동시 비디오-뇌 파-ECG 모니터링 Neurocardiac 부전 간 질 마우스 모델에서을 식별 하
Summary
여기, 선물이 두뇌를 기록 하 고 동시 비디오를 사용 하 여 마우스에 바이오 신호를 심장에 프로토콜 electroencephalography (뇌 파), 그리고 심전도 (ECG). 우리는 또한 발작, 뇌 파 스펙트럼 전력, 심장 기능, 그리고 심장 박동의 변화에 대 한 결과 뇌 파 ECG 기록 분석 하는 방법을 설명 합니다.
Abstract
간 질, 발작 심장 박동 변화, 유도 블록, asystoles, 및 잠재적으로 간 (SUDEP)에 갑자기 예기치 않은 죽음의 위험을 증가 시킬 수 있는 부정맥 같은 심장 리듬을 교란을 보여주고 수 있습니다. Electroencephalography (뇌 파)와 심전도 (ECG)는 비정상적인 두뇌 및 환자의 심장 리듬에 대 한 모니터링 널리 임상 진단 도구입니다. 여기, 동시에 기록 비디오, 뇌 파, 심전도 측정 동작, 뇌, 심장 활동을 마우스에 각각, 기술을 설명 합니다. 여기에 설명 된 기술을 활용 한 테더 마우스의 머리에 이식된 전극 녹음 장비에 유선은 녹화 구성 (즉, 유선). 무선 원격 측정 시스템 기록에 비해, 밧줄된 배치 보유 뇌 파 또는 다른 biopotentials; 기록에 대 한 채널의 더 많은 가능한 수 등 여러 기술적인 장점 낮은 전극 비용; 그리고 기록의 더 큰 주파수 대역폭 (즉, 샘플링 속도). 이 기술의 기본 plethysmography 근육 및 호흡 활동의 평가 대 한 전도 (EMG) 등 다른 biosignals를 각각 기록에 맞게 쉽게 수정 수 있습니다 또한. EEG ECG 기록 수행 하는 방법을 설명 하는, 뿐만 아니라 우리는 또한 발작, 뇌 파 스펙트럼 전력, 심장 기능 및 우리와 함께 마우스를 사용 하 여 예제 실험에서 설명 하는 심장 박동의 변화에 대 한 결과 데이터를 계량 하는 방법 자세히 Kcna1 유전자 삭제 때문의 간 질 비디오-뇌 파-ECG 모니터링 간 질 또는 다른 신경 질환 마우스 모델에서 뇌, 심장, 또는 뇌-심장 상호 작용의 수준에서 장애를 식별 하는 강력한 도구를 제공 합니다.
Introduction
Electroencephalography (뇌 파)와 심전도 (ECG)는 각각 vivo에서 뇌와 심장 기능을 평가 하기 위한 강력 하 고 널리 사용 되는 기법. 뇌 파 전극을 두 피1에 연결 하 여 전기 두뇌 활동의 기록 이다. 비-침략 적 뇌 파를 기록 하는 신호 전압 변동을 summated 흥분 성의 억제 postsynaptic 잠재력 주로 대뇌 피 질의 각 추 모양 신경1,2에 의해 생성 된에서 발생 하는 나타냅니다. 뇌 파를 평가 하 고 간 질3,4환자 관리에 대 한 가장 일반적인 neurodiagnostic 테스트입니다. 간 질 발작 부재 발작 등 비 경련 상태 epilepticus5,6명백한 경련 행동 발현 없이 발생 하는 경우 특히 유용 합니다. 반대로, 비 간 질 관련 경련 에피소드 나 의식의 손실에 지도 하는 조건 없이 비디오-뇌 파 모니터링7간 질 발작으로 오진 될 수 있습니다. 간 질 분야에서의 유용성 뿐만 아니라 뇌 파는 또한 널리 이용 관련 된 수 면 장애, encephalopathies, 및 메모리 장애, 비정상적인 두뇌 활동을 감지 하로 수술2 중 전신 마 취를 보완 하기 위해 , 8 , 9.
뇌 파, 심전도 달리 (또는 그것으로 심전도 때때로 약식)10심장 전기 활동의 기록 이다. ECGs 사지 사지와 가슴 벽, 수축과 이완10,11의 각 심장 주기 동안 심근에 의해 생성 된 전압 변화의 감지 수 있는 전극을 연결 하 여 일반적으로 수행 됩니다. P 파, 복잡 한 QRS 및 T 파, 도발은 심 방, 심 실 도발은, 및 심 실 repolarization, 각각10, 에 해당 하는 ECG 파형의 기본 구성 정상 심장 주기 포함 11. 정기적으로 심장 부정맥 및 심장 전도 시스템12의 결함을 식별 하는 ECG 모니터링. 간 질 환자 중, ECG를 사용 하 여 잠재적으로 생명을 위협 하는 부정맥을 식별의 중요성은 증폭 된다 이후 그들은 갑자기 심장 마비, 간 질13, 갑자기 예기치 않은 죽음의 위험이 크게 증가 , 1415.
그들의 임상 응용 프로그램 뿐만 아니라 뇌 파 및 심전도 기록의 질병 마우스 모델에서 뇌와 심장 기능 장애를 식별 하는 데 필수적인 도구 되고있다. 전통적으로 이러한 기록을 별도로 수행 되었습니다, 하지만 여기 우리가 쥐에 동시에 기록 비디오, 뇌 파, 심전도를 기술 설명. 여기 상세한 동시 비디오-뇌 파-ECG 메서드는 마우스의 머리에 이식된 전극은 녹음 장비에 유선 테더 녹음 구성을 활용 합니다. 역사적으로,이 곁에, 또는 유선, 구성 표준 되었으며 가장 광범위 하 게 사용 하는 방법 쥐; 뇌 파 기록에 대 한 그러나, 무선 뇌 파 원격 측정 시스템 최근에 개발도 하 고 인기16에서 얻고 있다.
무선 뇌 파 시스템에 비해, 테더 배열 원하는 응용 프로그램에 따라 바람직 할 수 있습니다 몇 가지 기술적인 장점을 있습니다. 이러한 장점이 포함 뇌 파 또는 다른 biopotentials; 기록에 대 한 채널의 더 많은 수 낮은 전극 비용; 전극 disposability; 적은 민감성 신호 손실; 그리고 더 큰 주파수 대역폭 (즉., 샘플링 속도) 녹음17의. 제대로, 테더 녹음 방법을 여기에 설명 된은 높은 품질, 유물-뇌 파, 자유롭고 ECG 데이터 행동 모니터링에 대 한 해당 비디오와 동시에. 신경, 심장, 식별 하기 위해 다음이 뇌 파 및 심전도 데이터를 수집한 수 또는 neurocardiac 이상 발작, 뇌 파의 변화 등 파워 스펙트럼, 심장 유도 블록 (즉., 심장 박동을 생략), 심장 박동의 변화에서 변화. 이러한 뇌 파 ECG 양적 방법의 응용 프로그램 입증, 선물이 예 실험 Kcna1 녹아웃 (-/-)를 사용 하 여 마우스. Kcna1 -/- 생쥐 전압 개폐 Kv1.1 α-소 단위 부족 하 고 결과적으로 자발적인 발작, 심장 기능 장애, 조기 사망, 그들의 해로운 동시 EEG ECG 평가 대 한 이상적인 모델 간 연결 만들기 전시 neurocardiac 장애입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
유물에서 무료로 고품질 EEG ECG 녹음을 얻기 위해 모든 예방 조치는 저하 또는 이식된 전극과 와이어의 풀림을 방지 하기 위해 취해야 한다. 뇌 파 머리 이식 되 느슨한, 두뇌와 와이어 접촉 감소 신호 진폭을 선도 저하 됩니다. 느슨한 임 플 란 트 또는 가난한 와이어 연락처 운동 유물과 배경 잡음 기록에 소개 전기 신호의 왜곡을 일으킬 수 있습니다. 머리 이식의 잠재적인 완화 방지, 최대한의 강?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품 연구 간 질 (부여 번호 35489);에 대 한 미국 시민에 의해 지원 되었다 건강의 국가 학회 (부여 번호 R01NS100954, R01NS099188); 루이지애나 주립 대학 건강 과학 센터 말 콤 Feist 박사 화목 하 고.
Materials
| VistaVision stereozoom dissecting microscope | VWR | ||
| Dolan-Jenner MI-150 microscopy illuminator, with ring light | VWR | MI-150RL | |
| CS Series scale | Ohaus | CS200 | for weighing animal |
| T/Pump professional | Stryker | recirculating water heat pad system | |
| Ideal Micro Drill | Roboz Surgical Instruments | RS-6300 | |
| Ideal Micro Drill Burr Set | Cell Point Scientific | 60-1000 | only need the 0.8-mm size |
| electric trimmer | Wahl | 9962 | mini clipper |
| tabletop vise | Eclipse Tools | PD-372 | PD-372 Mini-tabletop suction vise |
| fine scissors | Fine Science Tools | 14058-11 | ToughCut, Straight, Sharp/Sharp, 11.5 cm |
| Crile-Wood needle holder | Fine Science Tools | 12003-15 | Straight, Serrated, 15 cm, with lock – For applying wound clips |
| Dumont #7 forceps | Fine Science Tools | 11297-00 | Standard Tips, Curved, Dumostar, 11.5 cm |
| Adson forceps | Fine Science Tools | 11006-12 | Serrated, Straight, 12 cm |
| Olsen-Hegar needle holder with suture cutter | Fine Science Tools | 12002-12 | Straight, Serrated, 12 cm, with lock |
| scalpel handle #3 | Fine Science Tools | 10003-12 | |
| surgical blades #15 | Havel's | FHS15 | |
| 6-0 surgical suture | Unify | S-N618R13 | non-absorbable, monofilament, black |
| gauze sponges | Coviden | 2346 | 12 ply, 7.6 cm x 7.6 cm |
| cotton-tipped swabs | Constix | SC-9 | 15.2-cm total length |
| super glue | Loctite | LOC1364076 | gel control |
| Michel wound clips, 7.5mm | Kent Scientific | INS700750 | |
| polycarboxylate dental cement kit | Prime-dent | 010-036 | Type 1 fine grain |
| tuberculin syringe | BD | 309623 | |
| polyethylene tubing | Intramedic | 427431 | PE160, 1.143 mm (ID) x 1.575 mm (OD) |
| chlorhexidine | Sigma-Aldrich | C9394 | |
| ethanol | Sigma-Aldrich | E7023-500ML | |
| Puralube vet ointment | Dechra Veterinary Products | opthalamic eye ointment | |
| mouse anesthetic cocktail | Ketamine (80 mg/kg), Xylazine (10 mg/kg), and Acepromazine (1 mg/kg) | ||
| carprofen | Rimadyl (trade name) | ||
| HydroGel | ClearH20 | 70-01-5022 | hydrating gel; 56-g cups |
| Ponemah software | Data Sciences International | data acquisition and analysis software; version 5.2 or greater with Electrocardiogram Module | |
| 7700 Digital Signal conditioner | Data Sciences International | ||
| 12 Channel Isolated Bio-potential Pod | Data Sciences International | ||
| fish tank | Topfin | for use as recording chamber; 20.8 gallon aquarium; 40.8 cm (L) X 21.3 cm (W) X 25.5 cm (H) | |
| Digital Communication Module (DCOM) | Data Sciences International | 13-7715-70 | |
| 12 Channel Isolated Bio-potential Pod | Data Sciences International | 12-7770-BIO12 | |
| serial link cable | Data Sciences International | J03557-20 | connects DCOM to bio-potential pod |
| Acquisition Interface (ACQ-7700USB) | Data Sciences International | PNM-P3P-7002 | |
| network video camera | Axis Communications | P1343, day/night capability | |
| 8-Port Gigabit Smart Switch | Cisco | SG200-08 | 8-port gigabit ethernet swith with 4 power over ethernet supported ports (Cisco Small Business 200 Series) |
| 10-pin male nanoconnector with guide post hole | Omnetics | NPS-10-WD-30.0-C-G | electrode for implantation on the mouse head |
| 10-socket female nanoconnector with guide post | Omnetics | NSS-10-WD-2.0-C-G | connector for electrode implant |
| 1.5-mm female touchproof connector cables | PlasticsOne | 441 | 1 signal, gold-plated; for connecting the wiring from the head-mount implant to the bio-potential pod |
| soldering iron | Weller | WESD51 BUNDLE | digital soldering station |
| solder | Bernzomatic | 327797 | lead free, silver bearing, acid flux core solder |
| heat shrink tubing | URBEST | collection of tubing with 1.5- to 10-mm internal diameters | |
| heat gun | Dewalt | D26960 | |
| mounting tape (double-sided) | 3M Scotch | MMM114 | 114/DC Heavy Duty Mounting Tape, 2.54 cm x 1.27 m |
| desktop computer | Dell | recommended minimum requirements: 3rd Gen Intel Core i7-3770 processor with HD4000 graphics; 4 GB RAM, 1 GB AMD Radeon HD 7570 video card; 1 TB hard drive; Windows 7 OS | |
| permanent marker | Sharpie | 37001 | black color, ultra fine point |
| toothpicks | for mixing and applying the polycarboxylate dental cement | ||
| LabChart Pro software | ADInstruments | power spectrum software; version 8.1.3 or greater | |
| Kubios HRV software | Univ. of Eastern Finland | HRV analysis software; version 2.2 | |
| Notepad | Microsoft | simple text editor software |
References
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