Nicht beschränkende EEG Radiotelemetrie: epidurale und Deep Intrazerebrale Stereotaktische EEG Elektrodenplatzierung
Summary
EEG Radiotelemetrie Nichteinschränkungs ist eine wertvolle methodische Ansatz zur Aufzeichnung in vivo Langzeit Elektroenzephalogrammen von sich frei bewegenden Nagetiere. Diese detaillierte Protokoll beschreibt stereotaxische epidurale und tiefe intrazerebrale Elektrodenplatzierung in verschiedenen Hirnregionen, um eine zuverlässige Aufnahmen von ZNS-Rhythmik und ZNS im Zusammenhang mit Verhaltensstufen zu erhalten.
Abstract
Implantierbare EEG Radiotelemetrie ist von zentraler Bedeutung in der neurologischen Charakterisierung von transgenen Mausmodellen von neuropsychiatrischen und neurodegenerativen Erkrankungen sowie Epilepsien. Diese leistungsfähige Technik sorgt nicht nur für wertvolle Einblicke in die zugrunde liegenden pathophysiologischen Mechanismen, dh., Der Ätiopathogenese von ZNS – bedingten Krankheiten, es erleichtert auch die Entwicklung neuer translationale, dh., Therapeutische Ansätze. Die konkurrierenden Techniken, die Verwendung von Recorder Systemen in Jacken oder angebundenen Systeme leiden an ihren unphysiologische Haltehalbhalte Charakter, radiotelemetric EEG-Aufzeichnungen überwinden diese Nachteile zu machen. Technisch ermöglicht, implantierbare EEG Radiotelemetrie für präzise und hochempfindliche Messung von epidurale und tief, intrazerebrale EEGs unter verschiedenen physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen. Zunächst stellen wir ein detailliertes Protokoll eines gerade nach vorne, erfolgreich,schnelle und effiziente Technik für die epidurale (Oberfläche) EEG-Aufzeichnungen in hoher Qualität electrocorticograms führt. Zweitens zeigen wir , wie tief, intrazerebrale EEG – Elektroden zu implantieren, beispielsweise in dem Hippocampus (electrohippocampogram). Bei beiden Ansätzen wird ein computerisiertes 3D stereotaxische Elektrodenimplantationssystem verwendet. Der Hochfrequenzsender ist selbst in eine subkutane Tasche in beiden Mäusen und Ratten implantiert. Besonderes Augenmerk muss auch prä-, peri- und postoperativen Behandlung der Versuchstiere zu bezahlen. Die präoperative Vorbereitung von Mäusen und Ratten, geeignete Anästhesie sowie die postoperative Behandlung und Schmerzbehandlung werden im Detail beschrieben.
Introduction
Radiotelemetrie ist eine äußerst wertvolle methodische Ansatz für eine Vielzahl von verhaltensmäßigen und physiologischen Parameter in der bewussten, hemmungslos Tiere verschiedener Größen zu messen, insbesondere im Rahmen des EEG, EKG, EMG, Blutdruck, Körpertemperatur oder Aktivitätsmessungen 1-7. Theoretisch kann jede Spezies 3,8 unter Verwendung von implantierbaren EEG Radiotelemetrie von Labor Nagetiere wie Mäuse und Ratten zu Katzen, Hunde, Schweine und Primaten werden analysiert. Auch Fische, Reptilien und Amphibien unterliegen radiotelemetric Untersuchung 9. In den letzten zwei Jahrzehnten hat implantierbare EEG Radiotelemetrie erwiesen bei der Charakterisierung der verschiedenen transgenen Tiermodellen von menschlichen Erkrankungen wertvoll sein, wie Epilepsien, Schlafstörungen, neurodegenerative und neuropsychiatrische Störungen 7,10-12. In der Vergangenheit wurden zahlreiche methodische Ansätze physiologischen Daten einschließlich Biopotentiale von Mäusen und Ratten zu sammeln war abribed. Getragen in der Jacke Recorder Systeme, körperlichen Zwanges Methoden, nicht implantierten radiotransmitters und angebundene Systeme haben die Hauptaufmerksamkeit in der Vergangenheit 13,14 erhalten. Heutzutage sind verschiedene Systeme für radiotelemetric Implantation im Handel erhältlich. Allerdings ist eine Literatur Bildschirm zeigte auch , 29 Publikationen, die die Entwicklung von selbstgemachten radiotelemetric Systeme 15-40 beschreiben. Während hausgemachte Systeme geeignet sind, weniger teuer und mehr Nutzer angepasst, im Handel erhältliche Systeme sind geradlinig, relativ einfach zu installieren und schnell eingerichtet werden können.
Implantierbare EEG hat Radiotelemetrie eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu konkurrierenden Techniken wie körperlichen Zwanges Methoden, getragen in der Jacke Systeme oder Fessel Ansätze. Letztere werden durch Definition zurückzuhalten, dh., Ist das Tier nicht in der Lage sich zu bewegen oder ist sein normales Verhalten beeinträchtigt. Es könnte sogar notwendig sein, das Tier für den Erwerb von Re zu betäubenhaftbar Daten. Moderne angebundenen Systeme sind jedoch wahrscheinlich weniger Halte zu sein, aber dies muss wissenschaftlich validiert werden. Radiotelemetrie auf der anderen Seite erlaubt Tiere ihr volles Repertoire an Verhaltens ohne räumlich – zeitliche Beschränkungen aufweisen , und somit wird angenommen , überlegen sind Ansätze zur Eindämmung und prädiktive der Ergebnisse, die beim Menschen 1,3 erworben werden. Es ist bekannt , für eine ganze Weile , dass die Rückhalteansätze dramatisch grundlegende physiologische Parameter verändern können, z. B. Nahrungsaufnahme, Körperkerntemperatur, Blutdruck und Herzfrequenz und körperliche Aktivität zum Beispiel 3. Tethered – Systeme stellen eine immer noch weit verbreitet klassischen Halte Ansatz 13,14. Die Elektroden, die entweder epidural oder Tief Elektroden werden im allgemeinen mit einem Miniatur-Buchse verbunden, die mit dem Schädel verankert wird. Die Buchse selbst ist für die Befestigung eines Kabels ausgesetzt, die eine relativ freie Bewegung des Tieres gestattet. Although heutzutage tethered Systeme extrem filigrane werden und hochflexibel, eine ihrer wichtigsten Nachteile ist, dass es immer noch halbRückHalte ist. Außerdem könnte es ein Risiko einer Infektion an der Elektrodenimplantationsstelle sein, da die Tiere aus ihrem Körper (Kopf) mit Ursprung alle externen Geräte zu manipulieren neigen. Obwohl drahtlose Radiotelemetrie – Technologie in verschiedenen Arten ist bereits seit Jahrzehnten in den späten 60er Jahren und hat somit existiert beschrieben worden ist , hat es erst vor kurzem eine erschwingliche, zuverlässige geworden, und relativ einfach zu bedien 10,41,42, vor allem in kleinen Labornagern solche wie Mäuse und Ratten. Kleine, implantierbare Miniatur EEG Sender sind jetzt im Handel erhältlich und können in Mäusen von mehr als 20 g (~ 10 Wochen) implantiert werden. So hat die elektro Charakterisierung von transgenen Mausmodellen insbesondere in diesen Tagen ein überwiegender Anwendungsgebiet von implantierbaren EEG Radiotelemetrie werden. Tiergröße ist nicht mehr eine absolute experimentelle schränkungention, während die Lebensdauer der Batterie Sender in der Tat ist. Trotz begrenzter Lebensdauer, sind implantierbare Sender Systeme, die die meisten Nachteile zu minimieren, um potenzielle Aufnahme assoziierten Stress durch Systeme eingeschränkt wird. Nagetiere können ihre komplette Rüstzeug der physiologischen Verhalten einschließlich Ruhe, Bewegungsaktivität (Exploration) und Schlaf (REM, Slow-Wave – Schlaf) 43,44 präsentieren. Wichtig ist , dass implantierbare Radiotelemetrie stark Tierversuche 3 zu reduzieren. Derzeit gibt es eine intensive Diskussion darüber, wie die Zahl der Versuchstiere in der Wissenschaft zu begrenzen und ihr Leiden zu verringern. Offensichtlich Tierversuche und Tiermodellen von menschlichen und tierischen Krankheiten sind von wesentlicher Bedeutung für unser Verständnis der Bottom-Line Pathophysiologie und anschließender Fortschritt in der Therapie. Darüber hinaus sind kritische Tierversuche in der Arzneimittelforschung und Entwicklung. Sie tragen wesentlich zur präklinischen / toxikologischen Untersuchungen in Arzneimittelzulassungso begehen zu Mensch und Tier Pflege. Es ist bemerkenswert, dass derzeit noch keine Alternative zur Verfügung stehen Tierforschung die komplexen pathophysiologischen Mechanismen zu verstehen, die sonst unmöglich wäre, hervorgerufen werden. Zur gleichen Zeit, das 3R, dh., Ersatz, Verringerung und Verfeinerung Strategie in der EU und den USA ermutigt die Erforschung komplementäre und alternative Methoden. Radiotelemetrie ist ein wichtiges Beispiel für eine erfolgreiche 3R-Strategie, wie es die Anzahl der Versuchstiere und ihr Leiden im Vergleich zu anderen Techniken reduzieren.
Hier bieten wir eine detaillierte und zusammenhängende Schritt-für-Schritt-Ansatz eine subkutane Tasche Implantation eines Hochfrequenzsender in beiden Mäusen und Ratten durchzuführen. Diese erste Sequenz wird durch eine Beschreibung der stereotaxische epidural und tiefe intrazerebrale EEG Elektrodenpositionierung gefolgt. Besonderes Augenmerk wird auf die Wohnverhältnisse bezahlt, Anästhesie, peri- und postoperativen SchmerzenManagement und mögliche antiinfektiöse Behandlung. Der Fokus liegt auf der elektronischen 3D-Stereotaxie Ansatz zuverlässig epidurale und tiefe intrazerebrale Strukturen zielen. Wir kommentieren auch auf häufige experimentelle Tücken in EEG Elektrodenimplantation und Strategien zur Verringerung von Traumata und Optimierung der Schmerztherapie während der postoperativen Erholung. Schließlich Beispiele für Oberflächen- und Tiefen EEG-Aufzeichnungen werden vorgestellt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Implantierbare EEG Radiotelemetrie ist von zentraler Bedeutung , da sie eine nicht beschränkende Technik ermöglicht Versuchstiere ist ihr volles Repertoire an Verhaltens 1,3 auszuführen. Dies ist von besonderem Interesse, wie die telemetrisch Ansatz nicht nur spontane EEG-Aufzeichnungen ermöglicht, sondern auch Aufnahmen unter kognitiven Aufgaben und circadian analytische Setups, wie T-Labyrinth, radial Labyrinth, Wasserlabyrinth, Schlafentzug Aufgaben oder wenn ein EEG-Aufzeichnung ist erforderlich oder …
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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