Использование биполярного электрода для создания модели мышиной эпилепсии височной доли путем электрического растопления миндалевидного тела
Summary
Миндалевидное тело играет ключевую роль в височной эпилепсии, которая возникает и распространяется из этой структуры. В этой статье приведено подробное описание изготовления глубоких электродов мозга, обладающих как записывающей, так и стимулирующей функциями. Он представляет модель медиальной височной эпилепсии, происходящей из миндалевидного тела.
Abstract
Миндалевидное тело является одним из наиболее распространенных источников судорог, и модель миндалевидного тела у мыши необходима для иллюстрации эпилепсии. Тем не менее, лишь немногие исследования подробно описали экспериментальный протокол. В данной работе проиллюстрирован весь процесс создания модели эпилепсии при электрическом разжигании миндалевидного тела с внедрением метода изготовления биполярных электродов. Этот электрод может как стимулировать, так и записывать, уменьшая травму головного мозга, вызванную имплантацией отдельных электродов для стимуляции и записи. Для длительной записи электроэнцефалограммы (ЭЭГ) использовались контактные кольца для устранения прерывания записи, вызванного спутыванием и падением кабеля.
После периодической стимуляции (60 Гц, 1 с каждые 15 мин) базолатеральной миндалины (AP: 1,67 мм, L: 2,7 мм, V: 4,9 мм) в течение 19,83 ± 5,742 раза, полное растопление наблюдалось у шести мышей (определяемое как индукция трех непрерывных эпизодов V степени, классифицированных по шкале Расина). На протяжении всего процесса растопки регистрировалась внутричерепная ЭЭГ, а после растопки наблюдался эпилептический разряд в миндалине продолжительностью 20-70 с. Таким образом, это надежный протокол моделирования эпилепсии, происходящей из миндалевидного тела, и метод подходит для выявления роли миндалевидного тела в височной эпилепсии. Это исследование способствует будущим исследованиям механизмов мезиальной височной эпилепсии и новых противоэпилептогенных препаратов.
Introduction
Височная эпилепсия (TLE) является наиболее распространенным типом эпилепсии и имеет высокий риск превращения в лекарственно-устойчивую эпилепсию. Хирургическое вмешательство, такое как селективная миндалевидное тело, является эффективным методом лечения TLE, а эпилептогенез и ихтогенез заболевания все еще исследуются 1,2. Было показано, что патогенез TLE происходит не только в гиппокампе, но и в миндалине 3,4. Например, как склероз миндалевидного тела, так и увеличение миндалевидного тела часто сообщаются как о происхождении судорог TLE 5,6. Важность миндалевидного тела нельзя недооценивать; Миндалевидное тело имеет важное значение для изучения эпилептогенеза, и срочно необходима четкая иллюстрация этой модели.
Было предложено несколько подходов для индукции судорог на животных моделях. В прошлом противосудорожные препараты вводили внутрибрюшинно на ранней стадии7. Хотя этот метод был удобен, расположение эпилептических очагов было неопределенным. С развитием стереотаксических технологий и подробного атласа мозга животных для решения проблемы локализации стало применяться внутричерепное введение препарата8. Однако отсутствие вмешательства при тяжелых припадках в острой стадии приводило к высокой смертности, а хронические спонтанные припадки сопровождались проблемой нестабильной межприступной частоты и частоты приступов 9,10. Наконец, был разработан метод электрической растопки; Этот метод периодически стимулирует определенные области мозга несколько раз, позволяя вызывать судороги с определенным контролем как местоположения, так и времени начала11.
Преимуществом этого метода является то, что внутричерепная имплантация электродов является малоинвазивной12. Кроме того, тяжесть припадка можно контролировать путем прекращения раздражителей, что снижает смертность, вызванную судорогами. Эти изменения устранили недостатки предыдущих подходов. Примечательно, что эта модель может адекватно имитировать судороги человека и особенно подходит для изучения эпилептического статуса (SE) из-за ее способности быстро индуцировать SE13. Он также может быть использован для скрининга противоэпилептических препаратов14 и в исследованиях механизма эпилепсии. Наконец, хорошо известно, что миндалевидное тело тесно связано с модуляцией памяти, обработкой вознаграждения и эмоциями15. Расстройства этих психических функций часто встречаются у пациентов с эпилепсией, и, таким образом, модель миндалевидного тела эпилепсии может быть лучшим выбором для изучения эмоциональных проблем при эпилепсии16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Эпилепсия – это группа заболеваний с множественными проявлениями и разнообразными причинами18; Следует отметить, что ни одна модель не может быть использована для всех типов эпилепсии, и исследователи должны выбрать подходящую модель для своего конкретного исследования. …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (No 82030037, 81871009) и Пекинской муниципальной комиссией по здравоохранению (11000022T000000444685). Мы благодарим TopEdit (www.topeditsci.com) за лингвистическую помощь при подготовке этой рукописи.
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 |
Referências
- Kurita, T., Sakurai, K., Takeda, Y., Horinouchi, T., Kusumi, I. Very long-term outcome of non-surgically treated patients with temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis: A retrospective study. PLoS One. 11 (7), 0159464 (2016).
- Choy, M., Duffy, B. A., Lee, J. H. Optogenetic study of networks in epilepsy. Journal of Neuroscience Research. 95 (12), 2325-2335 (2017).
- Aroniadou-Anderjaska, V., Fritsch, B., Qashu, F., Braga, M. F. Pathology and pathophysiology of the amygdala in epileptogenesis and epilepsy. Epilepsy Research. 78 (2-3), 102-116 (2008).
- Smith, P. D., McLean, K. J., Murphy, M. A., Turnley, A. M., Cook, M. J. Seizures, not hippocampal neuronal death, provoke neurogenesis in a mouse rapid electrical amygdala kindling model of seizures. Neurociência. 136 (2), 405-415 (2005).
- Reyes, A., et al. Amygdala enlargement: Temporal lobe epilepsy subtype or nonspecific finding. Epilepsy Research. 132, 34-40 (2017).
- Fan, Z., et al. Diagnosis and surgical treatment of non-lesional temporal lobe epilepsy with unilateral amygdala enlargement. Neurological Sciences. 42 (6), 2353-2361 (2021).
- Dhir, A. Pentylenetetrazol (PTZ) kindling model of epilepsy. Current Protocols in Neuroscience. , 37 (2012).
- Van Erum, J., Van Dam, D., De Deyn, P. P. PTZ-induced seizures in mice require a revised Racine scale. Epilepsy & Behavior. 95, 51-55 (2019).
- Carriero, G., et al. A guinea pig model of mesial temporal lobe epilepsy following nonconvulsive status epilepticus induced by unilateral intrahippocampal injection of kainic acid. Epilepsia. 53 (11), 1917-1927 (2012).
- Levesque, M., Avoli, M. The kainic acid model of temporal lobe epilepsy. Neuroscience Biobehavioral Reviews. 37, 2887-2899 (2013).
- Fujita, A., Ota, M., Kato, K. Urinary volatile metabolites of amygdala-kindled mice reveal novel biomarkers associated with temporal lobe epilepsy. Scientific Reports. 9 (1), 10586 (2019).
- Li, J. J., et al. The spatiotemporal dynamics of phase synchronization during epileptogenesis in amygdala-kindling mice. PLoS One. 11 (4), 0153897 (2016).
- Wang, Y., Wei, P., Yan, F., Luo, Y., Zhao, G. Animal models of epilepsy: A phenotype-oriented review. Aging and Disease. 13 (1), 215-231 (2022).
- Fallah, M. S., Dlugosz, L., Scott, B. W., Thompson, M. D., Burnham, W. M. Antiseizure effects of the cannabinoids in the amygdala-kindling model. Epilepsia. 62 (9), 2274-2282 (2021).
- Chipika, R. H., et al. Amygdala pathology in amyotrophic lateral sclerosis and primary lateral sclerosis. Journal of the Neurological Sciences. 417, 117039 (2020).
- Kuchukhidze, G., et al. Emotional recognition in patients with mesial temporal epilepsy associated with enlarged amygdala. Frontiers in Neurology. 12, 803787 (2021).
- Soper, C., Wicker, E., Kulick, C. V., N’Gouemo, P., Forcelli, P. A. Optogenetic activation of superior colliculus neurons suppresses seizures originating in diverse brain networks. Neurobiology of Disease. 87, 102-115 (2016).
- Devinsky, O., et al. Epilepsy. Nature Reviews Disease Primers. 4, 18024 (2018).
- Zhang, Z., et al. Interaction between thalamus and hippocampus in termination of amygdala-kindled seizures in mice. Computational and Mathematical Methods in Medicine. 2016, 9580724 (2016).
- Ghotbedin, Z., Janahmadi, M., Mirnajafi-Zadeh, J., Behzadi, G., Semnanian, S. Electrical low frequency stimulation of the kindling site preserves the electrophysiological properties of the rat hippocampal CA1 pyramidal neurons from the destructive effects of amygdala kindling: the basis for a possible promising epilepsy therapy. Brain Stimulation. 6 (4), 515-523 (2013).
- Hristova, K., et al. Medial septal GABAergic neurons reduce seizure duration upon optogenetic closed-loop stimulation. Brain. 144 (5), 1576-1589 (2021).
