Non-retenue EEG télémesure: péridurale et Deep intracérébrale stéréotaxique EEG Placement des électrodes
Summary
Non-retenue EEG radiotélémétrie est une approche méthodologique précieux pour enregistrer les électroencéphalogrammes in vivo à long terme des rongeurs qui se déplacent librement. Ce protocole détaillé décrit péridurale stéréotaxique et le placement des électrodes intracérébrales profondément dans différentes régions du cerveau afin d'obtenir des enregistrements fiables de CNS rythmicité et des étapes comportementales liées au SNC.
Abstract
Radiotélémétrie implantable EEG est d'une importance centrale dans la caractérisation neurologique des modèles de souris transgéniques de maladies neuro-psychiatriques et les maladies neurodégénératives ainsi que des épilepsies. Cette technique puissante ne fournit pas seulement des indications précieuses sur les mécanismes physiopathologiques sous – jacents, à savoir., L'étiopathogénie des maladies liées au SNC, il facilite également le développement de nouveaux translationnelle, ie., Approches thérapeutiques. Considérant que des techniques concurrentes qui utilisent des systèmes d'enregistrement utilisés dans des vestes ou des systèmes captifs souffrent de leur retenue à caractère non physiologique semi-retenue, les enregistrements EEG radiotélémétrique surmonter ces inconvénients. Techniquement, implantable radiotélémétrie EEG permet une mesure précise et très sensible, EEGs intracérébrales péridurale et profondes dans diverses conditions physiologiques et physiopathologiques. Tout d'abord, nous présentons un protocole détaillé d'une avant droite, avec succès,technique rapide et efficace pour les enregistrements péridurale (surface) EEG résultant en electrocorticograms de haute qualité. Deuxièmement, nous montrons comment implanter profondes, des électrodes EEG intracérébrale, par exemple, dans l'hippocampe (electrohippocampogram). Pour les deux approches, un système informatisé 3D électrode d'implantation stéréotaxique est utilisée. L'émetteur radiofréquence lui-même est implanté dans une poche sous-cutanée chez les souris et les rats. Une attention particulière doit aussi être accordée à pré-, péri- et traitement post-opératoire des animaux de laboratoire. préparation préopératoire des souris et des rats, l'anesthésie appropriés ainsi que la gestion du traitement et de la douleur post-opératoire sont décrits en détail.
Introduction
Radiotélémétrie est une approche méthodologique plus utile pour mesurer une variété de paramètres comportementaux et physiologiques conscients, des animaux non de tailles différentes, en particulier dans le contexte de l' EEG, ECG, EMG, la pression artérielle, la température corporelle centrale ou des mesures d'activité 1-7. Théoriquement, toutes les espèces peuvent être analysées à l' aide implantable radiotélémétrie EEG des rongeurs de laboratoire tels que les souris et les rats à chats, les chiens, les porcs et les primates 3,8. Même les poissons, les reptiles et les amphibiens font l' objet d' une enquête radiotélémétrique 9. Au cours des deux dernières décennies, radiotélémétrie implantable selon l' EEG est avérée être utile dans la caractérisation des divers modèles animaux transgéniques de maladies humaines, telles que l' épilepsie, les troubles du sommeil, les maladies neurodégénératives et des troubles neuropsychiatriques 7,10-12. Dans le passé, de nombreuses approches méthodologiques de collecte des données physiologiques, y compris biopotentiels des souris et des rats ont été described. Porté dans les systèmes de veste de l' enregistreur, les méthodes de contention physique, radioémetteurs non implantés et des systèmes captifs ont reçu toute l'attention principale dans le passé 13,14. Aujourd'hui, divers systèmes pour l'implantation radiotélémétrique sont disponibles dans le commerce. Cependant, un écran de la littérature a également révélé 29 publications qui décrivent le développement de systèmes radiotélémétrique 15-40 self-made. Alors que les systèmes faits maison sont susceptibles d'être moins coûteux et plus facile à utiliser adaptés, commercialement systèmes disponibles sont simples, relativement facile à installer et peut être installé rapidement.
Implantable radiotélémétrie EEG a un certain nombre d'avantages par rapport aux techniques concurrentes telles que les méthodes de contention physique, porté dans les systèmes de veste ou d'approches attachés. Ces derniers sont par définition retenue, ie., L'animal est incapable de se déplacer ou de son comportement normal est altérée. Il pourrait même être nécessaire pour anesthésier l'animal pour l'acquisition de reles données susceptibles. systèmes captifs modernes sont toutefois susceptibles d'être moins restrictive, mais cela doit être validé scientifiquement. Télémesure d'autre part permet aux animaux d'exposer pleinement leur répertoire de comportements sans restrictions spatio – temporelles et donc, est considéré comme supérieur à restreindre les approches et être plus prédictive des résultats qui pourraient être acquises chez les humains 1,3. Il est connu pour un bon moment que les approches de retenue peuvent considérablement modifier les paramètres physiologiques fondamentaux, par exemple., La consommation alimentaire, la température centrale du corps, la pression artérielle et la fréquence cardiaque et de l' activité physique par exemple 3. Systèmes Tethered représentent l' approche d' une retenue classique encore largement utilisé 13,14. Les électrodes sont des électrodes soit épidurale ou profondes sont généralement connectés à une prise miniature qui est ancrée sur le crâne. La douille elle-même est exposée pour la fixation d'un câble qui permet un mouvement relativement libre de l'animal. AlthOugh aujourd'hui les systèmes captifs sont devenus extrêmement filigranes et très flexible, l'un de ses principaux inconvénients est, qu'il est encore semi-retenue. En outre, il pourrait y avoir un risque d'infection sur le site électrode d'implantation que les animaux ont tendance à manipuler les périphériques externes provenant de leur corps (tête). Bien que la technologie sans fil radiotélémétrie dans diverses espèces a déjà été décrite à la fin des années 60 et a donc existé pendant des décennies, il n'a que récemment devenu abordable, fiable et relativement facile à utiliser 10,41,42, en particulier chez les petits rongeurs de laboratoire tels comme les souris et les rats. Petits émetteurs miniatures EEG implantables sont maintenant disponibles dans le commerce et peuvent être implantées chez des souris supérieures à 20 g (~ 10 semaines). Ainsi, la caractérisation électrophysiologique des modèles de souris transgéniques, en particulier, est devenu un champ prédominant d'application de implantable radiotélémétrie EEG ces jours-ci. la taille des animaux est plus une restric expérimentale absoluetion alors que la durée de vie de la batterie des émetteurs est en effet. En dépit de sa durée de vie limitée, les systèmes d'émission implantables sont capables de minimiser la plupart des inconvénients liés au stress d'enregistrement associé potentiel par des systèmes de retenue. Les rongeurs peuvent présenter leur arsenal complet de comportement physiologique , y compris le repos, l' activité locomotrice (exploration) et le sommeil (REM, sommeil lent) 43,44. Fait important, la radiotélémétrie implantable peut fortement réduire l' utilisation des animaux 3. À l'heure actuelle, il y a une intense discussion sur la façon de limiter le nombre d'animaux de laboratoire en sciences et réduire leur souffrance. De toute évidence, l'expérimentation animale et les modèles animaux de maladies humaines et animales sont essentielles pour notre compréhension de la physiopathologie ligne de fond et de progrès ultérieurs dans la thérapie. En outre, les expérimentations animales sont essentielles dans la recherche et le développement de médicaments. Ils ne contribuent sensiblement à des études précliniques / toxicologiques dans l'homologation des médicamentsengageant ainsi à la fois les soins humains et des animaux. Il est à noter, qu'à l'heure actuelle aucune solution de rechange ne sont pas encore disponibles à la recherche des animaux pour comprendre les mécanismes physiopathologiques complexes qui seraient autrement impossibles à être déclenchée. Dans le même temps, le 3R, ie., Le remplacement, la réduction et la stratégie de raffinement dans l'UE et aux Etats – Unis encourage fortement la recherche de méthodes alternatives et complémentaires. Télémesure est un exemple important d'une stratégie 3R réussie car elle peut réduire le nombre d'animaux de laboratoire et leurs souffrances par rapport aux autres techniques.
Ici, nous fournissons une approche détaillée et contigu étape par étape pour réaliser une poche implantation sous-cutanée d'un émetteur radiofréquence chez les souris et les rats. Cette première séquence est suivie d'une description de péridurale stéréotaxique et intracérébrale positionnement des électrodes EEG profonde. Une attention particulière est portée aux conditions de logement, l'anesthésie, péri- et la douleur postopératoirela gestion et un éventuel traitement anti-infectieux. L'accent est mis sur l'approche stéréotaxique 3D informatisée pour cibler de manière fiable les structures intracérébrales péridurale et profondes. Nous commentons également sur les pièges expérimentaux fréquents dans l'implantation d'électrodes EEG et des stratégies pour la réduction des traumatismes et de l'optimisation de la gestion de la douleur lors de la récupération postopératoire. Enfin, des exemples de surface et enregistrements EEG profonds sont présentés.
Protocol
Representative Results
Discussion
Implantable radiotélémétrie EEG est d' une importance centrale car elle est une technique non-retenue permettant des animaux de laboratoire pour effectuer leur répertoire complet du comportement 1,3. Ceci est d'un intérêt majeur que l'approche télémétrique permet non seulement des enregistrements EEG spontanée, mais aussi des enregistrements sous tâches cognitives et configurations analytiques circadiens, tels que T-labyrinthe, labyrinthe radial, labyrinthe d'eau, les tâches de pri…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
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 |
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