चूहे और एक्यूपंक्चर द्वारा चूहों में epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) के हेरफेर और नींद
Summary
This paper demonstrates the performance of acupuncture, epilepsy models, and the analysis of sleep in rodents. The acupuncture procedure and the identification of acupoints are described. Pilocarpine or pentylenetetrazol (PTZ) is used to induce epilepsy. Electrocorticogram (ECoG), electromyogram (EMG), brain temperature, and locomotor activity recordings are employed for sleep analysis.
Abstract
Ancient Chinese literature has documented that acupuncture possesses efficient therapeutic effects on epilepsy and insomnia. There is, however, little research to reveal the possible mechanisms behind these effects. To investigate the effect of acupuncture on epilepsy and sleep, several issues need to be addressed. The first is to identify the acupoints, which correspond between humans, rats, and mice. Furthermore, the depth of insertion of the acupuncture needle, the degree of needle twist in manual needle acupuncture, and the stimulation parameters for electroacupuncture (EA) need to be determined. To evaluate the effects of acupuncture on epilepsy and sleep, a feasible model of epilepsy in rodents is required. We administer pilocarpine into the left central nucleus of the amygdala (CeA) to simulate focal temporal lobe epilepsy (TLE) in rats. Intraperitoneal (IP) injection of pilocarpine induces generalized epilepsy and status epilepticus (SE) in rats. Five IP injections of pentylenetetrazol (PTZ) with a one-day interval between each injection successfully induces spontaneous generalized epilepsy in mice. Recordings of electrocorticograms (ECoGs), electromyograms (EMGs), brain temperature, and locomotor activity are used for sleep analysis in rats, while ECoGs, EMGs, and locomotor activity are employed for sleep analysis in mice. ECoG electrodes are implanted into the frontal, parietal, and contralateral occipital cortices, and a thermistor is implanted above the cerebral cortex by stereotactic surgery. EMG electrodes are implanted into the neck muscles, and an infrared detector determines locomotor activity. The criteria for categorizing vigilance stages, including wakefulness, rapid eye movement (REM) sleep, and non-REM (NREM) sleep are based on information from ECoGs, EMGs, brain temperature, and locomotor activity. Detailed classification criteria are stated in the text.
Introduction
मिर्गी एक आम मस्तिष्क संबंधी विकार, जिसमें आवर्तक बरामदगी के एक मरीज की उम्र भर पाए जाते है। अधिकांश मिरगी पुनरावृत्ति विरोधी मिरगी दवाओं (AEDs) द्वारा अच्छी तरह से नियंत्रित किया जा सकता है। हालांकि, मिरगी रोगियों के बारे में 30% आग रोक मिर्गी 1 विकसित करना। मिर्गी का कारण बनता गड़बड़ी है, जो आगे पुनरावृत्ति को बढ़ा सकते हैं सो जाओ। साक्ष्य दर्शाता है कि मिर्गी या तो रात में नींद को बाधित कर सकते हैं या अत्यधिक दिन तंद्रा 2,3 कारण बन सकता है। हमारे पिछले अध्ययनों आगे zeitgeber समय (ZT) 0, पर होने वाली यानी, रोशनी में प्रकाश अवधि की शुरुआत है कि मिर्गी का संकेत: अंधेरे चक्र, नींद कम हो जाती है; इस corticotropin हार्मोन जारी (CRH), एक होमियोस्टैटिक कारक द्वारा मध्यस्थता है। ZT13 (अंधेरे अवधि की शुरुआत) में मिर्गी एक और होमियोस्टैटिक कारक, इंटरल्यूकिन 1 (आईएल 1) है, जो नींद बढ़ जाती है की अभिव्यक्ति को बढ़ाता है। नींद circadian लय बदल रहे हैं जब मिर्गी, ZT6 पर होता है के बीचप्रकाश अवधि 4,5। दूसरी ओर, सोने की समस्याओं आगे प्रगति और मिर्गी 6 की पुनरावृत्ति को बढ़ा सकते हैं। ऊपर उल्लिखित सबूत के आधार पर हमने एक इष्टतम चिकित्सीय पद्धति एक साथ मिर्गी को नियंत्रित करने और मिर्गी के रोगियों में नींद अवरोधों को रोकने के लिए प्रकट करने के लिए प्रयास करें। हम पहले कि इलेक्ट्रो (ईए) एक 10 हर्ट्ज उत्तेजना आवृत्ति है, जो वर्तमान में एक निश्चित राशि का एक स्टेनलेस स्टील सुई के माध्यम से acupoint में कर दिया है के साथ पाया, सफलतापूर्वक electrocorticogram (ECoG) मिरगी गतिविधियों और मिर्गी प्रेरित सो गड़बड़ी को दबा 7 । एक 100 हर्ट्ज उत्तेजना आवृत्ति के साथ ईए आगे मिरगी गतिविधियों और चूहों 8,9 में नींद अवरोधों कमजोर होती जाती है। इस सफल प्रयोग तीन कारकों पर निर्भर करता है: सबसे पहले, एक व्यवहार्य मिरगी पशु मॉडल; दूसरी बात, नींद रिकॉर्डिंग और कृन्तकों में विश्लेषण के लिए एक विधि; और तीसरे, एक्यूपंक्चर के सटीक प्रदर्शन और acupoint locati की सटीकताons।
फोकल मिर्गी और सामान्यीकृत मिर्गी: मिर्गी के दो प्रमुख प्रकार में वर्गीकृत किया गया है। हम फोकल टेम्पोरल लोब मिर्गी (टीएलई), सामान्यीकृत मिर्गी, स्थिति एपिलेप्टिकस (एसई), और सहज सामान्यीकृत मिर्गी की पुनरावृत्ति में रुचि रखते हैं। इसलिए, विभिन्न जोड़तोड़ हमारे प्रयोगों के लिए उपयुक्त मिरगी मॉडल बनाने के लिए लागू कर रहे हैं। फोकल टीएलई की स्थापना करने के लिए, pilocarpine के एक कम खुराक प्रमस्तिष्कखंड (सीईए) के बाईं केंद्रीय नाभिक में किया जाता है। इस मॉडल को सत्यापित करने के लिए, छह ECoG इलेक्ट्रोड ललाट (F1 और F2), पार्श्विका (P1 और P2), और पश्चकपाल (O1 और O2) दोनों को छोड़ दिया और सही गोलार्द्धों में पालियों पर प्रत्यारोपित कर रहे हैं, और एक और दो संदर्भ इलेक्ट्रोड (आर 1 & आर 2) दोनों गोलार्द्धों में सेरिबैलम पर रखा जाता है। एक अतिरिक्त microinjection गाइड प्रवेशनी शल्य चिकित्सा (एपी शीर्षस्थान से 2.8 मिमी, एमएल, 4.2 मिमी, डीवी, 7.8 मिमी शीर्षस्थान के सापेक्ष) बाएँ सीईए में प्रत्यारोपित किया जाता है। निर्देशांक Paxinos और डब्ल्यू से अनुकूलित कर रहे हैंatson चूहे एटलस 10। फोकल टीएलई सफलतापूर्वक प्रेरित है, तो छोड़ दिया पार्श्विका प्रांतस्था पर इलेक्ट्रोड (P1), जो बाएँ सीईए के पास है से केवल रिकॉर्डिंग, प्रमुख epileptiform ECoGs, अन्य ECoG इलेक्ट्रोड से दर्ज की कोई महत्वपूर्ण epileptiform ECoGs साथ प्राप्त करना चाहिए। चूहों में pilocarpine की इंट्रापेरिटोनियल (आईपी) इंजेक्शन सामान्यीकृत प्रेरित मिर्गी और एसई, लेकिन यह घातक हो सकती है। प्रत्येक इंजेक्शन के बीच एक दिन के अंतराल के साथ pentylenetetrazol (PTZ) के पांच आईपी इंजेक्शन सफलतापूर्वक चूहों में सहज सामान्यीकृत मिर्गी प्रेरित और भी चूहों के अस्तित्व को सुनिश्चित। दो तार ECoG इलेक्ट्रोड ECoG संकेतों को प्राप्त करने के लिए और अनायास आवर्तक मिर्गी सत्यापित करने के लिए चूहों में ललाट और पार्श्विका cortices में प्रत्यारोपित किया जाता है।
Polysomnography (पीएसजी) शारीरिक परिवर्तन है कि नींद के दौरान हो रिकॉर्ड करने के लिए एक व्यापक तरीका है, और यह निष्पक्ष गैर तेजी से आँख आंदोलन (NREM) और आर के विभिन्न चरणों में वर्गीकृत कर सकते हैं नींदapid आँख आंदोलन (REM) नींद। पीएसजी मस्तिष्क तरंगों (electroencephalogram, ईईजी), आँख आंदोलनों (electrooculogram, सभी छवियाँ), कंकाल की मांसपेशी टोन (विद्युतपेशीलेख, ईएमजी), दिल की लय (इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम, ईसीजी), और रक्त में ऑक्सीजन का स्तर और श्वसन मापदंडों सहित शरीर के कार्यों के मापदंडों, रिकॉर्ड। चूहों में, हम जागना, NREM नींद, और रेम नींद में सतर्कता राज्यों वर्गीकृत करने के लिए ECoGs, EMGS, cortical तापमान, और हरकत गतिविधि रिकॉर्ड है। चूहों में नींद विश्लेषण ECoGs, EMGS, और हरकत गतिविधि परिणामों का उपयोग किया जाता है। चूहे शल्य चिकित्सा के साथ तीन ECoG stereotaxic सर्जरी द्वारा ललाट, पार्श्विका पर इलेक्ट्रोड, और contralateral अनुमस्तिष्कीय cortices पेंच प्रत्यारोपित कर रहे हैं। सतर्कता राज्यों (जागना, NREM नींद, और रेम नींद) के अधिग्रहण के बाद दृढ़ संकल्प ECoGs, ईएमजी, मस्तिष्क तापमान, और हरकत गतिविधि से अर्जित मापदंडों के अनुसार किया जाता है। दोनों चूहों और चूहों में पशु के व्यवहार को श्रेणीबद्ध करने के लिए विस्तृत मानदंड टी में वर्णित हैंवह प्रोटोकॉल।
दोनों चूहों और चूहों का मार्गदर्शन एक्यूपंक्चर या ईए प्रदर्शन से पहले, zoletil के एक कम खुराक (25 मिलीग्राम / किग्रा), जो सामान्य रूप से anesthetics stereotaxic सर्जरी के दौरान प्रशासित खुराक का आधा है साथ anesthetized किए जाने की जरूरत है। इस खुराक जानवरों इंजेक्शन के बाद 30 से 35 मिनट जागृत करने के लिए अनुमति देता है। या तो मैनुअल एक्यूपंक्चर या ईए 30 मिनट की एक निरंतर अवधि के समय के साथ, अंधेरे अवधि की शुरुआत में किया जाता है, और प्रत्येक जानवर लगातार दो से तीन दिनों के लिए किया जाता है। उत्तेजक ईए धाराओं एक स्टेनलेस स्टील सुई कि acupoint में डाला जाता है के माध्यम से एक विशेष acupoint में वितरित कर रहे हैं। प्रोत्साहन वर्तमान biphasic वर्ग दालों की एक ट्रेन है, जिसमें पल्स अवधि 150 एमएस है और उत्तेजना तीव्रता 1 मा है। एक सूखी सुई का मार्गदर्शन एक्यूपंक्चर के लिए प्रयोग किया जाता है, तो सुई acupoints में डाला 10 बार हर 5 मिनट मचलती थीं जाता है। मैनुअल एक्यूपंक्चर या ईए की कठिन हिस्सा कृन्तकों में acupoints स्थानीय बनाना है। नियंत्रण रेखाचूहों या चूहों में acupoints के व्यावहारिक मानव में उनकी संरचनात्मक स्थान के समान है। उदाहरण के लिए, द्विपक्षीय Fengchi acupoints दो कान, जो मनुष्य के 11 में अपनी संरचनात्मक स्थान के समान है के बीच, 3 मिमी गर्दन पर पीछे मंझला लाइन से दूर स्थित हैं। इसके अलावा, त्वचा पर कम प्रतिबाधा के साथ acupoints आगे की पुष्टि की जा सकती है। नकली एक्यूपंक्चर या नकली ईए हेरफेर एक्यूपंक्चर या ईए प्रयोगों के लिए आवश्यक है। नकली एक्यूपंक्चर या नकली ईए एक गैर acupoint ऐसे कांख 12 के पास के रूप में acupoint के पास स्थित है, कम से किया जाना चाहिए।
सफलतापूर्वक मिर्गी और मिर्गी-प्रेरित नींद अवरोधों पर एक्यूपंक्चर या ईए के प्रभाव की जांच करने के लिए निम्न कारकों जगह में होना चाहिए: एक व्यवहार्य मिरगी पशु मॉडल, epileptiform ECoGs का सटीक विश्लेषण और मिर्गी की पुनरावृत्ति, सतर्कता राज्यों वर्गीकृत करने के लिए एक विधि और एक्यूपंक्चर या कृन्तकों में ईए के सटीक प्रदर्शन।
Protocol
Representative Results
Discussion
एक व्यवहार्य मिर्गी पशु मॉडल का चयन प्रत्येक प्रयोगात्मक उद्देश्य के लिए आवश्यक है। हमारे लक्ष्यों में से एक मिर्गी दमन पर ईए के प्रभाव को स्पष्ट करने के लिए है। ईए एक वैकल्पिक चिकित्सा कि मिर्गी में ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by Ministry of Science and Technology (MOST) grants MOST104-2410-H-002-053 & NSC99-2320-B-002-026-MY3. This manuscript was edited and proofread by Mr. Brian Chang, who has experience revising professional documents.
Materials
| Drugs | |||
| Zoletil | Virbac | 50 mg/kg i.p. | |
| pilocarpine | Sigma-Aldrich | P6503 | 300 mg/kg i.p.; 1.2 mg microinjection |
| PTZ | Sigma-Aldrich | P6500 | 0.035 mg/mouse |
| polysporin | Pfizer | ||
| Surgery | |||
| ECoG electrode | Plastics One | E363/20 | screw electrode for rats |
| Pedestal | Plastics One | MS363 | |
| Cannula | Plastics One | C315G/spc | |
| Thermistor | Omega Engineering | 44008 | |
| Dental acrylic | Tempron | ||
| Stereotaxic Instrument | Stoelting | Dural arms | |
| Recording equipments | |||
| ECoG amplifier | Colbourn Instruments | V75-01 | |
| A/D Board | National Instruments | NI PCI-6033E | |
| Infrared-based motion detectors | Biobserve GmbH | custom-made | |
| ICELUS | G-System | ||
| AxoScope 10 Software | Molecular Devices | ||
| Acupuncture needs | |||
| Stainless needles | Shanghai Yanglong Medical Articles Co. | 32 gauge x 1” | |
| Functions Electrical Stimulator | I.T.O., Japan | Trio 300 | |
| AcuPen | Lhasa OMS | Pointer Excel II |
References
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