Summary

Continu video-elektro-encefalogram tijdens hypoxie-ischemie bij neonatale muizen

Published: June 11, 2020
doi:

Summary

Dit manuscript beschrijft een methode voor continue video-EEG-opnames met behulp van meerdere diepte-elektroden bij neonatale muizen die hypoxie-ischemie ondergaan.

Abstract

Hypoxie ischemie is de meest voorkomende oorzaak van neonatale aanvallen. Diermodellen zijn cruciaal voor het begrijpen van de mechanismen en fysiologie die ten grondslag liggen aan neonatale aanvallen en hypoxie-ischemie. Dit manuscript beschrijft een methode voor continue video-elektro-encefalogram (EEG) monitoring bij neonatale muizen om aanvallen te detecteren en EEG-achtergrond te analyseren tijdens hypoxie-ischemie. Gebruik van video en EEG in combinatie maakt een beschrijving van de semiologie van de aanvallen en de bevestiging van aanvallen mogelijk. Deze methode maakt ook analyse van vermogensspectrogrammen en EEG-achtergrondpatroontrends gedurende de experimentele periode mogelijk. In dit hypoxie-ischemiemodel maakt de methode EEG-registratie voorafgaand aan letsel mogelijk om een normatieve basislijn te verkrijgen en tijdens letsel en herstel. De totale controletijd wordt beperkt door het onvermogen om pups langer dan vier uur van de moeder te scheiden. Hoewel we in dit manuscript een model van hypoxisch-ischemische aanvallen hebben gebruikt, kan deze methode voor neonatale video-EEG-monitoring worden toegepast op verschillende ziekte- en aanvalsmodellen bij knaagdieren.

Introduction

Hypoxische ischemische encefalopathie (HIE) is een aandoening die jaarlijks 1,5 op de 1000 pasgeborenen treft en is de meest voorkomende oorzaak van neonatale aanvallen1,2. Baby’s die overleven lopen risico op verschillende neurologische handicaps zoals hersenverlamming, verstandelijke beperking en epilepsie3,4,5.

Diermodellen spelen een cruciale rol bij het begrijpen en onderzoeken van de pathofysiologie van hypoxie-ischemie en neonatale aanvallen6,7. Een aangepast Vannucci-model wordt gebruikt om hypoxie-ischemie (HI) te induceren op postnatale dag 10 (p10)7,8. Muizenjongen van deze leeftijd vertalen zich neurologisch ruwweg naar de volledige term menselijke pasgeborene9.

Continue video-elektro-encefalografie (EEG) monitoring gebruikt in combinatie met dit letselmodel maakt verder begrip en karakterisering van neonatale hypoxische ischemische aanvallen mogelijk. Eerdere studies hebben verschillende methoden gebruikt voor het analyseren van neonatale aanvallen bij knaagdieren, waaronder video-opnames, beperkte EEG-opnames en telemetrie-EEG-opnames10,11,12,13,14,15,16. In het volgende manuscript bespreken we diepgaand het proces van het opnemen van continu video-EEG bij muizenpups tijdens hypoxie-ischemie. Deze techniek voor continue video-EEG-monitoring bij neonatale muisjongen kan worden toegepast op verschillende ziekte- en aanvalsmodellen.

Protocol

Alle dierstudies werden goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van de Universiteit van Virginia. 1. Elektrodegebouw/kabelbouw Gebruik een unipolaire geïsoleerde roestvrijstalen draad (0,005 ” kale diameter, 0,008 ” gecoat) om een elektrode te maken die is verbonden met een vrouwelijke socketconnector (vrouwelijke recipiëntconnector 0,079). Gebruik een speciale op maat gemaakte kabel om dieren op de versterker aan te sluiten. Bevest…

Representative Results

Epileptische semiologie Blootstelling aan neonatale hypoxie-ischemie resulteert in zowel gegeneraliseerde als focale aanvallen bij muizen (figuur 1A-C). Video-EEG-opnames maken het mogelijk om elektrografische bevindingen te correleren met gedrag op video. Dit gedrag werd gescoord met behulp van een eerder gepubliceerde neonatale knaagdiergedragstestscore (BSS)16. Naast BSS hebben we gebeurtenissen gecategoriseerd …

Discussion

We hebben een model gepresenteerd voor continue video-EEG-monitoring bij neonatale muizen tijdens hypoxisch-ischemische aanvallen. Video-analyse in combinatie met EEG maakt karakterisering van de semiologie van aanvallen mogelijk. Analyse van EEG maakt extractie van vermogensspectrogrammen en achtergrondamplitudeanalyse mogelijk.

Correcte en zorgvuldige plaatsing van elektroden is cruciaal in dit protocol, omdat letsel tijdens het plaatsen van elektroden of onnauwkeurige plaatsing de resultate…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We erkennen de volgende financieringsbronnen: NIH NINDS – K08NS101122 (JB), R01NS040337 (JK), R01NS044370 (JK), University of Virginia School of Medicine (JB).

Materials

SURGERY
Ball Point Applicator Metrex Research 8300-F i-bond applicator
Cranioplast (Powder/Resin) Coltene H00383 Perm Reline/Power
I-Bond Kulzer GmbH, Germany
LOOK Silk Suture Surgical Specialities Corporation SP115 LOOK SP115 Black Braided Silk Non absorbable surgical suture
RS-5168 Botvin Forceps Roboz Surgical Instrument RS5168 Forcep for surgery/ligation
RS-5138 Graefe Forceps Roboz Surgical Instrument RS5138 Forcep for surgery/ligation
UV light for I-Bond Blast Lite By First Media BL778 UV ligth for I-bond
Vannas Microdissecting Scissor Roboz Surgical Instrument RS5618 Scissor for ligation
Vet Bond 3M Vetbond 1469SB Vet Glue
HYPOXIA
Hypoxidial Starr Life Science
Oxygen sensor Medical Products MiniOxI- oxygen analyzer/sensor for hypoxia rig
EEG RECORDING
Female receptacle connector 0.079" Mill-Max Manufacturing Corp 832-10-024-10-001000 Ordered from Digikey
Grass Amplifier Natus Neurology Incorporated Grass Product
LabChart Pro ADI Instruments Software to run the system
Male Socket Connector 0.079" Mill-Max Manufacturing Corp 833-43-024-20-001000 Ordered from Digikey
Operational Amplifier Texas Instruments, Dallas, TX, USA TLC2274CD TLC2274 Quad Low‐Noise Rail‐to Rail Operational Amplifier
Operational Amplifier Texas Instruments, Dallas, TX, USA TLC2272ACDR TLC2274 Quad Low‐Noise Rail‐to Rail Operational Amplifier
Stainless Steel wire A-M Systems 791400 0.005" Bare/0.008" Coated 100 ft
Ultra-Flexible Wire McMaster-Carr 9564T1 36 Gauze wire of various color

References

  1. Vasudevan, C., Levene, M. Epidemiology and aetiology of neonatal seizures. Seminars in Fetal & Neonatal Medicine. , (2013).
  2. Volpe, J., et al. Neonatal Seizures. Volpe’s Neurology of the Newborn. , 275-321 (2018).
  3. Shankaran, S., et al. Network EKSNNR. Childhood outcomes after hypothermia for neonatal encephalopathy. New England Journal of Medicine. 366 (22), 2085-2092 (2012).
  4. Pappas, A., et al. Cognitive outcomes after neonatal encephalopathy. Pediatrics. 135 (3), 624-634 (2015).
  5. van Schie, P. E., et al. Long-term motor and behavioral outcome after perinatal hypoxic-ischemic encephalopathy. European Journal of Paediatric Neurology. 19 (3), 354-359 (2015).
  6. Rensing, N., et al. Longitudinal analysis of developmental changes in electroencephalography patterns and sleep-wake states of the neonatal mouse. PLoS One. 13 (11), 1-17 (2018).
  7. Rice, J. E., Vannucci, R. C., Brierley, J. B. The influence of immaturity on hypoxic-ischemic brain damage in the rat. Annals of Neurology. 9 (2), 131-141 (1981).
  8. Burnsed, J. C., et al. Hypoxia-ischemia and therapeutic hypothermia in the neonatal mouse brain–a longitudinal study. PLoS One. 10 (3), 0118889 (2015).
  9. Semple, B. D., et al. Brain development in rodents and humans: Identifying benchmarks of maturation and vulnerability to injury across species. Progress in Neurobiology. , 1-16 (2013).
  10. Comi, A. M., et al. Gabapentin neuroprotection and seizure suppression in immature mouse brain ischemia. Pediatric Research. 64 (1), 81-85 (2008).
  11. Comi, A. M., et al. A new model of stroke and ischemic seizures in the immature mouse. Pediatric Neurology. 31 (4), 254-257 (2004).
  12. Kadam, S. D., White, A. M., Staley, K. J., Dudek, F. E. Continuous Electroencephalographic Monitoring with Radio-Telemetry in a Rat Model of Perinatal Hypoxia-Ischemia Reveals Progressive Post-Stroke Epilepsy. Journal of Neuroscience. 30 (1), 404-415 (2010).
  13. Burnsed, J., et al. Neuronal Circuit Activity during Neonatal Hypoxic – Ischemic Seizures in Mice. Annals of Neurology. 86, 927-938 (2019).
  14. Sampath, D., White, A. M., Raol, Y. H. Characterization of neonatal seizures in an animal model of hypoxic-ischemic encephalopathy. Epilepsia. 55 (7), 985-993 (2014).
  15. Sampath, D., Valdez, R., White, A. M., Raol, Y. H. Anticonvulsant effect of flupirtine in an animal model of neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy. Neuropharmacology. 123, 126-135 (2017).
  16. Kang, S. K., et al. and sex-dependent susceptibility to phenobarbital-resistant neonatal seizures: role of chloride co-transporters. Frontiers in Cellular Neuroscience. 9, 1-16 (2015).
  17. Zanelli, S., Goodkin, H. P., Kowalski, S., Kapur, J. Impact of transient acute hypoxia on the developing mouse EEG. Neurobiology of Disease. 68, 37-46 (2014).
  18. Lewczuk, E., et al. EEG and behavior patterns during experimental status epilepticus. Epilepsia. 59 (2), 369-380 (2017).
  19. Wu, D., Martin, L. J., Northington, F. J., Zhang, J. Oscillating gradient diffusion MRI reveals unique microstructural information in normal and hypoxia-ischemia injured mouse brains. Magnetic Resonance in Medicine. 72 (5), 1366-1374 (2014).

Play Video

Cite This Article
Wagley, P. K., Williamson, J., Skwarzynska, D., Kapur, J., Burnsed, J. Continuous Video Electroencephalogram during Hypoxia-Ischemia in Neonatal Mice. J. Vis. Exp. (160), e61346, doi:10.3791/61346 (2020).

View Video