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我们利用同时进行的视频-EEG-ECG-氧化-量谱-封盖术,开发了一种评估兔子模型易感性的方法,以开发引起心律失常和癫痫发作。这种新型记录系统建立了一个平台,以测试治疗的功效和安全性,并可以捕捉复杂的多系统事件级联,最终导致突然死亡。
离子通道病患者有发生癫痫发作和致命心律失常的高风险。癫痫患者(即癫痫心脏)的心脏病和心律失常患病率较高。此外,心脏和自主障碍已报告围绕癫痫发作。1:1,000 癫痫患者/年死于癫痫突发死亡 (SUDEP)。苏迪普的机制仍然不完全了解。脑电图 (EEG) 和心电图 (ECG) 是临床环境中经常使用的两种技术,用于检测和研究癫痫发作和心律失常的基板/触发器。虽然许多研究和描述这种方法是在啮齿动物,他们的心脏电活动与人类显著不同。本文描述了一种非侵入性方法,用于记录有意识的兔子同时录制视频-EEG-ECG-氧化术- capns。由于心脏电功能在兔子和人类中相似,兔子提供了一个很好的转化诊断和治疗研究模型。除了概述数据采集的方法外,我们还讨论了研究兔子神经-心脏电功能和病理学的分析方法。这包括心律失常检测、脑电表光谱分析以及为受约束的兔子开发的癫痫发作量表。
心电图 (ECG) 经常用于临床设置,以评估心脏导电和电激活恢复过程的动态。心电图对于检测、本地化和评估心律失常、缺血和梗塞的风险非常重要。通常,电极贴在患者的胸部、手臂和腿部,以便提供心脏的三维视图。当心肌去极化的方向朝向电极时产生正偏转,当心肌去极化方向远离电极时产生负偏转。心脏周期的电图成分包括心房去极化(P波)、心房-心室传导(P-R间隔)、心室兴奋(QRS复合体)和心室再极化(T波)。在心电图和行动潜力措施方面,许多哺乳动物,包括人类,兔子,狗,豚鼠,猪,山羊和马1,2,3有很大的相似之处。
兔子是心脏转化研究的理想模式。兔子心脏在离子通道组成方面与人的心脏相似,其作用潜力属性为2、4、5。兔子已经用于生成遗传,获得和药物诱导的心脏病模型2,4,6,7,8。在心脏心电图和行动的潜在反应药物在人类和兔子7,10,11有很大的相似之处。
与兔子、人类和其他大型哺乳动物12、13、14相比,啮齿动物的心率和心脏电激活恢复过程大不相同。啮齿动物的心脏跳动速度是人类的10倍。相比之下,与人类和兔子心电图中的等离子电ST段相比,啮齿动物14、15、16没有ST段。此外,啮齿动物有一个QRS-r'波形与倒T波14,15,16。QT间隔的测量结果与14、15、16的啮齿动物与人和兔子的QT间隔非常不同。此外,正常的心电图值在人类与啮齿动物12,15,16有很大的不同。心电图波形的这些差异可归因于作用潜在形态和离子通道的差异,驱动心脏再极化9,14。虽然瞬态向外钾电流是啮齿动物短(非圆顶)心脏运动潜在形态的主要再极化电流,但在人类和兔子中,在行动潜力上有一个大的相-2圆顶,而延迟的整流器钾电流(IKr和IKs)是人类和兔子4、9、13、17的主要再极化电流。重要的是,IKr和IKs在啮齿动物中是不存在/最小表达的,由于IKr和IKs的时态激活动力学,它在心脏作用潜在形态9,13中没有作用。因此,兔子提供了一个更转化的模型,以评估药物诱导,获得和遗传心电图异常和心律失常4,7,13的机制。其次,由于许多研究表明,在原发性心脏(长QT综合征18、19、20)或神经元疾病(癫痫21、22、23、24)中都存在神经元和心脏电异常,因此研究动物模型中密切再现人类生理学的基本机制非常重要。虽然啮齿动物可能足以模拟人脑,但啮齿动物并不是人类心脏生理学的理想模型。
脑电图 (EEG) 使用电极(通常放置在头皮上或颅内)来记录皮质电功能。这些电极可以检测大脑皮层25中附近金字塔神经元群的发射速率和同步性的变化。这些信息可用于评估大脑功能和清醒/睡眠状态。此外,EEG有助于定位癫痫活性,并区分癫痫发作与非癫痫事件(例如,心理非癫痫活性和心性事件)。为了诊断癫痫类型、发人深省因素和癫痫发作的来源,癫痫患者受到各种可能带来癫痫发作的动作。各种方法包括过度通风、色情刺激和睡眠不足。该协议表明,使用色情刺激诱导EEG畸变和癫痫发作的兔子26,27,28,29。
同时视频-EEG-ECG录音已广泛用于人类和啮齿动物,以评估行为,神经元和心脏活动在前,ictal,和后ictal状态30。虽然多项研究已分别在兔子4、31、32、33中进行电子EG和心电图录音,但一个在有意识的克制兔子中获取和分析同步视频EEG-ECG的系统尚未建立。本文描述了一个协议的设计和实施,该协议可以同时记录有意识兔子的视频-EEG-ECG-capn1x-氧化测量数据,以评估神经-心脏电和呼吸功能。从这种方法中收集的结果可以表明心律失常、癫痫发作、呼吸障碍和身体表现之间的易感性、触发因素、动力学和和谐。我们的实验系统的一个优点是,我们获得有意识的录音,而无需镇静剂。兔子在约束器中停留≥5小时,移动最少。麻醉师干扰神经元、心脏、呼吸和自主功能,意识状态下的录音提供最多的生理数据。
此记录系统可能最终提供详细的见解,以增进对癫痫突发意外死亡的神经、心脏和呼吸机制的理解(SUDEP)。除了上述神经和心脏监测外,最近的证据也支持了呼吸衰竭作为癫痫发作后突然死亡的潜在贡献的作用。为了监测兔子的呼吸状况,在癫痫发作前、发作期间和发作后进行了牛科和角图测量,以评估呼吸系统的状况。这里提出的协议旨在评估药理学和磷刺激诱发兔子发作的阈值。此协议可以检测可能导致物理表现的细微的 EEG 和 ECG 异常。此外,该方法还可用于新型药物和器械的心脏安全和抗心律失常功效测试。
所有实验都是按照国家卫生研究院(NIH)指南和上州立大学机构动物护理和使用委员会(IACUC)进行的。此外,本议定书的大纲在 图1中提供。
1. 准备录音设备
2. 植入EEG-ECG电极并安装呼吸监测器
3. 录像电子电讯
4. 实验协议
注:如果对同一动物进行,以下每个实验都是在单独的日子进行的。口服测试复合药物研究与急性晚期亲惊厥药物研究之间有2周的延迟。必要时,进行刺激性实验,然后等待30分钟,然后进行PTZ药物研究。
5.非生存实验结论。
6. 心电图分析
7. 视频电子视网分析
7. 呼吸功能分析
上述方法能够检测大脑和心脏传导系统中的异常以及呼吸障碍。数据采集软件用于评估心电图形态并检测任何异常心率、传导障碍或心电图节律(心室/心室异位跳动和 Brady-/tachy-心律失常)(图 6)。除了可视化心电图形态外,还分析这些痕迹以量化 RR 间隔、心率、PR 间隔、P 持续时间、QRS 间隔、QT 间隔、QTc、JT 间隔和 T峰值 到 T端 间隔。对这些数据的分析表明,很容易检测到心动/胸腺心律失常。
除了分析心电图数据外,还分析了 EEG 数据。使用光谱分析(图 7)收集和分析基线 EEG。此数据显示,前引线的振幅高于前引线,并且所有引线的主导频率都在增量范围内。能够以高信号与噪声比记录兔子的EEG,对于检测癫痫排泄物和对记录进行进一步分析非常重要。与人类睡眠主轴具有相似形态和频率的波出现在图8中。源自头部中心的顶点波显示在图 9 中。除了正常的EEG变化外,在基线记录期间还注意到各种有意识的非癫痫兔子运动,以区分它们与癫痫排泄物(图10)。在补充电影 1 - 11中,可以播放显示的动作的视频 EEG 录音以及其他动作。
采取了几种方法,试图诱发癫痫发作。第一种方法采用 photic 刺激在 1-60 Hz 与眼睛睁开和关闭 (图 4E).由于眼睛对兔子的位置是横向的,而不是像人类一样前视的,所以使用镜子用单一的光源将光线引导到兔子的眼睛中。从 3 Hz 的 photic 刺激实验中对 EEG 的分析显示,预期的 3 Hz 频率(图 11)具有很强的眼部驱动响应。除了刺激外,兔子还通过左边缘耳静脉导管(图4G)注射五角星(PTZ,GABAA阻滞剂)。PTZ 的注射在 1 分钟内导致不同程度的癫痫发作活动,并与不同的 EEG 波形相关。图12、图13、图14、图15、图16、图17中显示了一些具有代表性的波形,包括塔爆发、大振幅突起、多尖波、低压多尖波、有节奏伽马爆发和电脑静音(ECS)。
为了确定癫痫发作,使用了若干标准。对视频进行审查,以确定任何可能的癫痫发作运动表现。然后,为了确认运动活动是癫痫活性的结果,EEG 信号被评估为暂时相关的 EEG 峰值、多峰值、尖锐波或有节奏的放电。如有疑问,视频 EEG 将由第二个调查员和/或癫痫学家进行审核以供验证。癫痫发作开始被定义为有节奏的EEG放电(EEG癫痫发作开始)和运动活动(临床癫痫发作开始)的第一例。当停止有节奏的 EEG 尖峰和运动活动时,分别观察到 EEG 和临床癫痫发作。除了各种EEG波形态学外,兔子还通过越来越普遍和越来越长时间的运动捕捉而进步。之所以建立缉获量表,是因为拉辛缉获量表及其修改版本均不适用于受约束的兔子(表1)。具有代表性的电机扣押活动的视频显示在补充电影17,补充电影18,补充电影19,补充电影20,补充电影21,补充电影22。
此处介绍的方法还能够确定癫痫发作调解的突然死亡之前的多系统级联事件(图 18)。各种病理包括:脑电沉默(ECS)、呼吸骤停(呼吸暂停)、胸心律失常和心脏骤停(系统)在实验中,一只兔子在药理学诱发的癫痫发作后突然死亡。在这只兔子中,有一个序列,从呼吸骤停开始,然后是ECS,心房阻塞,几个非持续性心动过速,心动过速,并最终停止。
图1:实验方案概述。 为了概述本议定书的主要步骤,创建了一个数字。该图概述了必须准备记录设备,然后将设备连接到兔子并确保观察到高质量的信号。在此步骤之后,可以执行预期的实验,可以采购器官,并分析视频-EEG-ECG-封顶-氧化测量数据。请单击此处查看此图的较大版本。
图2:实验设备。实验设置图,包括计算机、红外光、麦克风、摄像机、生命体征监视器、64 针头箱、放大器、数字化器、8 个电极(5 个 EEG、3 个 ECG) – 连接到头箱的每个动物的地面。引线根据以下颜色编码:4 个蓝色 EEG、1 个黑色 EEG 参考、3 个红色 ECG、1 个绿色地面。没有显示容纳兔子的约束箱。此设置允许同时记录多达 7 只兔子。黄线表示顶膜管,并将面罩连接到生命体征监视器。蓝线表示连接到生命体征监视器的氧化线。请单击此处查看此图的较大版本。
图3:EEG和心电图的图片。 (A) 弯曲心电图电极和直 EEG 电极。(B) 如何将心电图电极钩在兔子皮下组织中,使其通过和通过。缩写(LL:左肢,RA:右臂,RL:右肢,LA:左臂,RF:右前额,LF:左前额,Cz:中心,RO:右眼,LO:左眼)。请单击此处查看此图的较大版本。
图4:兔子连接到设备。 (A) 心电图电极的位置,左臂由一个黄点表示。右臂由白点指示。左腿由红点表示。右腿前部的地面由绿点表示。(B) 兔子在约束器与心电图和 EEG 电极连接。(C) 幼兔在约束器中适当修改,以容纳较小的兔子,包括兔子下面的助推器、颈部泡沫和切割PVC管。(D) 与 EEG 电极位置的约束器中的兔子。右前方由橙色点表示。左前方由红点表示。右眼线由黄点表示。左眼线由蓝点表示。引用由黑点表示。(E) 兔子在约束器与磷刺激器和镜面展位设置。光源由白点表示。(F) 兔子耳朵被剃光后的边缘耳静脉被酒精擦拭。(G) 兔子用血管解剖器牢固地贴在左边缘耳静脉上。注塑插头的位点用蓝点表示。(H) 兔子的面罩被一个包含单向阀门的T形管子连接到顶膜管上。(I) 与封盖管相连的面罩和 T 形图图。在灵感过程中,室内空气可以通过单向阀(绿色箭头)进入 T 形件。在过期期间,CO2 通过输入封顶管(黄色箭头)离开 T 件。由于死空间小,T片中保留的二氧化碳 很少,一般小于5 mmHg。请单击此处查看此图的较大版本。
图5:同时兔子视频-EEG-ECG-角摄影-氧化计。 (A)同时录制3只兔子的视频-EEG-ECG。(B) 放大缩小 #2字体功能 放大缩小字体功能(LL: 左肢, RA: 右臂, 洛杉矶: 左臂)(C) 同时记录封顶(黄色)和全息摄影(蓝色)。图中包括受启发的二氧化碳、端潮CO2、呼吸速率、脉搏速率和脉搏氧化物的测量结果。请单击此处查看此图的较大版本。
图6:兔子心电图。(A) 基线心电图。引线显示在标准的双极前平面边缘铅配置和单极配置(RA: 右臂, LL: 左肢, LA: 左臂) 与Cz铅在头上作为参考.(B) 过早的心室复合体。(C) 鼻窦胸腔。(D) 鼻窦心动过速。(E) 基线兔心电图跟踪与 P 波启动,P 波峰,P 波结束,QRS 波开始,QRS 波峰,QRS 波端,ST 段高度,T 波峰,T 波端标记。(F) 心电图测量。所有测量均以毫秒为标准,但心率除外,心率为每分钟节拍。请单击此处查看此图的较大版本。
图7:基线脑电图和光谱分析。 (A) EEG 在基线记录期间跟踪。(B) 脑电图的光谱分析显示,三角洲波活动是所有引线中占主导地位的频率。三角洲 (δ: 高达 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) 波阿尔法 (α: 8 -15 Hz) 波测试版 (β: 15-32 Hz) 波伽玛 (γ: ≥ 32 Hz) 波.Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。在没有任何滤波器的情况下获取了全带宽电图数据,但数据显示在低频滤光片(+高通滤波器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 120 Hz。请单击此处查看此图的较大版本。
图8:睡眠主轴脑电图追踪和光谱分析。(A) EEG 在睡眠主轴期间进行跟踪。(B) 脑电图的光谱分析显示,在12-15赫兹处存在额外的波,这与人类睡眠主轴的频率相似。三角洲 (δ: 高达 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) 波阿尔法 (α: 8 -15 Hz) 波测试版 (β: 15-32 Hz) 波伽玛 (γ: ≥ 32 Hz) 波.Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。(C) 睡眠主轴的多个脑电图蒙太奇表明它们来自头部中心 (Cz),这与人类的发现一致。在没有任何滤波器的情况下获取了全带宽电图数据,但数据显示时,低频滤光片(=高通滤清器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 59 Hz。请单击此处查看此图的更大版本。
图9:顶点波跟踪和光谱分析。 (A) EEG跟踪多个顶点波。(B) 顶点波的光谱分析没有显示顶点波频率的明显差异。虽然这是预料之中的,因为视觉上的频率小于1 Hz.(C) 顶点波的多个脑电图蒙太奇显示它们来自头部中心,这与人类的发现是一致的。在没有任何滤波器的情况下获取了全带宽电图数据,但数据显示时低频滤光片(=高通滤清器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 59 Hz。 Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。请单击此处查看此图的较大版本。
图10:兔子运动引起的EEG文物。 (A) 右眼囊化过程中的 EEG 。(B) 左眼眨眼时的 EEG 。(C) 在鼻子有节奏地运动期间,EEG 与呼吸有关。(D) 舔动过程中的 EEG。(E) EEG 在兔子向下伸展头部的一集里。(F) EEG 在全身复杂的有意识运动中。这些动作的视频EEG可在 补充电影3-11中找到。在没有任何滤波器的情况下获取了全带宽电图数据,但数据显示时,低频滤光片(=高通滤清器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 59 Hz。请单击此处查看此图的更大版本。
图11:在幻象刺激期间的EEG。 (A)EEG在3 Hz的刺激过程中追踪,兔子睁开眼睛。(B) 光谱分析 3 Hz photic 刺激,峰值在 3 Hz,见于腹腔引线,但前引线不可见。在没有任何滤波器的情况下获取了全带宽电图数据,但数据显示时低频滤光片(=高通滤清器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 59 Hz。 Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。请单击此处查看此图的较大版本。
图12:脑电图跟踪和光谱分析的塔爆裂。 在所有 EEG 引线中都会间歇性地看到塔爆裂。这些波的频率约为 4-6 Hz. 三角洲 (δ: 高达 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) 波阿尔法 (α: 8 -15 Hz) 波测试版 (β: 15-32 Hz) 波伽玛 (γ: ≥ 32 Hz) 波.Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。在没有任何滤波器的情况下获取了全带宽电图数据,但数据显示时低频滤光片(=高通滤清器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 59 Hz。 Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。请单击此处查看此图的较大版本。
图13:脑电图跟踪和光谱分析大振幅的突起。 大振幅的突起在外观和频率上与塔波相似,但振幅较大。振幅的快速变化使其中一些波看起来更锐利。三角洲 (δ: 高达 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) 波阿尔法 (α: 8 -15 Hz) 波测试版 (β: 15-32 Hz) 波伽玛 (γ: ≥ 32 Hz) 波.Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。在没有任何滤波器的情况下获取了全带宽电图数据,但数据显示时低频滤光片(=高通滤清器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 59 Hz。 Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。视频 EEG-ECG 录制显示在 补充电影 12 中。请单击此处查看此图的较大版本。
图14:脑电图跟踪和多尖波光谱分析。 多点波断断续续地同时出现在所有引线中。在光谱分析中,有多个谐波峰值,基本频率在 6 Hz 左右。 三角洲 (δ: 高达 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) 波 阿尔法 (α: 8 -15 Hz) 波 测试版 (β: 15-32 Hz) 波 伽玛 (γ: ≥ 32 Hz) 波.Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。在没有任何滤波器的情况下获取了全带宽电图数据,但数据显示时低频滤光片(=高通滤清器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 59 Hz。 Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。视频 EEG-ECG 录制显示在 补充电影 13 中。请单击此处查看此图的较大版本。
图15:低压多尖波的脑电图跟踪和光谱分析。 低压多派克波类似于多派克波,但振幅较低。光谱分析类似于多尖点分析。三角洲 (δ: 高达 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) 波阿尔法 (α: 8 -15 Hz) 波测试版 (β: 15-32 Hz) 波伽玛 (γ: ≥ 32 Hz) 波.Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。在没有任何滤波器的情况下获取了全带宽电图数据,但数据显示时低频滤光片(=高通滤清器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 59 Hz。 Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。请单击此处查看此图的较大版本。
图16:脑电图跟踪和有节奏伽马爆发的光谱分析。前导中最清楚地看到爆裂模式中的节奏伽马爆发。在频率分析中,前导线中又出现了约 50-55 Hz 的峰值。三角洲 (δ: 高达 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) 波阿尔法 (α: 8 -15 Hz) 波测试版 (β: 15-32 Hz) 波伽玛 (γ: ≥ 32 Hz) 波.Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。全带宽电图数据是在没有任何滤波器的情况下获得的,但显示的低频滤光片(=高通滤清器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 120 Hz。 请单击此处查看此图的较大版本。
图17:脑电图跟踪和光谱分析的后期泛泛脑电图抑制。 术后泛泛性 EEG 抑制与相应的频率直方图。三角洲 (δ: 高达 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) 波阿尔法 (α: 8 -15 Hz) 波测试版 (β: 15-32 Hz) 波伽玛 (γ: ≥ 32 Hz) 波.Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。在没有任何滤波器的情况下获取了全带宽电图数据,但数据显示时低频滤光片(=高通滤清器)设置为 1 Hz,高频滤光片(+低通滤波器)设置为 59 Hz。 Y 轴是日志功率光谱密度 10*日志10(μV2/Hz)。视频 EEG-ECG 录制显示在 补充电影 15 中。请单击此处查看此图的较大版本。
图18:癫痫发作后突然死亡的顺序。 一只兔子在 PTZ 协议期间经历了突然死亡,死亡顺序详细。脑电图表现以绿色表示。时间零是癫痫发作的临床结束。其次是电后电脑沉默(ECS.)呼吸数据以红色显示,并注明呼吸暂停的开始。心电图信息以蓝色显示。这只兔子经历了心脏阻塞,多发性心律失常,心动过速,最终无精服,这是由黑星指示。请单击此处查看此图的较大版本。
表1:被限制的兔子的扣押量表。癫痫发作严重程度的增加与日益持续和更普遍的癫痫运动活动有关。视频示例可在 补充电影 17-22中找到。 请单击此处下载此表。
补充电影 1: 基线兔子视频 EEG - ECG 录制与灯打开。 兔子被放入约束器后,兔子变得更加放松,可以进行基线记录。视频显示兔子在这段录音中没有动。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 2: 基线兔子视频 EEG - ECG 录制与灯关闭。 为了进行色情刺激实验,必须关闭房间的灯。关闭房间的灯不会显著影响 EEG 或 ECG 录制。重要的是,摄像机有红外光,这样兔子就可以在黑暗中看到。 请点击这里下载这部电影。
补充电影3:左眼运动的肌肉神器。本文描述的方法能够辨别肌肉神器和癫痫排泄物。虽然这种周期性的大振幅波可能与癫痫发作混淆,但它与左眼运动同时发生,因此更有可能由肌肉活动引起。请点击这里下载这部电影。
补充电影4:左眼眨眼的肌肉神器。视频 EEG 录制能够检测 EEG 上的眨眼,并确定它与视频中看到的眼睛闪烁同时发生。眼睛闪烁侧向到左侧的 EEG 引线。请点击这里下载这部电影。
补充电影5:肌肉神器从下颚肌肉。 视频 EEG 能够检测头部和颈部小肌肉的运动。视频对于确定这种运动是肌肉而不是癫痫从大脑排出的宝贵因素。正如预期的那样,与此运动相关的信号产生于腹线。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 6: 舔肌肉文物。 EEG 追踪显示大节奏的锐波,可能与癫痫发作活动一致。视频显示,这些波是由舌头运动引起的,不是癫痫放电。不出所料,与此运动相关的信号来自腹线。 请点击这里下载这部电影。
补充电影7:肌肉制品从嘴运动。在三角洲范围内看到的新波与嘴的运动有关。重要的是,这可以通过在象波出现时对口腔运动的可视化来区分间歇性减慢继发性脑病。请点击这里下载这部电影。
补充电影 8: 肌肉文物从头转。 正面引线中看到的巨大、缓慢和瞬时幅度的降低与兔子头部的转动有关。必须指出,运动前没有癫痫放电。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 9: 肌肉文物从头部延伸。 当兔子抬起头时,所有引线中都可以看到幅度的大幅、缓慢和瞬时增加。运动前没有癫痫放电。 请点击这里下载这部电影。
补充电影10:肌肉从头部弯曲。当兔子向下伸展头部时,可以看到所有引线的振幅大幅下降。运动前没有癫痫放电。请点击这里下载这部电影。
补充电影11:来自复杂运动的肌肉神器。 在约束器中,兔子进行复杂的运动,涉及它的头部和整个身体。这发生在基线记录期间,在给予任何引起癫痫发作的药物之前。这种快速发生的运动被记录为 EEG 上的高振幅和高频率爆发。此外,在前导中看到的有节奏的尖锐波是由于鼻子的运动,这可以被看到与视频上的波同步。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 12: 大振幅的视频 Eeg 爆裂。 PTZ注射后,一些兔子在所有线索中都显示出EEG的间歇性减速。这些异常波通常与运动无关。虽然这些波在塔范围内的爆发不是典型的癫痫发作活动,它们与人类的脑病有关。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 13: 多尖头的视频 Eeg 。 注射后、癫痫发作期间或术后期间可立即看到尖锐的波浪。这些发现与人类发现的结果相似,与癫痫发作活动有关。在多尖刺期间,右耳也被注意到抽搐,这是癫痫发作的物理表现。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 14: 有节奏的伽马爆裂的视频 Eeg 。 高频爆发,如视频中显示的爆发,通常发生在产后时期,偶尔在低于PTZ剂量后发生。这些高频伽马爆发的生理原因尚不清楚。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 15: 视频 Eeg 的后期泛泛 Eeg 抑制。 在后期,特别是在普遍的补品凝固性发作之后,所有线索中往往都抑制了 EEG。手术后时期的大振幅偏转是由肌质抽搐产生的肌肉神器引起的。 请点击这里下载这部电影。
补充电影16:电脑沉默的视频EG。此视频演示了此方法的高信号与噪声比。在最小的 EEG 活动中,EEG 不会发出任何升值信号。在确定脑死亡时间时,这种特异性很重要。此外,应该指出的是,脑死亡发生后,往往有剩余的心脏功能。请点击这里下载这部电影。
补充电影 17: 癫痫发作规模阶段 0 的视频 EEG 。 扣押量表旨在通过确定癫痫发作的扩散和持续时间来分级运动癫痫发作的严重程度。在第 0 阶段,没有可见的癫痫发作活动,尽管在 EEG 上可能看到癫痫放电。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 18: 扣押规模阶段 1 的视频 EEG 。 扣押量表的第 1 阶段通过存在短暂的部分扣押来识别。一般部分癫痫发作仅限于头部,而不是任何其他身体部位。这可能表现为单头抽搐、单耳抽搐或其他与脑电图上癫痫放电相关的短暂、非节奏运动活动。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 19: 扣押规模阶段 2 的视频 Eeg 。 扣押量表的第 2 阶段通过非持续的一般性扣押来识别。经常全身都会经历肌曲速抽搐。这不同于后期阶段缺乏节奏性。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 20: 癫痫发作规模第 3 阶段的视频 EEG 。 扣押量表的第 3 阶段由持续、有节奏的癫痫发作识别,该发作仅限于头部的运动表现。显示的兔子有节奏的耳朵和眼睑抽搐。兔子经历一个短暂的全身肌曲张力抽搐,但没有进展到有节奏的全身抽搐。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 21: 扣押规模第 4 阶段的视频 EEG 。 扣押量表的第 4 阶段通过持续、有节奏的癫痫发作来识别,该发作涉及整个身体。从视频中可以看出,兔子的身体与肌克隆有关,而耳朵、眼睛和头部的运动相对较少。 请点击这里下载这部电影。
补充电影 22: 癫痫发作规模第 5 阶段的视频 EEG 。 如果通过扣押的补品和凝血阶段的存在来识别,则扣押量表的最后阶段。最初是整个身体的无组织运动。接下来是补品阶段,然后是癫痫发作的克隆阶段,直到癫痫发作解决。偶尔兔子在这个阶段后会经历突然死亡,但很少在癫痫发作后死亡。 请点击这里下载这部电影。
这种实验设置有助于在兔子中,特别是在心脏和/或神经元疾病模型中,提供详细的同步视频-EEG-ECG-氧化-量谱记录和分析。本文结果表明,该方法能够检测癫痫发作和心律失常,并区分它们与电图文物。给兔子一个刺激性,诱导癫痫发作时,会得出预期的结果。从视频 EEG 录音中获得的数据能够进一步分析,以区分自愿运动与电机癫痫发作和脑电图异常(包括幻觉驱动反应、脑病和癫痫放电)的日益严重程度。各种类型的癫痫排泄物进一步特征化,并与运动活动相关。心电图分析表明,一种产生高信号噪声比的方法,允许识别和量化心脏周期的每个电相关性。这种方法还能够检测心脏异常的存在,包括过早心室复合体、胸腔心动过速、心脏阻塞、心动过速、心律失常和无囊。开发一种强有力的方法来进一步研究多系统疾病的神经-心脏相互作用,为更好地了解这些疾病提供了必要的重要技术进步。此外,随着时间的推移,对呼吸功能的监测有助于更好地了解癫痫发作后的呼吸衰竭及其对突然死亡的贡献。
这一设置也为药物研究(如心脏安全测试)提供了一个强大的系统。采用这些技术的研究项目能够实时调查神经元、心脏和呼吸表现之间的相互作用。虽然已经对啮齿动物的心脏进行了许多研究,但兔心的结果更适合转化研究,因为离子通道表达、行动潜力特性和心电图测量与人类相似。由于这是一种临床上使用的视频-EEG-ECG设置,将来同样的设计可以应用于大型哺乳动物,如猪、狗或羊。此外,此记录设置可用于自由移动的兔子的颅内 EEG 监测,从而在各种生理状态、围绕自发神经-心脏事件和突然死亡之前进行更广泛的记录。这些方法对于阐明SUDEP的机理和寻找治疗大脑和心脏疾病的新疗法将非常宝贵。
本文中提出的协议有许多关键步骤,必须遵循这些步骤才能生成具有高信号与噪声比的数据。重要的是,在实验开始前,兔子必须固定在约束器中,以限制可能导致脊柱损伤的大身体运动。所有电极都经过信号质量检查。如果所有电极都发出噪音,则可以更换参考电极以改善信号。如果单个电极是嘈杂的,那么一个电极应该被推入皮肤更深或去除并重新植入。在实验过程中,兔子的移动可能导致电极被移位。尽快更换电极,以免妨碍相机的视图,以便仍能从实验中收集数据。
本研究中概述的方法的一个优点是,它有助于调查人员筛选大量动物,并且具有成本效益。此协议存在局限性。虽然,很少有研究专门研究约束对兔子的生理影响,但我们发现兔子对约束的耐受性非常好。许多对听觉系统的研究都是在光约束下对醒兔进行的。在这种情况下,兔子安静地坐了几个小时,没有任何压力或不适的迹象。被放入约束器后,兔子很少试图逃离约束物。它们表现出接近基线的心率,并且经常会入睡,如 EEG 上存在睡眠主轴所指出。兔子不表现出视觉,心率,或任何其他表现,表明他们的压力。
未来的方向是开发遥测电子EG和心电图记录系统。这将允许在各种生理状态下进行更详细的分析,检测自发性癫痫发作,以及癫痫突然意外死亡之前的神经-心脏变化级联(SUDEP)。由于技术限制和兔子中关于EEG的文献相对缺乏,首先提出了这种方法。为了使这种方法适应自由移动的兔子,它需要连续的视频监测、颅内EEG植入物和皮下心电图电极。然而,慢性呼吸封顶术是不可行的。由于机构规定(IACUC),该方法用于在限制器中≤5小时的录音。在啮齿动物中,通常使用挑衅性措施来评估发作的阈值、动力学和类型,如发热、听觉、最大电击、过度通风、睡眠剥夺和药物诱发性癫痫发作16、40、41、42、43。本议定书将允许对上述任何挑衅性措施进行测试。
作者没有什么可透露的。
作者承认这项研究得到了美国心脏协会、美国癫痫学会和SUNY上州市药理学系的资助。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.9% Sodium Chloride Irrigation, USP - Flexible Container | PFIZER (HOSPIRA) | 7983-09 | Dilutant |
10cc Luer Lock syringe with 20G x 1" Needle | Sur-Vet | SS-10L2025 | Used as a flush after drug injection |
4x4 gauze sponges | Fisher Scientific | 22-415-469 | Rolled in a tube to splint ear with angiocatheter |
Apple Sauce | Kirkland | 897971 | Vehicle for oral medications |
Computer | Dell | Optiplex 5040 | Acquisition computer |
E-4031 | Tocris | 1808 | Agent known to prolong the QT interval |
ECG Electrode | RhythmLink | RLSND116-2.5 | 13mm 35-degree bent (0.4 mm diameter) subdermal pin electrodes |
EEG Electrode | RhythmLink | RLSP513 | 5-twist 13mm straight (0.4mm diameter) subdermal pin electrodes |
EEGLAB (2020) | Swartz Center for Computational Neuroscience | Open Access | Can perform spectral analysis of EEG |
Ethernet-to-ethernet adapter | Linksys | USB3G16 | Adapter for connecting the camera to the computer |
Euthanasia-III Solution | Med-Pharmex | ANADA 200-280 | Contains pentobarbital sodium and phenytoin sodium, controlled substance |
Foam padding | Generic | N/A | Reduces pressure applied to the neck of small rabbits by the restrainer in order to prevent the adverse cardiorespiratory effects of neck compression |
Heparin Lock Flush | Medline | EMZ50051240 | To maintain patency of angiocatheter |
IR Light | Bosch | EX12LED-3BD-8W | Facilitates recordings in the dark |
LabChart Pro (2019, Version 8.1.16) | ADInstruments | N/A | ECG Analysis |
JELCO PROTECTIV Safety I.V. Catheters, 25 gauge | Smiths Medical | 3060 | Used to catherize marginal ear vein |
MATLAB (R2019b, Update 5) | MathWorks | N/A | Required to run EEGLAB |
Microphone | Sony Stereo | ECM-D570P | Recording of audible manifestions of seizures |
Micropore Medical Tape, Paper, White | 3M | 1530-1 | Used to secure wires and create ear splint |
Natus NeuroWorks | Natus | LC101-8 | Acquisition and review software |
Pentylenetetrazol (1 - 10 mg/kg always in 1mL volume) | Sigma-Aldrich | 88580 | Dilutions prepared in saline |
Photic Stimulator | Grass | PS22 | Stimulator to control frequency, delay, duration, intensity of the light pulses |
Plastic wire organizer / bundler | 12Vwire.com | LM-12-100-BLK | Bundle wires to cut down on noise |
PS 22 Photic Stimulator | Grass Instruments | BZA641035 | Strobe light with adjustable flash frequency, delay, and intensity |
PVC pipe | Generic | N/A | Prevents small rabbits from kicking their hind legs and causing spinal injury |
Quantum Amplifier | Natus | 13926 | Amplifier / digitizer |
Quantum HeadBox Amplifier | Natus | 22134 | 64-pin breakout box |
Rabbit Restrainer | Plas-Labs | 501-TC | Various size rabbit restrainers are available. 6" x 18" x 6" in this study. |
Rubber pad (booster) | Generic | N/A | Raises small rabbits up in the restrainer to prevent neck compression |
SpO2 ear clip | NONIN | 61000 | PureSAT/SpO2 |
SpO2 sensor adapter | NONIN | 13931 | XPOD PureSAT/SpO2 |
SRG-X120 1080p PTZ Camera with HDMI, IP & 3G-SDI Output | Sony | SRG-X120 | Impela Camera |
Terumo Sur-Vet Tuberculin Syringe 1cc 25G X 5/8" Regular Luer | Sur-Vet | 13882 | Used to inject intravenous medications |
Veterinary Injection Plug Luer Lock | Sur-Vet | SRIP2V | Injection plug for inserting the needle for intravenous medication |
Webcol Alcohol Prep, Sterile, Large, 2-ply | Covidien | 5110 | To prepare ear vein before catheterization |
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