Utilizzo di un elettrodo bipolare per creare un modello murino per l'epilessia del lobo temporale mediante accensione elettrica dell'amigdala

Summary

L’amigdala svolge un ruolo chiave nell’epilessia del lobo temporale, che ha origine e si propaga da questa struttura. Questo articolo fornisce una descrizione dettagliata della fabbricazione di elettrodi cerebrali profondi con funzioni sia di registrazione che di stimolazione. Introduce un modello di epilessia del lobo temporale mediale originato dall’amigdala.

Abstract

L’amigdala è una delle origini più comuni delle convulsioni e il modello murino dell’amigdala è essenziale per l’illustrazione dell’epilessia. Tuttavia, pochi studi hanno descritto il protocollo sperimentale in dettaglio. Questo articolo illustra l’intero processo di creazione di modelli di epilessia elettrica di accensione dell’amigdala, con l’introduzione di un metodo di fabbricazione di elettrodi bipolari. Questo elettrodo può sia stimolare che registrare, riducendo le lesioni cerebrali causate dall’impianto di elettrodi separati per la stimolazione e la registrazione. Per scopi di registrazione dell’elettroencefalogramma a lungo termine (EEG), sono stati utilizzati collettori rotanti per eliminare l’interruzione della registrazione causata da grovigli di cavi e cadute.

Dopo stimolazione periodica (60 Hz, 1 s ogni 15 minuti) dell’amigdala basolaterale (AP: 1,67 mm, L: 2,7 mm, V: 4,9 mm) per 19,83 ± 5,742 volte, è stata osservata un’accensione completa in sei topi (definita come induzione di tre episodi continui di grado V classificati dalla scala di Racine). Un EEG intracranico è stato registrato durante l’intero processo di accensione e una scarica epilettica nell’amigdala della durata di 20-70 s è stata osservata dopo l’accensione. Pertanto, questo è un protocollo robusto per modellare l’epilessia proveniente dall’amigdala e il metodo è adatto per rivelare il ruolo dell’amigdala nell’epilessia del lobo temporale. Questa ricerca contribuisce a studi futuri sui meccanismi dell’epilessia del lobo temporale mesiale e di nuovi farmaci antiepilettogeni.

Introduction

L’epilessia del lobo temporale (TLE) è il tipo più diffuso di epilessia e ha un alto rischio di conversione in epilessia resistente ai farmaci. La chirurgia, come l’amigdaloippocampectomia selettiva, è un trattamento efficace per la TLE e l’epilettogenesi e l’ictogenesi della malattia sono ancora oggetto di indagine ^1,2. È stato dimostrato che la patogenesi della TLE si verifica non solo nell’ippocampo, ma anche ampiamente nell’amigdala ^3,4. Ad esempio, sia la sclerosi dell’amigdala che l’allargamento dell’amigdala sono stati frequentemente riportati come le origini delle crisi di TLE ^5,6. L’importanza dell’amigdala non può essere sottovalutata; Un modello di amigdala è essenziale per lo studio dell’epilettogenesi e una chiara illustrazione di questo modello è urgentemente necessaria.

Sono stati proposti diversi approcci per indurre convulsioni in modelli animali. In passato, i farmaci convulsivi venivano iniettati per via intraperitoneale in una fase precoce⁷. Sebbene questo metodo fosse conveniente, la posizione dei focolai epilettici era incerta. Con lo sviluppo della tecnologia stereotassica e un atlante cerebrale animale dettagliato, l’iniezione intracranica di farmaci è stata applicata per risolvere il problema della localizzazione⁸. Tuttavia, la mancanza di intervento per le crisi gravi durante la fase acuta ha provocato un alto tasso di mortalità e le crisi spontanee croniche sono state accompagnate dal problema dell’interictale instabile e dalla frequenza delle crisi ^9,10. Infine, è stato sviluppato il metodo di accensione elettrica; Questo metodo stimola periodicamente specifiche regioni cerebrali più volte, consentendo di indurre le convulsioni con un controllo definito sia della posizione che del tempo di insorgenza¹¹.

Un vantaggio di questo metodo è che l’impianto intracranico di elettrodi è minimamente invasivo¹². Inoltre, la gravità della crisi è controllabile dalla cessazione degli stimoli, riducendo la mortalità causata dalle convulsioni. Questi cambiamenti hanno risolto le carenze degli approcci precedenti. In particolare, questo modello può imitare adeguatamente le crisi umane ed è particolarmente adatto per lo studio dello stato epilettico (SE) a causa della sua capacità di indurre rapidamente SE¹³. Può anche essere utilizzato per lo screening di farmaci antiepilettici¹⁴ e negli studi sul meccanismo dell’epilessia. Infine, è ben noto che l’amigdala è strettamente associata alla modulazione della memoria, all’elaborazione della ricompensa e alle emozioni¹⁵. I disturbi di queste funzioni mentali si incontrano spesso nei pazienti epilettici e, quindi, il modello di epilessia dell’amigdala può essere una scelta migliore per studiare i problemi emotivi nell’epilessia¹⁶.

Protocol

Questo esperimento è stato approvato dal Comitato etico sperimentale sugli animali dell’ospedale Xuanwu, Capital Medical University. Tutti i topi sono stati tenuti nel laboratorio animale del Xuanwu Hospital, Capital Medical University. Questo protocollo è diviso in quattro parti. Le prime due parti introducono il metodo di costruzione dell’elettrodo e del circuito elettrico utilizzando un collettore rotante per collegare gli elettrodi e l’apparecchiatura di registrazione/stimolazione EEG. La terza parte descrive il me…

Representative Results

L’elettrodo e il circuito consentono di registrare l’EEG e di funzionare come stimolazione (Figura 1); Questa configurazione evita la complessità di impiantare separatamente la registrazione e la stimolazione degli elettrodi e riduce al minimo i danni al tessuto cerebrale. L’applicazione di collettori rotanti consente il collegamento degli elettrodi con tutti i tipi di dispositivi. Abbiamo eseguito un intervento chirurgico di impianto di elettrodi su sei topi adu…

Discussion

L’epilessia è un gruppo di malattie con manifestazioni multiple e cause diverse¹⁸; Va notato che nessun singolo modello può essere utilizzato per tutti i tipi di epilessia e i ricercatori devono selezionare un modello appropriato per il loro studio specifico. Il presente studio introduce uno dei metodi più accessibili di fabbricazione degli elettrodi. Varie parti di questo metodo possono essere regolate per adattarsi a diverse condizioni sperimentali.

Questo metodo u…

Materials

Alexa Fluor 488-conjugated Donkey anti-Rabbit IgG	invitrogen	A-21206
c-Fos antibody		ab222699
Cranial drill	SANS	SA302
dental cement	NISSIN
EEG recording and stimulation equipment	Neuracle Technology (Changzhou) Co., Ltd	NSHHFS-210803
lead-free tin wire	BAKON
Pin header/Female header	XIANMISI		spacing of 1.27 mm
Silver wire	A-M systems	786000
Slip ring	Senring Electronics Co.,Ltd	SNM008-04
Tungsten wire	A-M systems	796000
ultrafine multi-stand wire	Shenzhen Chengxing wire and cable	UL10064-FEP
welding equipment	BAKON	BK881