجدير بالذكر، أنه لا توجد بدائل حاليا متاحة لاجراء التجارب على الحيوانات لفهم الآليات الفيزيولوجية المرضية المعقدة التي سيكون من المستحيل على خلاف ذلك ليتم استخلاصها حتى الان. وفي الوقت نفسه، فإن 3R، أي، استبدال، والحد من واستراتيجية التحسين في الاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة تشجع بقوة البحث في طرق التكميلية والبديلة. القياسات اللاسلكية مثالا هاما من استراتيجية ناجحة 3R كما يمكن أن تقلل من عدد من حيوانات التجارب ومعاناتهم بالمقارنة مع غيرها من التقنيات.
هنا نقدم نهج مفصل ومتجاورة خطوة بخطوة لإجراء زرع الحقيبة تحت الجلد من جهاز إرسال موجات اللاسلكية في كل من الفئران والجرذان. ويتبع هذا التسلسل الأول وصفا لفوق الجافية التجسيمي وعميقة داخل المخ EEG المواقع القطب. ويولى اهتمام خاص لظروف السكن، والتخدير، peri- وآلام ما بعد الجراحةإدارة ومعالجة المحتملة المضادة للعدوى. وينصب التركيز على النهج التجسيمي 3D محوسب لاستهداف موثوق الهياكل داخل المخ فوق الجافية وعميقة. نحن أيضا التعليق على المزالق التجريبية متكررة في التخطيط الدماغي الكهربائي زرع واستراتيجيات للحد من الصدمات وتعظيم الاستفادة من إدارة الألم أثناء التعافي بعد العملية الجراحية. وأخيرا، تم عرض أمثلة على السطح والتسجيلات التخطيط الدماغي العميق.
زرع EEG القياسات اللاسلكية غير ذات أهمية مركزية كما هو أسلوب غير التقييد الذي يسمح للحيوانات التجارب لأداء ذخيرتهم الكامل للسلوك 1،3. هذا هو من مصلحة كبرى كما تمكن نهج القياس عن بعد ليس فقط تسجيلات EEG عفوية ولكن أيضا التسجيلات تحت المهام المعرفية والاجهزة التحليل…
The authors have nothing to disclose.
The authors would like to thank Dr. Christina Ginkel (German Center for Neurodegenerative Diseases, DZNE), Dr. Michaela Möhring (DZNE) and Dr. Robert Stark (DZNE) for assistance in animal breeding and animal health care. This work was financially supported by the Federal Institute for Drugs and Medical Devices (Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte, BfArM) Bonn, Germany.
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 |