Name: noninvasive eeg recordings from freely moving piglets
Uploaded: 2018-07-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 5 s
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Wir möchten danken Helmut Scheu für die Gelegenheit, unsere Forschung im Schweinestall am Hofgut Neumühle betreiben.

Alle Verfahren wurden von der lokalen Ethikkommission (#23177-07/G10-1-010/G 15-15-011) genehmigt und gefolgt von den europäischen und deutschen Vorschriften (Europäische Gemeinschaftsrichtlinie 86/609/EWG; Tierschutzgesetz).
Alle tierische Verfahren wurden im Einklang mit dem Klinikum der Johannes Gutenberg-Universität Mainz Tierbetreuung Ausschuss Verordnungen durchgeführt.
1. setup
<ol><li>Vor dem Experiment für jede Leitungsrauschen überprüfen Sie und finden Sie eine geeignete Lage für den Aufbau und die Antenne. Leitungsrauschen ist als ein 60 oder 50 Hz-Sinus-Welle sichtbar. Hinweis: Die Platzierung der Antenne und vor allem die Entfernung zwischen Sender und Empfänger hängt die Sendestärke des Systems. Das hier verwendete System ist einstellbar. Es war ein relativ geringer Leistung, mit einer ca. 3 m Übertragungsreichweite angepasst. Darüber hinaus können die Drahtzäune im Schweinestall dämpfen das Signal und verursachen Störungen. In diesem Fall ist es notwendig, um die Antenne in den Metall-Käfig zu platzieren.</li>
	<li>Verwenden Sie eine Kabeltrommel, um die Set-up mit Netzversorgung zu liefern. Verbinden Sie den Laptop, der Empfangseinheit und der Analog-Digital-Wandler (falls erforderlich) für die spezifische Telemetriesystem, das verwendet wird. Hinweis: Die Telemetrie-System verwendet hier gesendet digitale Daten an den Empfänger. Dies kann für andere Systeme abweichen.</li>
	<li>Platzieren Sie die Elektroden, die Klebstoffe, die Q-Tips, sowie die Tücher und die Rührschüssel Blöcke auf einem separaten Tisch.</li>
	<li>Bereiten Sie die Elektroden mit kurzen Kabeln. Dies zu tun, schneiden Sie die Elektroden mit einer Länge so kurz wie möglich, je nach Größe des Tieres wieder festlöten. Das Kabel muss lang genug, um die gewünschte aufnahmepositionen auf den Kopf mit der telemetrischen EEG-Einheit, die Übermittlung der Daten zu verbinden. Kabel, die zu lang sind müssen wich und mit Klebstoff Silikon-Elastomer Haut bedeckt. Längere Kabel, die wich müssen machen den Silikon-Patch, größer und schwerer.</li>
</ol>2. Ferkel
<ol><li>Fangen Sie ein Ferkel, packte es am Bein oder am Thorax. Halten Sie es und seien Sie sich bewusst von Stuhlgang oder Wasserlassen.</li>
	<li>Falls erforderlich, markieren Sie das Ferkel mit einer Reihe.</li>
	<li>Wickeln Sie das Ferkel in ein Handtuch. Die Ferkel werden sich beruhigen. Seien Sie sich bewusst der Überhitzung der Ferkel.</li>
	<li>Halten Sie die Ferkel mit einer Hand am Körper oder Unterarm. Verwenden Sie andererseits, um die Schnauze halten. Seien Sie sich bewusst der Überhitzung der Ferkel und stellen Sie sicher, es ist kostenlos, richtig zu atmen.</li>
</ol>(3) Elektroden
<ol><li>Haben Sie eine zweite Person die Elektroden anbringen.</li>
	<li>Reinigen Sie die Haut von Schmutz mit Wasser oder Ethanol. Falls erforderlich, rasieren Sie den Kopf.</li>
	<li>Entfernen Sie alle abgestorbenen Hautzellen mit einem abrasiven EEG-Gel und einem q-Tip. Entfernen Sie danach die abrasive Gel. Alternativ können Sie Schleifpapier.</li>
	<li>Befestigen Sie die selbstklebenden Elektroden an der gewünschten Stelle. Legen Sie die Masseelektrode über das Kleinhirn (zwischen den Ohren) und die Bezugselektrode auf der Nase. Ort der Aufnahme-Elektrode an der gewünschten Stelle. Hinweis: In diesem Fall wurde eine unipolare Aufnahme durchgeführt da der Verweis auf eine neutrale Position (Nase) gelegt wurde. Für Ferkel gibt es bis heute kein einheitliches System. Hier wurde ein parietalen Aufnahmeposition (zwischen Auge und Ohr) auf der rechten Hirnhälfte verwendet.</li>
	<li>Schließen Sie die Kabel um die Telemetrie-Einheit. Das Gerät einschalten. Abhängig von der Telemetrie-System verwendet könnte dies ein Magnetschalter oder Radiofrequenz Wake-up Signal sein.</li>
	<li>Bedecken Sie das Telemetrie-Gerät und alle Kabel sowie alle Elektroden mit Zweikomponenten-Haut haftende Silikon-Kautschuk (siehe Tabelle der Materialien). Durch gleiche Mengen beider Komponenten mischen, die Aushärtezeit werden im Bereich von 1 min. Augen und Wimpern sollte nicht mit dem Kautschuk abgedeckt werden.</li>
	<li>Warten Sie, bis das Silikon-Kautschuk vollständig ausgehärtet ist.</li>
	<li>Legen Sie die Ferkel im Schweinestall.</li>
	<li>Beobachten Sie die Ferkel zu sehen, ob es Anzeichen von Unbehagen über einen längeren Zeitraum hinweg (mehrere Minuten) angezeigt wird.</li>
</ol>4. Messung
<ol><li>Warten Sie, bis das Ferkel erholt hat und beginnt, sein Verhalten mit seinen Geschwistern (füttern, spielen, schlafen), Synchronisieren in der Regel nach 30 s (Abbildung 1).</li>
	<li>Schlafphasen, warten Sie, falls gewünscht. Die Aufnahmezeit hängt von der spezifischen Fragestellung. Hier wurden 10 min Aufnahmesessions verwendet.</li>
	<li>Wenn die Telemetrie-Einheit von mehr als 2 andere Ferkel abgedeckt ist, könnte das Signal zu niedrig für den Empfänger sein. Schieben Sie die Ferkel entfernt, wenn sie oben schlafen. Beachten Sie die Sau; Es könnte aggressiv reagieren.</li>
	<li>Starten Sie die Aufnahme mit der Datenerfassungs-Software (siehe Tabelle der Materialien).</li>
</ol>(5) finish
<ol><li>Nach die Aufnahme (in der Regel mehrere Stunden), fangen das Ferkel wieder in Schritt 2 beschrieben wurde. Beachten Sie die Sau; Es könnte aggressiv reagieren.</li>
	<li>Heben Sie vorsichtig das Silikon-Kautschuk, an einer Kante. Entfernen Sie dann den ganzen Patch aus Silikon-Kautschuk, die Elektroden und die Telemetrie-Einheit enthält. Seien Sie vorsichtig mit dem Ferkel Augen.</li>
	<li>Legen Sie die Ferkel im Schweinestall.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Conrad, M. S., Sutton, B. P., Dilger, R. N., Johnson, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+in+vivo+three-dimensional+magnetic+resonance+imaging-based+averaged+brain+collection+of+the+neonatal+piglet+(Sus+scrofa).">An in vivo three-dimensional magnetic resonance imaging-based averaged brain collection of the neonatal piglet (Sus scrofa).</a> PLoS ONE. 9 (9), e107650 (2014).</li><li>de Camp, N. V., Hense, F., Lecher, B., Scheu, H., Bergeler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Models+for+preterm+cortical+development+using+non+invasive+clinical+EEG.">Models for preterm cortical development using non invasive clinical EEG.</a> Translational Neuroscience. 8, 211-224 (2017).</li><li>Lapray, D., Bergeler, J., Dupont, E., Thews, O., Luhmann, H. J., Barculo, D., Daniels, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+telemetric+system+for+recording+brain+activity+in+small+animals.">A novel telemetric system for recording brain activity in small animals.</a> Telemetry: Research, Technology and Applications. , 195-203 (2009).</li><li>Kim, D., Yeon, C., Kim, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+experimental+validation+of+a+dry+non-+invasive+multi-channel+mouse+scalp+EEG+sensor+through+visual+evoked+potential+recordings.">Development and experimental validation of a dry non- invasive multi-channel mouse scalp EEG sensor through visual evoked potential recordings.</a> Sensors. 17, 326 (2017).</li><li>Moshayedi, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+glial+cell+mechanosensitivity+and+foreign+body+reactions+in+the+central+nervous+system.">The relationship between glial cell mechanosensitivity and foreign body reactions in the central nervous system.</a> Biomaterials. 35, 3919-3925 (2014).</li><li>Barrese, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Failure+mode+analysis+of+silicon-based+intracortical+microelectrode+arrays+in+non-human+primates.">Failure mode analysis of silicon-based intracortical microelectrode arrays in non-human primates.</a> Journal of Neural Engineering. 10, 066014 (2013).</li><li>Hellstr&#246;m-Westas, L., Ros&#233;n, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroencephalography+and+brain+damage+in+preterm+infants.">Electroencephalography and brain damage in preterm infants.</a> Early Human Development. 81, 255-261 (2005).</li><li>Lloyd, R. O., Goulding, R. M., Filan, P. M., Boylan, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Overcoming+the+practical+challenges+of+electroencephalography+for+very+preterm+infants+in+the+neonatal+intensive+care+unit.">Overcoming the practical challenges of electroencephalography for very preterm infants in the neonatal intensive care unit.</a> Acta Paediatrica. , 152-157 (2015).</li><li>Clancy, B., Finlay, B. L., Darlington, R. B., Anand, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extrapolating+brain+development+from+experimental+species+to+humans.">Extrapolating brain development from experimental species to humans.</a> Neurotoxicology. 28, 931-937 (2007).</li><li>Iyer, K. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+burst+dynamics+predict+clinical+outcome+early+in+extremely+preterm+infants.">Cortical burst dynamics predict clinical outcome early in extremely preterm infants.</a> Brain. 138, 2206-2218 (2015).</li><li>Luhmann, H., de Camp, N., Bergeler, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+brain+activity+in+preterms:+mathematics+helps+to+predict+clinical+outcome.">Monitoring brain activity in preterms: mathematics helps to predict clinical outcome.</a> Brain. 138, 2114-2125 (2015).</li><li>Dragomir, A., Akay, Y., Curran, A. K., Akay, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complexity+measures+of+the+central+respiratory+networks+during+wakefulness+and+sleep.">Complexity measures of the central respiratory networks during wakefulness and sleep.</a> Journal of Neural Engineering. 5, 254-261 (2008).</li><li>Peever, J., Fuller, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biology+of+REM+sleep.">The biology of REM sleep.</a> Current Biology. 27, R1237-R1248 (2017).</li><li>Robert, S., Dallaire, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polygraphic+Analysis+of+the+sleep-wake+states+and+the+REM+Sleep+periodicity+in+domesticated+pigs+(Sus+scrofa).">Polygraphic Analysis of the sleep-wake states and the REM Sleep periodicity in domesticated pigs (Sus scrofa).</a> Physiology &amp; Behavior. 37 (2), 289-293 (1986).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Ein wichtiger Schritt im Protokoll ist die angemessene Hautkontakt mit den Elektroden, vor allem der Masseelektrode, stabile Aufnahmen mit geringem Bildrauschen zu erreichen. Darüber hinaus da Ferkel sehr beweglich sind, ist es wichtig, das gesamte System mit Silikon-Kautschuk zum Schutz der Elektroden und die Telemetrie-Einheit zu decken. Darüber hinaus, wenn die Experimente in einem Stall mit einem Spaltenboden durchgeführt werden, seien Sie vorsichtig mit kleine Geräte oder Anschlüsse.
Im Falle eine unzureichende Griffigkeit der Elektroden selbstklebend Hydrogel versuchen Sie, die abrasive Creme so weit wie möglich zu entfernen. Eine alternative Möglichkeit zum Entfernen der äußeren Tote Hautschicht wird Schleifpapier verwendet. Eine Vorbehandlung mit Alkohol ist nicht zwingend erforderlich. Schmutzige Haut kann auch mit Wasser gereinigt werden. Verwenden Sie keine Putz Streifen statt doppelte Silikon Körper das Telemetrie-System zu beheben. Putz Streifen verursachen Hautreizungen und massive Anzeichen von Unbehagen. Das System in diesem Fall sehr schnell loszuwerden Ferkel.
Eine Einschränkung der Methode ist die Stabilität der Hydrogel-Elektroden. Sie können nach ein paar Stunden trocknen, was zu einem Verlust der Aufnahmequalität. Darüber hinaus sind wie bei allen EEG Techniken, starke Bewegungen in der Regel verbunden mit Muskel-Artefakte auf der Aufnahme-Spur (wie in Abbildung 4zu sehen). Darüber hinaus ist eine gute Platzierung der Antenne wichtig, Artefakte zu reduzieren, die aus einer schlechten empfängersignal entstehen. Metallzäune können auch hochfrequente Störungen, was zu einem Verlust von Datenfolgen verursachen. Eine Lösung für dieses Problem ist es, die Antenne in die Metall-Zaun in eine optimale Position zu platzieren. Die optimale Position der Antenne kann nur durch Versuch und Irrtum im Feld ausgewertet werden. Die Sau und die anderen Ferkel führen nicht zu Artefakten, weil die Ferkel trägt das System in der Regel nicht andere Ferkel erlauben, ihren Kopf zu manipulieren. Dies könnte für andere Arten unterschiedlich sein.
Die Methode ist besonders bedeutsam für translationale Ansätze in den Neurowissenschaften. Mit dieser Technik ist es möglich, nicht-invasive Aufnahmen ohne Sedierung zu verwenden. Die daraus resultierende EEG-Ableitungen sind sehr ähnlich in der klinischen Einstellung. Die Technik könnte eröffnen neue Möglichkeiten um Frühgeburt EEG Reifung durch Tiermodell Systeme zu charakterisieren. Darüber hinaus könnten viele neurowissenschaftliche Fragen, insbesondere im Hinblick auf kortikalen Bereich Potentiale, auch durch diese nicht-invasive Technik untersucht werden. Daher hat die Methode das Potenzial zur Verringerung der Zahl und schwere von Tierversuchen im Bereich der Neurowissenschaften.
Für die Zukunft sind Aufnahmen mit mehr als einer Elektrode geplant. Voraussetzung ist die Miniaturisierung der Elektroden. Darüber hinaus ist die Langzeitstabilität der Elektroden ein Thema für zukünftige Innovationen.

Ferkel sind eine aufstrebende Modellsystem für Neurowissenschaften1. Um translationale Forschung zu stärken, haben wir eine Methode, um nicht-invasive, klinische EEGs von hemmungslosen Ferkel2 (Abbildung 1 und Abbildung 2) aufnehmen. Zwei Voraussetzungen für eine translationale Nutzung des EEG-Ableitungen zur EEG-Muster mit kortikale Reifung verbunden sind eine nicht-invasive Methode, vergleichbar mit klinischen Setting und die Abstinenz von Beruhigungsmitteln oder Anästhesie. 1-Kanal Telemetrie System3 in Kombination mit selbstklebenden Elektroden können in ca. 5 min. danach fixiert werden, die Ferkel werden schnell wieder aus dem Umgang mit Verfahren und synchronisieren Sie ihre Fütterung und Verhalten, die anderen schlafen Ferkel und Sau.
Auch wenn es bereits Versuche, nicht-invasive EEG-Ableitungen von sediert Tiere4verwenden, werden die meisten Elektroenzephalographie Studien von Tieren mit invasiven Methoden durchgeführt. Diese Methoden haben Nebenwirkungen bei entzündlichen Prozessen rund um die implantierten Elektroden5,6 , und in den meisten Fällen benötigen sie eine soziale Trennung der Tiere durch die externen Komponenten des implantierten EEG-Systems. Daher ist die Übersetzung dieser Daten zu klinischen Kontext schwierig. Die Notwendigkeit für translationale Ansätze wird deutlich durch die Tatsache, dass es noch nicht bekannt ist wie eine "normale" Gehirn-Reifung während der frühen kortikalen Entwicklung von klinischen, nicht-invasive Elektroenzephalographie7dargestellt wird. Diese Wissenslücke entsteht durch technische Herausforderungen im Zusammenhang mit EEG-Ableitungen von Frühgeborenen Babys8. Im Tiermodell Systeme sind Muster der frühen kortikalen Entwicklung besser zugänglich, da die meisten Tiere mit einem "Frühgeburt Gehirn" im Vergleich zu menschlichen kortikalen Entwicklung9geboren sind. Neben der erhaltenen Muster der kortikalen Entwicklung über Arten2hat kürzlich gezeigt, dass EEG-Ableitungen von Frühgeborenen im späteren Leben10,11auch die individuelle klinische Outcome Vorhersagen können. Die hier beschriebene Methode eignet sich besonders für die translationale Aspekte der Entwicklungsbiologie Neurowissenschaften.

<table><tbody><tr><td>Disposable adhesive&lt;br/&gt; surface silver/silver chloride electrodes</td><td>Spes&lt;br/&gt; Medica S.r.l., Genova, Italy</td><td></td><td>Self adhesive hydrogel electrode</td></tr><tr><td>Abralyt HiCl</td><td>Easycap GmbH</td><td></td><td>Abrasive cream</td></tr><tr><td>Body Double fast</td><td>Smooth On Inc.</td><td></td><td>Skin adhesive silicone</td></tr><tr><td>Telemetry system</td><td></td><td></td><td>Internal development</td></tr><tr><td>Picolog 1216</td><td>Pico Technology</td><td></td><td>AD converter</td></tr><tr><td>Laptop</td><td>Panasonic</td><td></td><td>Rugged laptop</td></tr><tr><td>Receiver</td><td></td><td></td><td>Internal development</td></tr></tbody></table>

noninvasive eeg recordings from freely moving piglets

Die Methode erlaubt die Aufnahme von qualitativ hochwertigen Elektroenzephalogramme (EEG) von frei beweglichen Ferkel direkt im Schweinestall. Wir verwenden eine einkanalige telemetrischen Elektroenzephalographie-System in Kombination mit standard Hydrogel selbstklebende Elektroden. Die Ferkel sind ohne den Einsatz von Beruhigungsmitteln beruhigt. Nach ihrer Freilassung in den Schweinestall, die Ferkel Verhalten sich normalerweise – sie trinken und schlafen im gleichen Zyklus wie ihre Geschwister. Die EEG-Ableitungen dienen ihre Schlafphasen.

Wir waren in der Lage, typische EEG-Muster, die im Zusammenhang mit nicht - REM-Schlaf, wie Spindel platzt oder Delta-Bürsten aus frei beweglichen Ferkel (Abbildung 1 und Abbildung 2). Uns interessierte vor allem repräsentative Muster während der nicht - REM-Schlaf, aber auch Phasen von REM-ähnlichen Schlaf12 mit einer sehr geringen Amplitude wurden aufgezeichnet (Abbildung 3). Die Physiologie und die Höhe des REM-Schlafes unterschiedlich Arten13. Kurze REM-Phasen im Bereich von ein paar Minuten sind typisch für Schweine14. Gute Aufnahmequalität war auch während der Fütterung (Laktation) (Abbildung 4). Wie spielen Verhalten, führt starke Muskelaktivität zu Muskel Artefakte; jedoch wurden Filter entwickelt, EEG-Bänder zu extrahieren. Weitere mögliche Analysetools sind Berechnungen der spektralen Leistungsdichte oder Analyse-Tools mit Schwerpunkt auf Netzwerk-Aktivität, wie z. B. Phase-Amplitude Kupplung. Diese Analyse-Tools können auch mit Einkanal-EEG-Ableitungen verwendet werden.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58226/58226fig1.jpg"> Abbildung 1: ein schlafendes Ferkel mit EEG-Telemetriesystem. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/58226/58226fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58226/58226fig2.jpg"> Abbildung 2: typische EEG-Muster während der Schlafphase eines frei beweglichen Ferkels, ruht neben seinen Geschwistern aufgenommen. Vier Veranstaltungen werden durch Kästen hervorgehoben. Von links nach rechts zeigt das erste Feld typische Muster hervorgerufen durch Muskelaktivität; zum Beispiel kurze Zuckungen während des Schlafes, gekennzeichnet durch hohe Mengen an schnelle Gamma-Aktivität (über 80 Hz) und eine Burst-wie aussehen. Das zweite Feld zeigt eine Delta Pinsel-ähnliche Episode, gekennzeichnet durch Delta-Aktivität mit überlagerten Aktivität im Bereich von Theta und Alpha. Die dritte und vierte Felder zeigen kurze Episoden von Gamma Bursts (Schlaf Spindel-ähnliche Ereignisse), gekennzeichnet durch Frequenzanteile in der Alpha, Beta und Gamma-Bands. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/58226/58226fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58226/58226fig3.jpg"> Abbildung 3: REM Phasen während des Schlafes. Das erste und das zweite Feld zeigt slow-Wave-Schlaf-Phasen. Das dritte Feld zeigt eine niedrige Amplitude EEG Phase von ca. 20 s Dauer. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/58226/58226fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58226/58226fig4.jpg"> Abbildung 4: 10 min EEG-Aufzeichnung Spur ein trinken Ferkel (Laktation). Der Trog nach 100 s ist durch einen kurzen Verlust der Funkverbindung zwischen Sender und Empfänger von der EEG-Recording-System. Danach gibt es einige Muskeln oder Bewegung Artefakte. Muskel-Artefakte zeichnen sich durch sehr hohe Delta Band Amplituden. Im Gegensatz dazu zeichnet sich die EEG-Aktivität durch eine stufenweise Abnahme der Amplitude macht aus langsamen Wellen Fasten (siehe z. B. zwischen 200 und 250 s). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/58226/58226fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

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Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

Hier präsentieren wir ein Protokoll zum Rekord telemetrischen Elektroenzephalogramme (EEG) von frei beweglichen Ferkel direkt im Schweinestall ohne den Einsatz von Sedativum, macht es möglich, typische EEG-Muster während der nicht - REM-Schlaf, wie Spindel aufzuzeichnen platzt.

Nicht-invasive EEG-Ableitungen von frei beweglichen Ferkel

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel ...

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Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Neuroscience

7.2K Aufrufe.  Free University Berlin. Hier präsentieren wir ein Protokoll zum Rekord telemetrischen Elektroenzephalogramme (EEG) von frei beweglichen Ferkel direkt im Schweinestall ohne den Einsatz von Sedativum, macht es möglich, typische EEG-Muster während der nicht - REM-Schlaf, wie Spindel aufzuzeichnen platzt.

Serie: Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

Recording EEG in Freely Moving Neonatal Rats Using a Novel Method

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such as epilepsy and neurodegenerative disorders. However, it is technically difficult to obtain EEG recordings in neonates as it requires specialized handling and great care. Here, we present a novel method to record EEG in neonatal rat pups (P8-P15). We designed a simple and reliable electrode using computer pin loci; it can be easily implanted into the skull of a rat pup to record high-quality EEG signals in the normal and epileptic brain. Pups were given an intraperitoneal (i.p.) injection of the neurotoxin kainic acid (KA) to induce epileptic seizures. The surgical implantation performed in this procedure is less expensive than other EEG procedures for neonates. This method allows one to record high-quality and stable EEG signals for more than 1 week. Furthermore, this procedure can also be applied to adult rats and mice to study epilepsy or other neurological disorders.

Here, we introduce a novel technique designed to record electroencephalography (EEG) in freely moving neonatal epileptic pups and describe its procedures, features, and applications. This method allows one to record EEG for more than 1 week.

Aufzeichnung von EEG in frei bewegten neonatalen Ratten mit einer neuartigen Methode

EEG is a useful method to detect electrical activity in the brain. Moreover, it is a widely used diagnostic tool for various neurological conditions, such ...

Forschung

Neurowissenschaften

Adaptation of Microelectrode Array Technology for the Study of Anesthesia-induced Neurotoxicity in the Intact Piglet Brain

Every year, millions of children undergo anesthesia for a multitude of procedures. However, studies in both animals and humans have called into question the safety of anesthesia in children, implicating anesthetics as potentially toxic to the brain in development. To date, no studies have successfully elucidated the mechanism(s) by which anesthesia may be neurotoxic. Animal studies allow investigation of such mechanisms, and neonatal piglets represent an excellent model to study these effects due to their striking developmental similarities to the human brain.
This protocol adapts the use of enzyme-based microelectrode array (MEA) technology as a novel way to study the mechanism(s) of anesthesia-induced neurotoxicity (AIN). MEAs enable real-time monitoring of in vivo neurotransmitter activity and offer exceptional temporal and spatial resolution. It is hypothesized that anesthetic neurotoxicity is caused in part by glutamate dysregulation and MEAs offer a method to measure glutamate. The novel implementation of MEA technology in a piglet model presents a unique opportunity for the study of AIN.

This study explores the novel use of enzyme-based microelectrode array (MEA) technology to monitor in vivo neurotransmitter activity in piglets. The hypothesis was that glutamate dysregulation contributes to the mechanism of anesthetic neurotoxicity. Here, we present a protocol to adapt MEA technology to study the mechanism of anesthesia-induced neurotoxicity.

Anpassung der Mikroelektrode-Array-Technologie für das Studium der Anästhesie-induzierte Neurotoxizität im Gehirn intakt Ferkel

Every year, millions of children undergo anesthesia for a multitude of procedures. However, studies in both animals and humans have called into question ...

Subdural Soft Electrocorticography (ECoG) Array Implantation and Long-Term Cortical Recording in Minipigs

Neurological impairments and diseases can be diagnosed or treated using electrocorticography (ECoG) arrays. In drug-resistant epilepsy, these help delineate the epileptic region to resect. In long-term applications such as brain-computer interfaces, these epicortical electrodes are used to record the movement intention of the brain, to control the robotic limbs of paralyzed patients. However, current stiff electrode grids do not answer the need for high-resolution brain recordings and long-term biointegration. Recently, conformable electrode arrays have been proposed to achieve long-term implant stability with high performance. However, preclinical studies for these new implant technologies are needed to validate their long-term functionality and safety profile for their translation to human patients. In this context, porcine models are routinely employed in developing medical devices due to their large organ sizes and easy animal handling. However, only a few brain applications are described in the literature, mostly due to surgery limitations and integration of the implant system on a living animal.
Here, we report the method for long-term implantation (6 months) and evaluation of soft ECoG arrays in the minipig model. The study first presents the implant system, consisting of a soft microfabricated electrode array integrated with a magnetic resonance imaging (MRI)-compatible polymeric transdermal port that houses instrumentation connectors for electrophysiology recordings. Then, the study describes the surgical procedure, from subdural implantation to animal recovery. We focus on the auditory cortex as an example target area where evoked potentials are induced by acoustic stimulation. We finally describe a data acquisition sequence that includes MRI of the whole brain, implant electrochemical characterization, intraoperative and freely moving electrophysiology, and immunohistochemistry staining of the extracted brains.
This model can be used to investigate the safety and function of novel design of cortical prostheses; mandatory preclinical study to envision translation to human patients.

Subdural Soft Electrocorticography ECoG Array Implantation and Long-Term Cortical Recording in Minipigs

Here, we present a method for the long-term performance and safety assessment of soft subdural electrode arrays in a minipig model, describing surgical method and tools, postoperative magnetic resonance imaging, electrophysiology of the auditory cortex, electrochemical properties of the implant, and postmortem immunochemistry.

Subdurale weiche Elektrokortikographie (ECoG) Array-Implantation und Langzeit-Kortikalableitung bei Minischweinen

Neurological impairments and diseases can be diagnosed or treated using electrocorticography (ECoG) arrays. In drug-resistant epilepsy, these help ...

Biotechnik

Noninvasive Electrocardiography in the Perinatal Mouse

Electrocardiography (ECG) has long been relied upon as an effective and reliable method of assessing cardiovascular (and cardiopulmonary) function in both human and animal models of disease. Individual heart rate, rhythm, and regularity, combined with quantitative parameters collected from ECG, serve to assess the integrity of the cardiac conduction system as well as the integrated physiology of the cardiac cycle. This article provides a comprehensive description of the methods and techniques used to perform a noninvasive ECG on perinatal and neonatal mouse pups as early as the first postnatal day, without requiring the use of anesthetics. This protocol was designed to directly address a need for a standardized and repeatable method for obtaining ECG in newborn mice. From a translational perspective, this protocol proves to be entirely effective for characterization of congenital cardiopulmonary defects generated using transgenic mouse lines, and particularly for analysis of defects causing lethality at or during the first postnatal days. This protocol also aims to directly address a gap in the scientific literature to characterize and provide normative data associated with maturation of the early postnatal cardiac conduction system. This method is not limited to a specific postnatal timepoint, but rather allows for ECG data collection in neonatal mouse pups from birth to postnatal day 10 (P10), a window that is of critical importance for modeling human diseases in vivo, with particular emphasis on congenital heart disease (CHD).

Here, we present a noninvasive electrocardiography (ECG) protocol, optimized for early postnatal mice, that does not require the use of anesthetics.

Nichtinvasive Elektrokardiographie in der Perinatonmaus

Electrocardiography (ECG) has long been relied upon as an effective and reliable method of assessing cardiovascular (and cardiopulmonary) function in both ...

Medizin

Echocardiography Recording in Awake Miniature Pigs

Echocardiography uses ultrasonic waves to non-invasively assess cardiac structure and function and is the standard of care for cardiac assessment and monitoring. The miniature pig, or minipig, is increasingly being used as a model of cardiac disease in medical research. Pigs are notoriously difficult to restrain and handle safely, and, therefore, research echocardiography in this species is almost always performed under anesthesia or heavy sedation. Anesthetics and sedatives universally affect cardiovascular function and may cause the depression of cardiac output and blood pressure, increases or decreases in heart rate and systemic vascular resistance, changes in the electrical rhythm, and altered coronary blood flow. Therefore, sedated or anesthetized echocardiography may not accurately depict the progression of cardiac disease in large animal models, thereby limiting the translational value of these important studies. This paper describes a novel device that allows for standing awake echocardiography in minipigs. In addition, training techniques used to teach pigs to tolerate this painless and non-invasive procedure without the need for hemodynamic-altering anesthetics are described. Standing awake echocardiography represents a safe and feasible way to perform the most common cardiac monitoring test in minipigs for cardiovascular research.

A simple cart construct, built to perform research echocardiography in standing awake minipigs, is described, along with building considerations, training techniques, and representative ultrasound images.

Echokardiographie-Aufnahme bei wachen Miniaturschweinen

Echocardiography uses ultrasonic waves to non-invasively assess cardiac structure and function and is the standard of care for cardiac assessment and ...

<meta charset="utf8"></head><body>Kontinuierliche EEG/EKG-Aufzeichnungen bei Kaninchen mit subdermaler Elektrodenplatzierung

Surgical Implant Procedure and Wiring Configuration for Continuous Long-Term EEG/ECG Monitoring in Rabbits

A multi-system approach that includes the continuous collection of electroencephalogram (EEG) and electrocardiogram (ECG) recordings facilitates a comprehensive assessment of electrical activity in the brain and heart, particularly leading up to and surrounding episodic events. Building on our previous protocol that facilitates the collection of intermittent EEG/ECG recordings from conscious restrained rabbits, we developed a protocol for the collection of continuous EEG/ECG recordings from unrestrained rabbits. This new method enables high-quality 24/7 recordings in the housing cage, which captures the normal range of physiological states and enables the rabbits to move, eat, drink, and sleep freely. It enables comprehensive assessments of the prevalence, incidence, and susceptibility to EEG/ECG abnormalities, seizures, arrhythmias, and sudden death. This procedure involves the surgical placement of subdermal electrodes and the design and manufacturing of a robust wiring system that is impervious to damage by the rabbits. The surgical procedure includes two incisions and the sub-dermal tunneling of nine electrodes and wires that exit through a custom-made port. The external connector attaches to a wire harness that includes an electrical swivel, which allows for&#160;free range of rabbit motion throughout its cage. Additionally, the wires are enclosed in a metal sheath suspended by a retractor cable from the ceiling of the rabbit&#39;s cage. The wires are then connected to an amplifier/digitizer for the acquisition of high-quality continuous EEG/ECG recordings.

<meta charset="utf8"></head><body>Chirurgisches Implantatverfahren und Verdrahtungskonfiguration für die kontinuierliche Langzeit-EEG/EKG-Überwachung bei Kaninchen

The study outlines a protocol for the design, manufacturing, and placement of a novel continuous EEG/ECG recording system in rabbits. This hard-wired system allows for continuous EEG/ECG recordings from nine distinct electrodes on the head and chest, which facilitates comprehensive assessments of electrical activity in the brain and heart.

Chirurgisches Implantatverfahren und Verdrahtungskonfiguration für die kontinuierliche Langzeit-EEG/EKG-Überwachung bei Kaninchen

A multi-system approach that includes the continuous collection of electroencephalogram (EEG) and electrocardiogram (ECG) recordings facilitates a ...

Measuring Brain Glutamate Levels Under Anesthesia in Neonatal Piglets Using a Microelectrode Array

Source: Geyer, E. D., et al. <a href="https://app-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/v/57391">Adaptation of Microelectrode Array Technology for the Study of Anesthesia-induced Neurotoxicity in the Intact Piglet Brain.</a> J. Vis. Exp. (2018).
This video demonstrates the measurement of glutamate levels in the brain of an anesthetized neonatal piglet using a microelectrode array (MEA). The procedure involves creating a craniotomy window in the pig skull and inserting the MEA into the brain region of interest. The glutamate-oxidase-coated recording sites of the MEA convert extracellular brain glutamate to hydrogen peroxide, which generates a measurable current. This current is measured and normalized against background noise to determine brain glutamate levels under anesthesia.

Messung des Glutamatspiegels im Gehirn unter Narkose bei neugeborenen Ferkeln mit einem Mikroelektrodenarray

All procedures involving animal models have been reviewed by the local institutional animal care committee and the JoVE veterinary review board.
1. ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

Neurophysiology

Electrophysiology Techniques

Subdural Implantation of a Soft Electrocorticography Array for Cortical Electrophysiology Recording in Minipigs

Source: Fallegger, F. et al., <a href="https://app-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/v/64997">Subdural Soft Electrocorticography (ECoG) Array Implantation and Long-Term Cortical Recording in Minipigs.</a>&#160;J. Vis. Exp. (2023).
This video demonstrates the implantation of a soft electrocorticography array and the long-term cortical recordings in a minipig. It outlines the steps involved in surgically implanting the array over the minipig&#39;s auditory cortex and recording both baseline and sound stimulus-evoked neuronal action potentials.

Nicht-invasive EEG-Ableitungen von frei beweglichen Ferkel

Zusammenfassung

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Kapitel in diesem Video

Aufzeichnung von EEG in frei bewegten neonatalen Ratten mit einer neuartigen Methode

Anpassung der Mikroelektrode-Array-Technologie für das Studium der Anästhesie-induzierte Neurotoxizität im Gehirn intakt Ferkel

Subdurale weiche Elektrokortikographie (ECoG) Array-Implantation und Langzeit-Kortikalableitung bei Minischweinen

Nichtinvasive Elektrokardiographie in der Perinatonmaus

Echokardiographie-Aufnahme bei wachen Miniaturschweinen

Chirurgisches Implantatverfahren und Verdrahtungskonfiguration für die kontinuierliche Langzeit-EEG/EKG-Überwachung bei Kaninchen

Chirurgisches Implantatverfahren und Verdrahtungskonfiguration für die kontinuierliche Langzeit-EEG/EKG-Überwachung bei Kaninchen

Chirurgisches Implantatverfahren und Verdrahtungskonfiguration für die kontinuierliche Langzeit-EEG/EKG-Überwachung bei Kaninchen

Messung des Glutamatspiegels im Gehirn unter Narkose bei neugeborenen Ferkeln mit einem Mikroelektrodenarray

Subdural Implantation of a Soft Electrocorticography Array for Cortical Electrophysiology Recording in Minipigs