Använda en bipolär elektrod för att skapa en temporallobepilepsimusmodell genom elektrisk tändning av amygdala
Summary
Amygdala spelar en nyckelroll i temporallobepilepsi, som har sitt ursprung i och sprider sig från denna struktur. Denna artikel ger en detaljerad beskrivning av tillverkningen av djupa hjärnelektroder med både registrerande och stimulerande funktioner. Det introducerar en modell av medial temporallobepilepsi som härrör från amygdala.
Abstract
Amygdala är ett av de vanligaste ursprungen till anfall, och amygdalamusmodellen är avgörande för illustrationen av epilepsi. Få studier har dock beskrivit experimentprotokollet i detalj. Denna artikel illustrerar hela processen för amygdala elektrisk tändning epilepsi modell tillverkning, med införandet av en metod för bipolär elektrod tillverkning. Denna elektrod kan både stimulera och spela in, vilket minskar hjärnskador orsakade av implantering av separata elektroder för stimulering och inspelning. För långvarig elektroencefalogram (EEG) inspelning användes släpringar för att eliminera rekordavbrott orsakade av kabeltrassel och faller av.
Efter periodisk stimulering (60 Hz, 1 s var 15:e minut) av den basolaterala amygdalan (AP: 1,67 mm, L: 2,7 mm, V: 4,9 mm) under 19,83 ± 5,742 gånger, observerades full tändning hos sex möss (definierat som induktion av tre kontinuerliga grad V-episoder klassificerade enligt Racines skala). Ett intrakraniellt EEG registrerades under hela tändningsprocessen, och en epileptisk urladdning i amygdala som varade 20-70 s observerades efter tändning. Därför är detta ett robust protokoll för modellering av epilepsi som härrör från amygdala, och metoden är lämplig för att avslöja amygdalas roll i temporallobepilepsi. Denna forskning bidrar till framtida studier av mekanismerna bakom mesial tinninglobsepilepsi och nya antiepileptogena läkemedel.
Introduction
Tinninglobsepilepsi (TLE) är den vanligaste typen av epilepsi och löper stor risk att omvandlas till läkemedelsresistent epilepsi. Kirurgi, såsom selektiv amygdalohippocampektomi, är en effektiv behandling för TLE, och epileptogenesen och iktogenesen av sjukdomen är fortfarande under utredning 1,2. Patogenes av TLE har visat sig förekomma inte bara i hippocampus utan även i stor utsträckning i amygdala 3,4. Till exempel har både amygdala skleros och amygdalaförstoring ofta rapporterats som ursprunget till TLE-anfall 5,6. Betydelsen av amygdala kan inte underskattas; En amygdalamodell är nödvändig för studier av epileptogenes, och en tydlig illustration av denna modell är brådskande.
Flera tillvägagångssätt har föreslagits för att framkalla anfall i djurmodeller. Tidigare injicerades konvulsiva läkemedel intraperitonealt i ett tidigt skede7. Även om denna metod var bekväm var placeringen av epileptiska foci osäker. Med utvecklingen av stereotaktisk teknik och en detaljerad djurhjärnatlas applicerades intrakraniell läkemedelsinjektion för att lösa lokaliseringsproblemet8. Brist på intervention för svåra anfall under det akuta skedet resulterade emellertid i en hög dödlighet, och kroniska spontana anfall åtföljdes av problemet med instabil interiktal och anfallsfrekvens 9,10. Slutligen utvecklades den elektriska tändningsmetoden; Denna metod stimulerar regelbundet specifika hjärnregioner flera gånger, vilket gör att anfall kan induceras med bestämd kontroll av både platsen och starttiden11.
En fördel med denna metod är att den intrakraniella implantationen av elektroder är minimalt invasiv12. Dessutom kan svårighetsgraden av anfallet kontrolleras genom att stimuli upphör, vilket minskar dödligheten orsakad av anfallen. Dessa förändringar löste bristerna i de tidigare tillvägagångssätten. I synnerhet kan denna modell på ett adekvat sätt efterlikna mänskliga anfall och är särskilt lämplig för studier av status epilepticus (SE) på grund av dess förmåga att inducera SE snabbt13. Det kan också användas för antiepileptisk läkemedelsscreening14 och i studier om epilepsimekanismen. Slutligen är det välkänt att amygdala är nära förknippad med minnesmodulering, belöningsbehandling och känslor15. Störningar i dessa mentala funktioner uppträder ofta hos epileptiska patienter och därför kan amygdala epilepsimodellen vara ett bättre val för att studera känslomässiga problem vid epilepsi16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Epilepsi är en grupp sjukdomar med flera manifestationer och olika orsaker18; Det bör noteras att ingen enskild modell kan användas för alla typer av epilepsi, och forskare måste välja en lämplig modell för sin specifika studie. Den aktuella studien introducerar en av de mest tillgängliga metoderna för elektrodtillverkning. Olika delar av denna metod kan justeras för att anpassa sig till olika experimentella förhållanden.
Denna metod använder elektroder me…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forskningen stöddes av National Natural Science Foundation of China (nr 82030037, 81871009) och Pekings kommunala hälsokommission (11000022T000000444685). Vi tackar TopEdit (www.topeditsci.com) för dess språkliga hjälp under utarbetandet av detta manuskript.
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).
