Os autores gostariam de agradecer a Pedro A. Valdes Hernandez, Francois Tadel, e Lloyd Smith por seus valiosos conselhos e discussão frutífera. Agradecemos também a Rafael Torres para a leitura de prova.

Declaração de ética: Todos os experimentos são realizados seguindo as políticas estabelecidas pelo Cuidado e Uso de Animais Comitê Institucional (IACUC) da Universidade Internacional da Flórida (IACUC 13-004). 1. EEG Recordings <ol><li> Preparação do mini-tampão de EEG <ol><li> Mergulhe as pontas dos eléctrodos da mini-tampa EEG pelo menos 12 horas em água destilada, com cloreto de 0,2%. Lavar o mini-tampa EEG delicadamente em água destilada. Seque a tampa e os eletrodos no ar. </li><li> Mix EEG eletrogel com solução de NaCl 0,9% na proporção de volume de 2: 1. Adicione uma gota de azul de metileno, que vai ajudar a visualizar a pasta de eletrodo no interior dos eletrodos e na pele. Pegue a pasta misturada em uma seringa. Certifique-se de que não há bolhas de ar na seringa. Injectar o gel em cada um dos eléctrodos 32, enchendo-os sem a introdução de quaisquer bolhas de ar. Recomenda-se a injectar a partir do fundo, em vez de no topo. Isto proporciona uma melhor access a cada eléctrodo e reduz a possibilidade de o gel de alastramento. </li><li> Ligue EEG e sistema de gravação fisiológica, e abrir o software de gravação correspondente no computador em uso. </li></ol></li><li> Preparação de animal e anestesia NOTA: epilepsia crônica foi criado usando um protocolo para FCD 8 em ratos Wistar. A gravação EEG foram realizados em ratos Wistar adultos (8 semanas de idade, 300-400 g). <ol><li> Grave o peso do rato em uma folha de experiência. Use essas informações para calcular a dose sedativa (DEXDOMITOR 0,25 mg / kg). Induzir a anestesia em ratos com 5% de isoflurano e oxigênio a 100% (1 L / min a 14,7 psi). </li><li> Depois de cortar a cabeça do rato, reduzir isoflurano a 2% e mantê-lo durante toda a configuração do mini-tampão de EEG. Verifique reflexos de rato estão ausentes (toe-pitada). Coloque o rato sobre uma almofada de aquecimento no aparelho estereotáxico fixando os canais de orelha usando barras de ouvido. Certifique-se de cone do nariz anestesia é segura. </li><li> Um Pply pomada oftálmica lubrificante para cada olho. </li><li> Raspar o cabelo extra na cabeça de rato e orelhas usando uma navalha. Evitar qualquer sangramento durante o barbear. NOTA: Qualquer cabelo deixado na pele irá produzir ruído nas gravações de EEG. Esfregue a pele do rato com 90% de álcool isopropílico para estimular os vasos sanguíneos e desengordurar a pele. </li><li> Coloque um swab solução salina no couro cabeludo e cobri-lo completamente para manter boa condutância da pele até que o mini-tampa EEG está pronto para ser colocado. </li><li> Conecte temperatura, respiração e três sondas de eletrocardiograma. Note-se que a temperatura é medida com uma sonda rectal. Monitorar continuamente a fisiologia do rato durante os procedimentos de gravação. Certifique-se de que a temperatura normal é de 37 ° C, faixa de respiração é 30 - 60 respirações por minuto e freqüência cardíaca é de cerca de 350-450 batimentos por minuto. </li></ol></li><li> Procedimentos de gravação <ol><li> Remova o swab solução salina no couro cabeludo do rato e coloque o preparado EEG mini-cAP na sua pele. Fixar o mini-tampa com faixas de borracha. Inserir uma faixa de borracha na parte da frente do couro cabeludo, geralmente na frente dos olhos, e uma banda na parte de trás do couro cabeludo entre as orelhas e do pescoço. Use um protetor de plástico sob o pescoço para facilitar a respiração normal. </li><li> Coloque uma camada de alta condutância eletrodo de pasta em ambos o chão e eletrodos de referência. Colocá-los na respectiva orelha. NOTA: O eletrodo de referência pode ser possivelmente colocados em outros locais. </li><li> Conecte o mini-tampa EEG para os amplificadores e observar uma visualização da bancada para a impedância do eletrodo. Verifique o desempenho de todos os eletrodos. Para uma gravação de alta qualidade, garantir que o valor da impedância está na gama de 5 - 30 k. Se existem quaisquer eléctrodos ruidosos, proporcionar um melhor contacto com o couro cabeludo, ou movendo-as para dentro do andaime para o couro cabeludo ou injectando mais suavemente em gel a partir do topo do eléctrodo. </li><li> Administrar DEXDOMITOR (0,25 mg / kg) intraperitoneally e imediatamente reduzir a taxa de isoflurano para 0%. Se a taxa de respiração não está dentro de 30-60 respirações por minuto gama, começar a aumentar a taxa de isoflurano suavemente. Não exceder o valor de 1% de isoflurano. Monitorar este passo com cuidado, pois a mistura de isoflurano e DEXDOMITOR poderia levar os animais a um estado crítico. NOTA: No modelo pré-clínico de epilepsia focal, isoflurano afeta IEDs, enquanto DEXDOMITOR não. Indivíduos com menos de isoflurano tem propriedade epileptogénica mais fraco, ou seja, relativamente menos IEDs podem ser detectados em comparação com outras condições 7,14. A dose DEXDOMITOR é eficaz durante cerca de 2 horas. Assim, para poupar o tempo para o seu efeito, a preparação foi levada a cabo sob isoflurano. </li><li> Realizar gravações de EEG. Depois da gravação, marcar as posições dos três círculos salientes da mini-tampão de EEG em cima da pele através da inserção de uma caneta de cor dentro deles antes da mini-tampão EEG é removido. Use-os como pontos de referência para MRI co-registo. Tire uma foto da cabeça do rato com os pontos de referência. Coloque o rato de volta para dentro da gaiola e monitorá-lo até a recuperação completa do efeito de DEXDOMITOR. NOTA: Neste experimento, cor vermelha (cor verde oponente) foi usado para distinguir as posições de eletrodo (verde). No entanto, é recomendado o uso de outras cores (roxo / verde) se pequenas manchas hemorrágicas são observados na pele. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig1.jpg" /> Figura 1. Uma imagem do mini-tampão de EEG colocado em um rato em particular. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700fig1highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 2. Cérebro fonte de imagem <ol><li> Classificação IED NOTA: A detecção de IED e classificação é realizada utilizando códigos de auto-desenvolvido em MATLAB com base noestudo anterior 15. Este software estará disponível mediante solicitação. <ol><li> Descarte canais ruidosos inspecionando visualmente os marcadores de EEG. Remover artefactos ECG utilizando um método automático para a subtracção de forma de onda periódica, que se baseia em um molde e uma análise de correlação. NOTA: Normalmente, o experimentador que registrou o EEG partes da folha experimental escrita para as informações do canal má observado com base nos valores de impedância. Software para remover artefatos de ECG também estará disponível mediante solicitação. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig2.jpg" /> Figura 2. Um exemplo do traçado EEG mostrando diferentes tipos de IEDs. A caixa vermelha indica um tipo de IEDs. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700fig2highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Aplicar um filtro passa-banda com freqüências de corte de 3-150 Hz e um entalhefiltro para remover a freqüência da linha (60 Hz em geral e 50 Hz em alguns países) off-line componente. </li><li> Detectar dois tipos de IEDs (picos e Sharp-ondas). Picos e Sharp-ondas constituem grandes eventos elétricos de 20-70 ms e 70-200 ms de duração, respectivamente. Portanto, após a aplicação de um respectivo filtro passa-banda (frequências de corte de 15 - 50 Hz para picos e 5-15 Hz para Sharp-ondas), os IEDs são detectados com base na amplitude limiares 15. NOTA: Os limites são definidos automaticamente para 4σ como sugerido no estudo anterior para a atividade multiunit 15. Aqui, σ é um desvio padrão estimado do sinal filtrado-passa-banda, σ = {mediana | sinal filtrado | / 0,6745}. </li><li> Sub-classificar picos e ondas afiadas em diferentes clusters. As características distintivas de diferentes picos e Sharp-ondas são extraídos usando transformada wavelet 15. Eles são sub-classificados em vários clusters usando k-médias,eo ideal número de cluster k é determinado usando silhueta. </li><li> Calcular a média dos sinais de sub-classificadas na mesma cluster. Os sinais de EEG médios para cada sub-tipo IED irá ser utilizado para análise da origem de cérebro. </li></ol></li><li> Modelo de volume condutor NOTA: Para as seguintes seções, o software de fonte aberta, Brainstorm 12, será usado com o atlas de ressonância magnética para ratos Wistar 9. No entanto, a MRI do rato indivíduo também pode ser utilizado para gerar o modelo de volume condutor, se disponível. O atlas MRI 9 pode ser baixado em <a href="http://www.idac.tohoku.ac.jp/bir/en/db/rb/101028.html">http://www.idac.tohoku.ac.jp/bir/en/</a> . Este site fornece o atlas como formato NIfTI seção &quot;Wistar Rat MRI Atlas&quot; sob, e pode ser acessíveis após o registro. O software necessário para pré-processamento pode também ser encontrado neste site. <ol><li> MRI de entrada e de superfície do cérebro para o software 12. <img alt="Visual 1" src = &quot;/ files / ftp_upload / 52700 / 52700vis1.jpg&quot; /&gt; <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700vis1highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Gerar superfície da cabeça com a configuração padrão. <img alt="Visual 2" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis2.jpg" /> <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700vis2highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Gerar couro cabeludo e superfícies crânio interiores / exteriores com base em MRI para o campo chumbo 12 computação. NOTA: A resolução dos vértices influencia a precisão da fonte de estimativa, mas grande número de vértices resultados em alta complexidade computacional. Número recomendado de vértices de cada camada é de 642 para precisão aceitável com complexidade computacional justo. A espessura do crânio pode ser verificado a partir da ressonância magnética, e no caso de o atlas de ressonância magnética, ele é de aproximadamente 1 mm. Depois de inserir valores acima no software, triângulo face-vértice correspondente malhas será criado para cada superfície. <img alt="Visual 3" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis3.jpg" /> <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700vis3highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Verifique a orientação e localização de cada superfície em relação ao IRM utilizando a opção de visualização. Modificar em consequência, se todas as superfícies não são co-registrada 12. <img alt="Visual 4" height="351" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis4.jpg" width="321" /> <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700vis4highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Usando a imagem de cabeça de rato adquirida em 1.3.5. co-registar as posições dos três pontos de referência (R1, R2 e R3) na ressonância magnética. Use os pontos de grade dos pontos de referência como sendo feitas para generate as posições dos eletrodos como eletrodos são fixados no cadafalso (Figura 3B). <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig3.jpg" /> Figura 3. imagem de cabeça (A) Rat usado para obter posições de eletrodos e (b) o diagrama de mini-tampa EEG com o sistema de coordenadas. Pontos vermelhos em (A) indicar os pontos de referência mencionadas no 1.3.5. que correspondem aos números vermelhos em (B). Além disso, as marcas em verde (A) representam as posições dos eléctrodos 32, e que correspondem aos números no azul (B). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700fig3highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Gerar N × matriz posição 3 eletrodo com base nos três pontos de referência. Aqui, N é o número de canais (N = 32) e a coluna representa o correspondente x, y, e z valores de coordenadas. NOTA: O mini-tampa EEG é um andaime rígida. Por conseguinte, uma vez que as três grelhas de referência (R1, R2, e R3) são obtidos, a posição dos eléctrodos são ajustados automaticamente. O usuário só precisará redefinir os valores-Z em uma maneira que o mini-tampa está devidamente projetado no couro cabeludo. As grades ponto N pode ser numerado sequencialmente, conforme ilustrado na Figura 3B números azuis. O andaime padrão para o mini-tampão de EEG está disponível comercialmente (Tabela de Materiais). O software para co-registro também está disponível para a comunidade. </li><li> Introduza o arquivo gerado canal. <img alt="Visual 5" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis5.jpg" /> <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700vis5highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Mostrar e confirmar a localização de todos os eléctrodos. Modificar quaisquer eléctrodos extraviado 12. O sistema final de coordenadas para o electroposições de deverá coincidir com o sistema de coordenadas utilizado para as superfícies acima mencionadas. NOTA: As superfícies criadas podem ser inspeccionadas visualmente no uma ressonância magnética, usando a opção de visualização, E então, uma superfície selecionado será exibido como linha amarela na MRI &quot;Registro de MRI Verifique MRI / Registro de superfície.&quot;. Além disso, os três pontos de referência e as posições dos eléctrodos 32 pode ser exibido no MRI, selecionando a opção da caixa de ferramentas, &quot;Sensores indicados MRI Viewer.&quot; Os locais podem ser inspeccionados visualmente por comparação das distribuições baseadas no olhos e ouvidos locais do rato ( A Figura 4). <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig4.jpg" /> Figura 4. atlas (A) de ressonância magnética com superfície co-registrada cérebro (linha amarela), (B) o modelo de volume condutor criado com os alinhados 32 eletrodos e três marcos (pontos vermelhos), e atlas (C) com MRI co-registo ref<html> grade erence R1. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700fig4highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li></ol></li><li> Fonte Imagiologia Cerebral <ol><li> Calcule matriz campo chumbo 13. Introduzir os valores de condutividade que satisfazem a relação de pele, crânio e cérebro como 1: 1/80: 1. Obter o campo matriz de chumbo com base no modelo de volume condutor, e as posições dos eléctrodos criadas em 2.2. NOTA: A caixa de ferramentas 12 oferece a interface com o outro software para calcular BEM 10. Por conseguinte, apenas os valores de condutividade são necessários como entrada. <img alt="Visual 6" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis6.jpg" /> <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700vis6highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Os sinais de entrada médios de EEG para cada sub-tipo de IED armazenados em 2.1.4. &quot;Src =&quot; / files / ftp_upload / 52700 / 52700vis7.jpg &quot;/&gt; <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700vis7highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Obter solução sLORETA 13 a partir da matriz de chumbo campo computadorizada e os sinais EEG de entrada. Ao seleccionar o método de estimação opção fonte, a solução inversa pode ser obtido 12. <img alt="Visual 8" src="/files/ftp_upload/52700/52700vis8.jpg" /> <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700vis8highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> </li><li> Traçar as fontes estimadas. </li></ol></li></ol>

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	<li>Furman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seizure+Initiation+and+Propagation+in+the+Pilocarpine+Rat+Model+of+Temporal+Lobe+Epilepsy.">Seizure Initiation and Propagation in the Pilocarpine Rat Model of Temporal Lobe Epilepsy.</a> Journal of Neuroscience. 33 (42), 16409-16411 (2013).</li><li>Sumiyoshi, A., Riera, J. J., Ogawa, T., Kawashima, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Mini-Cap+for+simultaneous+EEG+and+fMRI+recording+in+rodents.">A Mini-Cap for simultaneous EEG and fMRI recording in rodents.</a> NeuroImage. 54 (3), 1951-1965 (2011).</li><li>Engel, J., 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=Epilepsy+biomarkers.">Epilepsy biomarkers.</a> Epilepsia. 54 (4), 61-69 (2013).</li><li>Baillet, S., Mosher, J. C., Leahy, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic+Brain+Mapping.">Electromagnetic Brain Mapping.</a> IEEE Signal Processing Magazine. 18 (6), 14-30 (2001).</li><li>Quairiaux, C., Megevand, P., Kiss, J. Z., Michel, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+Development+of+Large-Scale+Sensorimotor.">Functional Development of Large-Scale Sensorimotor.</a> Cortical Networks in the Brain. Journal of Neuroscience. 31 (26), 9584-9510 (2011).</li><li>Lee, M., Kim, D., Shin, H. S., Sung, H. G., Choi, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-density+EEG+recordings+of+the+freely+moving+mice+using+polyimide-based+microelectrode.">High-density EEG recordings of the freely moving mice using polyimide-based microelectrode.</a> Journal of Visualized Experiments. (47), e2562 (2011).</li><li>Bernal, B., Grossman, S., Gonzalez, R., Altman, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=fMRI+under+sedation:+what+is+the+best+choice+in+children.">fMRI under sedation: what is the best choice in children.</a> Journal of Clinical Medicine Research. 4 (6), 363-370 (2012).</li><li>Colciaghi, F., 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=Status+epilepticus-induced+pathologic+plasticity+in+a+rat+model+of+focal+cortical+dysplasia.">Status epilepticus-induced pathologic plasticity in a rat model of focal cortical dysplasia.</a> Brain. 134 (10), 2828-2843 (2011).</li><li>Valdez-Hernandez, P. A., 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=An+in+vivo+MRI+Template+Set+for+Morphometry,+Tissue+Segmentation,+and+fMRI+Localization+in+Rats.">An in vivo MRI Template Set for Morphometry, Tissue Segmentation, and fMRI Localization in Rats.</a> Frontiers in Neuroinformatics. 5 (26), 1-59 (2011).</li><li>Gramfort, A., Papadopoulo, T., Olivi, E., Clerc, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=OpenMEEG:+opensource+software+for+quasistatic+bioelectromagnetics.">OpenMEEG: opensource software for quasistatic bioelectromagnetics.</a> BioMedical Engineering OnLine. 9 (45), (2010).</li><li>An fMRI and EEG Study of Epileptogenesis in a Rat Model of Focal Cortical Dysplasia. Organization for Human Brain Mapping Available from: <a target="_blank" href="https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&amp;abs=4046">https://ww4.aievolution.com/hbm1401/index.cfm?do=abs.viewAbs&amp;abs=4046</a> (2014)</li><li>Tadel, F., Baillet, S., Mosher, J. C., Pantazis, D., Leahy, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brainstorm:+A+User-Friendly+Application+for+MEG/EEG+Analysis.">Brainstorm: A User-Friendly Application for MEG/EEG Analysis.</a> Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 1-13 (2011).</li><li>Pascual-Marqui, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardized+low+resolution+brain+electromagnetic+tomography+(sLORETA):+technical+details.">Standardized low resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA): technical details.</a> Methods &amp; Findings in Experimental &amp; Clinical Pharmacology. 24 (D), 5-12 (2002).</li><li>Iijima, T., Nakamura, Z., Iwao, Y., Sankawa, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Epileptogenic+Properties+of+the+Volatile+Anesthetics+Sevoflurane+and+Isoflurane+in+Patients+with+Epilepsy.">The Epileptogenic Properties of the Volatile Anesthetics Sevoflurane and Isoflurane in Patients with Epilepsy.</a> Anesthesia and Analgesia. 91 (4), 989-995 (2000).</li><li>Quiroga, Q. R., Nadasdy, Z., Ben-Shaul, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unsupervised+spike+detection+and+sorting+with+wavelets+and+super-paramagnetic+clustering.">Unsupervised spike detection and sorting with wavelets and super-paramagnetic clustering.</a> Neural Computation. 16 (8), 1661-1687 (2004).</li><li>Delorme, A., Makeig, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EEGLAB:+an+open+source+toolbox+for+analysis+of+single-trial+EEG+dynamics+including+independent+component+analysis.">EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis.</a> Journal of Neuroscience Methods. 134 (1), 9-21 (2004).</li><li>Oostenveld, R., Fries, P., Maris, E., Schoffelen, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FieldTrip:+Open+Source+Software+for+Advanced+Analysis+of+MEG,+EEG,+and+Invasive+Electrophysiological+Data.">FieldTrip: Open Source Software for Advanced Analysis of MEG, EEG, and Invasive Electrophysiological Data.</a> Computational Intelligence and Neuroscience. 2011, 1-9 (2011).</li><li>Koessler, L., 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=Source+localization+of+ictal+epileptic+activity+investigated+by+high+resolution+EEG+and+validated+by+SEEG.">Source localization of ictal epileptic activity investigated by high resolution EEG and validated by SEEG.</a> NeuroImage. 51 (2), 642-653 (2010).</li><li>Manganotti, 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=Scalp+topography+and+source+analysis+of+interictal+spontaneous+spikes+and+evoked+spikes+by+digital+stimulation+in+benign+rolandic+epilepsy.">Scalp topography and source analysis of interictal spontaneous spikes and evoked spikes by digital stimulation in benign rolandic epilepsy.</a> Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 107 (1), 18-26 (1998).</li><li>Bae, J., Deshmukh, A., Song, Y., Brain Riera, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Source+Analysis+of+Interictal+Epileptiform+Discharges+Using+a+Rat+Model+of+Focal+Epilepsy.">Source Analysis of Interictal Epileptiform Discharges Using a Rat Model of Focal Epilepsy.</a> Organization for Human Brain Mapping. , (2014).</li><li>Birot, G., 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=Head+model+and+electrical+source+imaging:+A+study+of+38+epileptic+patients.">Head model and electrical source imaging: A study of 38 epileptic patients.</a> NeuroImage: Clinical. 16 (5), 77-83 (2014).</li><li>Riera, J. J., 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=Pitfalls+in+the+dipolar+model+for+the+neocortical+EEG+sources.">Pitfalls in the dipolar model for the neocortical EEG sources.</a> Journal of Neurophysiology. , (2012).</li><li>Hawrylycz, M., 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+Allen+Brain+Atlas.">The Allen Brain Atlas.</a> Springer Handbook of Bio-Neuroinformatics. , 1111-1126 (2014).</li><li>Schweinhardt, P., Fransson, P., Olson, L., Spenger, C., Andersson, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+template+for+spatial+normalization+of+MR+images+of+the+rat+brain.">A template for spatial normalization of MR images of the rat brain.</a> Journal of Neuroscience Methods. 129 (2), 105-113 (2003).</li><li>Schwarz, A. J., 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=A+stereotaxic+MRI+template+set+for+the+rat+brain+with+tissue+class+distribution+maps+and+co-registered+anatomical+atlas:+application+to+pharmacological+MRI.">A stereotaxic MRI template set for the rat brain with tissue class distribution maps and co-registered anatomical atlas: application to pharmacological MRI.</a> Neuroimage. 32 (2), 538-550 (2006).</li></ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Uma nova metodologia para registro multicanal de forma não invasiva EEG em um modelo pré-clínico particular de epilepsia focal é descrita. As indicações para os procedimentos de registo e análise, com dicas experimentais específicos, são fornecidos. Não foram fatores-chave a considerar a obtenção de resultados bem-sucedidos. Em primeiro lugar, para as gravações de EEG, a obtenção de sinais de alta qualidade é essencial. Viscosidade adequada da pasta de EEG deve ser aplicada para cada eléctrodo durante a preparação de mini-tampão, e cabeça e o cabelo do ouvido do rato deverá ser completamente removido durante o barbear. Verificação de impedância é o passo mais importante para confirmar a qualidade de gravações de EEG. Em segundo lugar, para geração de imagens fonte cérebro, gerando adequado modelo de volume condutor é crucial. Cada superfície deve ser co-registrada. Além disso, as posições de eléctrodos gerado deve ter uma distância mínima de erro a partir das localizações dos eléctrodos reais no couro cabeludo do rato. Mesmo que esse manuscrito introduz fonteprocedimentos de análise utilizando Brainstorm 12, que pode ser realizado utilizando outros softwares abertos 16,17 e 18,19 produtos comerciais. Além disso, além sLORETA 13, outras soluções inversas, como vários modelos de dipolo e Beamformer pode ser aplicada 4. Uma limitação dessa abordagem é que a análise de comportamento não pode ser conduzida desde a gravação EEG é realizado sob sedação. No entanto, em comparação com os outros métodos para registo de EEG em ratos 5,6, esta abordagem é invasiva. Nossos resultados preliminares sugerem a importância para uma classificação precisa de marcadores de IED de gravações de EEG para determinar as zonas irritativos em um rato com epilepsia focal, bem como para avaliar a sua relação com os mecanismos subjacentes para a iniciação apreensão 11. Além disso, demonstrou-se que a localização da fonte de EEG específicas para tais IED mostrou uma boa correspondência com a respativação e desativação regiões BOLD caz 20. Nosso estudo vai estimular a utilização de modelos pré-clínicos para avaliar as estratégias cama-banco-cama desenvolvidos por engenheiros biomédicos. Por exemplo, a extração de IED hoje é realizada em hospitais manualmente, o que exigiu um esforço humano considerável. A metodologia proposta neste estudo faz isso automaticamente. Nós supomos que a utilização desta metodologia irá produzir resultados semelhantes quando aplicada a doentes com FCD. Estamos a preparar protocolos IRB para a avaliação deste e de outros aspectos da metodologia no conjunto de dados humana. Além disso, a utilização de modelos pré-clínicos nos ajudará a entender as capacidades e limitações do EEG localização de fontes na epilepsia 21. Estimativa precisa das fontes cerebrais subalterno epileptogenesis é crucial para as estratégias terapêuticas e planejamento cirúrgico. Além disso, ter uma plataforma padrão para registo de EEG em ratos serão úteis paraa avaliação da eficácia de várias drogas anti-epilépticas em ensaios pré-clínicos. Este é o primeiro estudo no qual ratos epilépticos são registradas de forma não invasiva sob sedação, o que abrirá novas portas para a avaliação dos biomarcadores de EEG para a epilepsia. No entanto, toda a metodologia apresentada neste estudo é extensível a outras condições experimentais e distúrbios cerebrais. O mini-EEG tampão pode também ser usado em tipos de outro roedor. No passado, um paradigma da estimulação pata em ratos Wistar foi usado para avaliar a qualidade e reprodutibilidade dos dados registados com o mini-tampão de EEG 2. Além disso, validações para a reconstrução fonte cérebro foram realizados a partir de alta resolução EEG crânio simultaneamente gravado com laminares potenciais de campo locais de ratos Wistar, sob o paradigma de estimulação suiça 22. Esta metodologia foi desenvolvida para ratos Wistar, devido à existência de um atlas de ressonância magnética para este rato, em particular strem. No entanto, ele pode ser aplicado a outros tipos de roedores com o seu formato padrão de atlas, incluindo ratinho, 23 ratos Sprague-Dawley, 24 e Paxinos e Watson ratos 25. Além disso, os procedimentos fundamentais da nossa metodologia proposta pode ser usado em qualquer de roedores modelos pré-clínicos para os quais o EEG é uma modalidade importante. No entanto, muitos aspectos desta metodologia são particularmente para a epilepsia, especialmente aqueles relacionados ao EEG pré-processamento (detecção e classificação IED). Além disso, os pesquisadores devem estar cientes de medicamentos adequados utilizados para sedação em diferentes casos. O uso de isoflurano e DEXDOMITOR em nosso estudo foi cuidadosamente considerado, devido ao impacto reduzido sobre IEDs. Quanto EEG, no caso de rato, relativamente pequena área da superfície do couro cabeludo poderia reduzir consideravelmente o número de canais.

It has been shown that interictal epileptiform discharges (IEDs) observed from EEG constitute useful markers of epileptogenesis in patients with focal epilepsy3. The regions inside the brain from which these IEDs originate, named irritative zones, can in practice be localized based on EEG recordings4. Preclinical models are essential to find correlates between these irritative zones and the actual regions underlying seizure initiation. However, recording EEG from small animals is challenging because of the small surface area of the head compared to the human scalp. Although invasive methods for chronic recording in rats can be used5, 6, techniques are not available at this moment to acquire traditional EEG recordings on rodents under acute conditions without the need of anesthesia.
To solve this problem, we apply a patented EEG mini-cap2, which allows us to record 32-channel EEG data from rodents noninvasively. In this study, we also provide evidence about the need of an analgesic to preserve IED frequency. Therefore, although fixation of EEG mini-cap was performed under isoflurane, EEG recordings were obtained with rats only under sedation (dexdomitor)7. The method proposed in this study can be used in any preclinical rat model of focal epilepsy. To illustrate the capabilities of this methodology, we apply it to understand the correlates between irritative and seizure-onset zones in focal cortical dysplasia (FCD). To that end, we use a &#8220;double-hit&#8221; model of FCD8 in Wistar rats.
To perform brain source analysis, it is required to: a) accurately extract IEDs from EEG raw data and b) obtain a volume conductor model for the individual animal head. To generate a practical volume conductor model, we use an in vivo rat MRI atlas, comprising average images of intensity/shape and obtained via non-linear registration of T2 images of 31 Wistar rats9. The forward model for the generated volume conductor was computed by boundary element method (BEM)10. As in the case of humans, two typical patterns of IEDs (sharp-waves and spikes) were detected and sub-classified into different clusters through an intelligent feature extraction, feature selection, and classification process11. These sub-classified signals are used to estimate the brain source localizations associated with different types of irritative zones. We present the source analysis steps using a well-known public software called Brainstorm12. The EEG source localizations for each IED sub-type and the seizure onset time frames were performed using standardized low-resolution brain electromagnetic tomography (sLORETA)13, which is available in Brainstorm.

<table><tbody><tr><td>Data Acquisition Computer</td><td>Hewlett-Packard</td><td>Z210 Workstation</td><td></td></tr><tr><td>Dexdomitor</td><td>Orion Pharma</td><td>6295000</td><td>Dexmedetomidine hydrochloride</td></tr><tr><td>EEG Analysis Software</td><td>The Mathworks Inc.</td><td>MATLAB R2011b</td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>Brainstorm</td><td>Sylvain et al. 2001</td></tr><tr><td></td><td></td><td>OpenMEEG</td><td>Gramfort et al. 2010</td></tr><tr><td>EEG Data Streamer</td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>RS4 Data Streamer</td><td></td></tr><tr><td>EEG Electrode Paste</td><td>Biotach</td><td>YGB 103</td><td></td></tr><tr><td>EEG Preamplifier</td><td>BioSemi</td><td>Active Two</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Brain Products</td><td>BrainAmp</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>PZ3 Low Impedance Amplifier</td><td></td></tr><tr><td>EEG Recording Software</td><td>BioSemi</td><td>ActiView</td><td></td></tr><tr><td>EEG Recording Software</td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>OpenEx - OpenDeveloper</td><td></td></tr><tr><td>EEG SCSI Connector</td><td>BioSemi</td><td>Active Two SCSI Connector</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Brain Products</td><td>D-sub Connector</td><td></td></tr><tr><td>EEG Processor</td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>RZ2 BioAmp Processor</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Tucker-Davis Technologies</td><td>Zif-Clif Digital Headstage</td><td></td></tr><tr><td>High Resolution EEG Mini-cap</td><td>Cortech Solutions</td><td>DA-AR-ELRCS32</td><td>US patent Application No. 13/641,834</td></tr><tr><td>Isoflurane, USP</td><td>VedcoPiramal Healthcare</td><td>NDC 66794-013-25</td><td></td></tr><tr><td>Isopropyl Alcohol</td><td>Aqua Solutions</td><td>3112213</td><td>90% v/v solution</td></tr><tr><td>Lubricant Ophthalmic Ointment</td><td>Rugby</td><td>NDC 0536-6550-91</td><td>Sterile</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Abbott</td><td>2B8203</td><td>Vaterinary 0.9% Sodium Chroride Injection USP</td></tr><tr><td>Physiology Recording Software</td><td>ADInstruments</td><td>LabChart 7.0</td><td></td></tr><tr><td>Physiology Recording System</td><td>ADInstruments</td><td>PowerLab 8/35</td><td></td></tr><tr><td>Syringe</td><td>Monoject</td><td>200555</td><td>12cc</td></tr></tbody></table>

brain source imaging in preclinical rat models of focal epilepsy using high-resolution eeg recordings

Electroencephalogram (EEG) has been traditionally used to determine which brain regions are the most likely candidates for resection in patients with focal epilepsy. This methodology relies on the assumption that seizures originate from the same regions of the brain from which interictal epileptiform discharges (IEDs) emerge. Preclinical models are very useful to find correlates between IED locations and the actual regions underlying seizure initiation in focal epilepsy. Rats have been commonly used in preclinical studies of epilepsy1; hence, there exist a large variety of models for focal epilepsy in this particular species. However, it is challenging to record multichannel EEG and to perform brain source imaging in such a small animal. To overcome this issue, we combine a patented-technology to obtain 32-channel EEG recordings from rodents2 and an MRI probabilistic atlas for brain anatomical structures in Wistar rats to perform brain source imaging. In this video, we introduce the procedures to acquire multichannel EEG from Wistar rats with focal cortical dysplasia, and describe the steps both to define the volume conductor model from the MRI atlas and to uniquely determine the IEDs. Finally, we validate the whole methodology by obtaining brain source images of IEDs and compare them with those obtained at different time frames during the seizure onset.

Uma vez que todos os procedimentos sejam devidamente preenchido, fontes estimadas podem ser visualizados na superfície do cérebro do modelo pré-clínico. A Figura 5 mostra as fontes estimados a partir de um determinado sub-tipo de picos (superior) e Sharp-ondas (inferior) de IEDs. Além disso, a Figura 6 mostra como as mudanças de distribuição fonte em intervalos de tempo sequenciais durante um estabelecimento apreensão. Estes resultados suportam a capacidade de as metodologias propostas para gravar de alta resolução EEG em ratos com epilepsia focal e para conduzir a análise de origem utilizando o EEG registrado. <img alt="Visual 6" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig5.jpg" /> Figura 5. estimado locais de origem cérebro de IEDs com relação a diferentes grupos em pontos (topo) e Sharp-ondas (em baixo). (A) de séries temporais, (B) topografia EEG, e (c) atual corticais azedoces. A avaliação é realizada a um tempo específico, marcado com uma linha vertical vermelho em (A). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700fig5highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Visual 6" src="/files/ftp_upload/52700/52700fig6.jpg" /> Figura 6. fontes cerebrais estimados durante a apreensão. Os instantes de tempo são marcados como linhas verticais vermelhas. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/52700/52700fig6highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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Brain Source Imaging in Preclinical Rat Models of Focal Epilepsy using High-Resolution EEG Recordings

This video introduces the preparation, recording, and source analysis procedures of high-resolution EEG on sedated rats with a particular preclinical model of focal epilepsy under noninvasive conditions.

Cérebro Fonte Imaging no rato pré-clínica Todos os modelos de Focal Epilepsia usando de alta resolução EEG Recordings

Electroencephalogram (EEG) has been traditionally used to determine which brain regions are the most likely candidates for resection in patients with ...

brain-source-imaging-preclinical-rat-models-focal-epilepsy-using-high

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Medicine

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Vídeo: Brain Source Imaging in Preclinical Rat Models of Focal Epilepsy using High-Resolution EEG Recordings

Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in which functional MRI data and in vivo intracortical recording can be performed simultaneously. The combination of MRI and electrical recording is technically challenging because the electrodes used for recording distort the MRI images and the MRI acquisition induces noise in the electrical recording. To minimize the mutual interference of the two modalities, glass microelectrodes were used rather than metal and a noise removal algorithm was implemented for the electrophysiology data. In our studies, two microelectrodes were separately implanted in bilateral primary somatosensory cortices (SI) of the rat and fixed in place. One coronal slice covering the electrode tips was selected for functional MRI. Electrode shafts and fixation positions were not included in the image slice to avoid imaging artifacts. The removed scalp was replaced with toothpaste to reduce susceptibility mismatch and prevent Gibbs ringing artifacts in the images. The artifact structure induced in the electrical recordings by the rapidly-switching magnetic fields during image acquisition was characterized by averaging all cycles of scans for each run. The noise structure during imaging was then subtracted from original recordings. The denoised time courses were then used for further analysis in combination with the fMRI data. As an example, the simultaneous acquisition was used to determine the relationship between spontaneous fMRI BOLD signals and band-limited intracortical electrical activity. Simultaneous fMRI and electrophysiological recording in the rodent will provide a platform for many exciting applications in neuroscience in addition to elucidating the relationship between the fMRI BOLD signal and neuronal activity.

We have developed a method for simultaneous functional magnetic resonance imaging and electrophysiological recording in the rodent brain, providing a platform for the investigation of the relationship between neural activity and the blood oxygenation level dependent (BOLD) MRI signal.

FMRI simultânea e Eletrofisiologia no cérebro de roedores

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Neurociência

Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System

Many progressive neurologic diseases in humans, such as epilepsy, require pre-clinical animal models that slowly develop the disease in order to test interventions at various stages of the disease process. These animal models are particularly difficult to implement in immature rodents, a classic model organism for laboratory study of these disorders. Recording continuous EEG in young animal models of seizures and other neurological disorders presents a technical challenge due to the small physical size of young rodents and their dependence on the dam prior to weaning. Therefore, there is not only a clear need for improving pre-clinical research that will better identify those therapies suitable for translation to the clinic but also a need for new devices capable of recording continuous EEG in immature rodents. Here, we describe the technology behind and demonstrate the use of a novel miniature telemetry system, specifically engineered for use in immature rats or mice, which is also effective for use in adult animals.

Here we demonstrate the use of a wireless enabling technology for electroencephalogram (EEG) in neonatal rodent models of human disease. With telemetry, there are no encumbering connections, thus allowing natural behaviors.

Monitorização EEG contínuo a longo prazo no pequeno roedor modelos de doença humana, utilizando o Sistema Epoch transmissor sem fio

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Non-restraining EEG Radiotelemetry: Epidural and Deep Intracerebral Stereotaxic EEG Electrode Placement

Implantable EEG radiotelemetry is of central relevance in the neurological characterization of transgenic mouse models of neuropsychiatric and neurodegenerative diseases as well as epilepsies. This powerful technique does not only provide valuable insights into the underlying pathophysiological mechanisms, i.e., the etiopathogenesis of CNS related diseases, it also facilitates the development of new translational, i.e., therapeutic approaches. Whereas competing techniques that make use of recorder systems used in jackets or tethered systems suffer from their unphysiological restraining to semi-restraining character, radiotelemetric EEG recordings overcome these disadvantages. Technically, implantable EEG radiotelemetry allows for precise and highly sensitive measurement of epidural and deep, intracerebral EEGs under various physiological and pathophysiological conditions. First, we present a detailed protocol of a straight forward, successful, quick and efficient technique for epidural (surface) EEG recordings resulting in high-quality electrocorticograms. Second, we demonstrate how to implant deep, intracerebral EEG electrodes, e.g., in the hippocampus (electrohippocampogram). For both approaches, a computerized 3D stereotaxic electrode implantation system is used. The radiofrequency transmitter itself is implanted into a subcutaneous pouch in both mice and rats. Special attention also has to be paid to pre-, peri- and postoperative treatment of the experimental animals. Preoperative preparation of mice and rats, suitable anesthesia as well as postoperative treatment and pain management are described in detail.

Non-restraining EEG radiotelemetry is a valuable methodological approach to record in vivo long-term electroencephalograms from freely moving rodents. This detailed protocol describes stereotaxic epidural and deep intracerebral electrode placement in different brain regions in order to obtain reliable recordings of CNS rhythmicity and CNS related behavioral stages.

Não restrição EEG Radiotelemetria: Epidural e Deep intracerebral estereotáxica EEG Colocação de eletrodos

Implantable EEG radiotelemetry is of central relevance in the neurological characterization of transgenic mouse models of neuropsychiatric and ...

High-density Electroencephalographic Acquisition in a Rodent Model Using Low-cost and Open-source Resources

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network connectivity, are applicable to an expanding variety of questions in neuroscience. Performing these kinds of analyses in a rodent model requires higher electrode density than traditional screw electrodes can accomplish. While higher-density electroencephalographic montages for rodents exist, they are of limited availability to most researchers, are not robust enough for repeated experiments over an extended period of time, or are limited to use in anesthetized rodents.1-3 A proposed low-cost method for constructing a durable, high-count, transcranial electrode array, consisting of bilaterally implantable headpieces is investigated as a means to perform advanced electroencephalogram analyses in mice or rats.

Procedures for headpiece fabrication and surgical implantation necessary to produce high signal to noise, low-impedance electroencephalographic and electromyographic signals are presented. While the methodology is useful in both rats and mice, this manuscript focuses on the more challenging implementation for the smaller mouse skull. Freely moving mice are only tethered to cables via a common adapter during recording. One version of this electrode system that includes 26 electroencephalographic channels and 4 electromyographic channels is described below.

Instructions for the low-cost construction and surgical implantation of a chronic transcranial high-density electroencephalographic montage into mice are provided. Signal recording, extraction, and processing techniques are also described.

De alta densidade Electroencefalografia Aquisição em um modelo de roedor Usando de baixo custo e de código aberto Recursos

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network ...

Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the neurogenesis of EEG is still very limited. Local field potentials (LFPs) recorded via a multi-laminar microelectrode can provide a more detailed account of simultaneous neural activity across different cortical layers in the neocortex, but the technique is invasive. Combining EEG and LFP measurements in a pre-clinical model can greatly enhance understanding of the neural mechanisms involved in the generation of EEG signals, and facilitate the derivation of a more realistic and biologically accurate mathematical model of EEG. A simple procedure for acquiring concurrent and co-localized EEG and multi-laminar LFP signals in the anesthetized rodent is presented here. We also investigated whether EEG signals were significantly affected by a burr hole drilled in the skull for the insertion of a microelectrode. Our results suggest that the burr hole has a negligible impact on EEG recordings.

This protocol describes a simple method for concurrent recording of co-localized electroencephalography (EEG) and multi-laminar local field potential in an anesthetized rat. A burr hole drilled in the skull for the insertion of a microelectrode is shown to produce negligible distortion of the EEG signal.

Gravação simultânea de eletroencefalografia co localizada e potencial do campo Local em roedores

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Recording and Modulation of Epileptiform Activity in Rodent Brain Slices Coupled to Microelectrode Arrays

Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common partial complex epileptic syndrome and the least responsive to medications. Deep brain stimulation (DBS) is a promising approach when pharmacological treatment fails or neurosurgery is not recommended. Acute brain slices coupled to microelectrode arrays (MEAs) represent a valuable tool to study neuronal network interactions and their modulation by electrical stimulation. As compared to conventional extracellular recording techniques, they provide the added advantages of a greater number of observation points and a known inter-electrode distance, which allow studying the propagation path and speed of electrophysiological signals. However, tissue oxygenation may be greatly impaired during MEA recording, requiring a high perfusion rate, which comes at the cost of decreased signal-to-noise ratio and higher oscillations in the experimental temperature. Electrical stimulation further stresses the brain tissue, making it difficult to pursue prolonged recording/stimulation epochs. Moreover, electrical modulation of brain slice activity needs to target specific structures/pathways within the brain slice, requiring that electrode mapping be easily and quickly performed live during the experiment. Here, we illustrate how to perform the recording and electrical modulation of 4-aminopyridine (4AP)-induced epileptiform activity in rodent brain slices using planar MEAs. We show that the brain tissue obtained from mice outperforms rat brain tissue and is thus better suited for MEA experiments. This protocol guarantees the generation and maintenance of a stable epileptiform pattern that faithfully reproduces the electrophysiological features observed with conventional field potential recording, persists for several hours, and outlasts sustained electrical stimulation for prolonged epochs. Tissue viability throughout the experiment is achieved thanks to the use of a small-volume custom recording chamber allowing for laminar flow and quick solution exchange even at low (1 mL/min) perfusion rates. Quick MEA mapping for real-time monitoring and selection of stimulating electrodes is performed by a custom graphic user interface (GUI).

We illustrate how to perform recording and electrical modulation of 4-aminopyridine-induced epileptiform activity in rodent brain slices using microelectrode arrays. A custom recording chamber maintains tissue viability throughout prolonged experimental sessions. Live electrode mapping and selection of stimulating pairs are performed by a custom graphical user interface.

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Equipment Setup and Artifact Removal for Simultaneous Electroencephalogram and Functional Magnetic Resonance Imaging for Clinical Review in Epilepsy

Simultaneous electroencephalogram and functional magnetic resonance imaging (EEG-fMRI) is a unique combined technique that provides synergy in the understanding and localization of seizure onset in epilepsy. However, reported experimental protocols for EEG-fMRI recordings fail to address details about conducting such procedures on epilepsy patients. In addition, these protocols are limited solely to research settings. To fill the gap between patient monitoring in an epilepsy monitoring unit (EMU) and conducting research with an epilepsy patient, we introduce a unique EEG-fMRI recording protocol of epilepsy during the interictal period. The use of an MR conditional electrode set, which can also be used in the EMU for a simultaneous scalp EEG and video recording, allows an easy transition of EEG recordings from the EMU to the scanning room for concurrent EEG-fMRI recordings. Details on the recording procedures using this specific MR conditional electrode set are provided. In addition, the study explains step-by-step EEG processing procedures to remove the imaging artifacts, which can then be used for clinical review. This experimental protocol promotes an amendment to the conventional EEG-fMRI recording for enhanced applicability in both clinical (i.e., EMU) and research settings. Furthermore, this protocol provides the potential to expand this modality to postictal EEG-fMRI recordings in the clinical setting.

This article details simultaneous electroencephalogram and functional magnetic resonance imaging (EEG-fMRI) recording procedures that can be used in both clinical and research settings. EEG processing procedures to remove imaging artifacts for clinical review are also included. This study focuses on the example of epilepsy during the interictal period.

Configuração de Equipamentos e Remoção de Artefatos para Eletroencefalograma Simultâneo e Ressonância Magnética Funcional para Revisão Clínica em Epilepsia

Simultaneous electroencephalogram and functional magnetic resonance imaging (EEG-fMRI) is a unique combined technique that provides synergy in the ...

Bioengenharia

<meta charset="utf8"></head><body>Integrando MEG e HD-EEG na localização da epilepsia pediátrica

Electromagnetic Source Imaging in Presurgical Evaluation of Children with Drug-Resistant Epilepsy

For children with drug-resistant epilepsy (DRE), seizure freedom relies on the delineation and resection (or ablation/disconnection) of the epileptogenic zone (EZ) while preserving the eloquent brain areas. The development of a reliable and noninvasive localization method that provides clinically useful information for the localization of the EZ is, therefore, crucial to achieving successful surgical outcomes. Electric and magnetic source imaging (ESI and MSI) have been increasingly utilized in the presurgical evaluation of these patients showing promising findings in the delineation of epileptogenic as well as eloquent brain areas. Moreover, the combination of ESI and MSI into a single solution, namely electromagnetic source imaging (EMSI), performed on simultaneous high-density electroencephalography (HD-EEG) and magnetoencephalography (MEG) recordings has shown higher source localization accuracy than either modality alone. Despite these encouraging findings, such techniques are performed in only a few tertiary epilepsy centers, are rarely recorded simultaneously, and are underutilized in pediatric cohorts. This study illustrates the experimental setup for recording simultaneous MEG and HD-EEG data as well as the methodological framework for analyzing these data aiming to localize the irritative zone, the seizure onset zone, and eloquent brain areas in children with DRE. More specifically, the experimental setups are presented for (i) recording and localizing interictal and ictal epileptiform activity during sleep and (ii) recording visual-, motor-, auditory-, and somatosensory-evoked responses and mapping relevant eloquent brain areas (i.e., visual, motor, auditory, and somatosensory) during visuomotor task, as well as auditory and somatosensory stimulations. Detailed steps of the data analysis pipeline are further presented for performing EMSI as well as individual ESI and MSI using equivalent current dipole (ECD) and dynamic statistical parametric mapping (dSPM).

<meta charset="utf8"></head><body>Autor em destaque: Avançando na cirurgia de epilepsia pediátrica em crianças por meio de novos biomarcadores e localização aprimorada

Magnetoencephalography (MEG) and high-density electroencephalography (HD-EEG) are rarely recorded simultaneously, although they yield confirmatory and complementary information. Here, we illustrate the experimental setup for recording simultaneous MEG and HD-EEG and the methodology for analyzing these data aiming to localize epileptogenic and eloquent brain areas in children with drug-resistant epilepsy.

Imagem de fonte eletromagnética na avaliação pré-cirúrgica de crianças com epilepsia resistente a medicamentos

For children with drug-resistant epilepsy (DRE), seizure freedom relies on the delineation and resection (or ablation/disconnection) of the epileptogenic ...

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