An integrated system for video and telemetric EEG recording, measuring beavioural and physiological parameters, as a tool in safety pharmacology testing for assessing CNS-side effects

Abstract

La valutazione combinata ed integrata della fisiologia e del comportamento permette una completa e coerente valutazione pre-clinica delle funzioni del sistema nervoso centrale. E’ stato sviluppato un sistema integrato di elettroencefalografia per via telemetrica e di video (Video-tEEG), che permette la registrazione simultanea e continua per lunghi periodi delle tracce EEG e delle immagini video. La presente ricerca e’ stata focalizzata sul set-up strumentale e sulla messa a punto della tecnica chirurgia per la registrazione combinata dei segnali EEG corticale, EEG ippocampale e elettromiogramma (EMG) mediante telemetria nel ratto. Il recupero post-operatorio degli animali e’ stato monitorato per periodi di 24 ore circa in occasione del Giorno 1, 6 e 15 dopo la chirurgia, mediante la registrazione delle trace EEG e dell’attivita’ motoria generale utilizzando i video. I risultati ottenuti suggeriscono che la tecnica chirurgica applicata per l’impianto del trasmettitoro telemetrico consente un recupero graduale degli animali entro 15 giorni dall’intervento chirurgico. Durante tutto il periodo di recupero post-chirurgico, i paramateri comportamentali e locomotori non hanno messo in evidenza cambiamenti del ritmo circadiano-giornaliero di buoi-luce e ritornano ai loro valori basali entro un periodo di 15 giorni. Utilizzando una connessine meccanica tra l’elletrodo penetrante in area profonda del cervello e l’elettrodo telemetrico, il sistema e’ in grado di acquisire segnali di EEG ippocampale di buona qualita’ a partire da 15 giorni dopo l’impianto. La ricerca ha dimostrato il possibile uso di questa tecnica di impianto chirurgico e l’applicazione del sistema integrato di Video-tEEG in diverse aree di ricerca pre-clinica compresa la Safety Pharmacology, con vantaggi per un uso etico degli animali nella ricerca.

The combined evaluation of physiology and behaviour allows a complete and comprehensive pre-clinical assessment of central nervous system (CNS) functions. An integrated video-telemetric electroencephalography (Video-tEEG) system, which allows the simultaneous and continuous recording of EEG and video images for long periods, was developed. This research work focuses on the equipment set-up and surgical methodology for combined recording of cortical, hippocampal EEG and electromyogram (EMG) waveforms by telemetry in freely moving rats. The post-operative recovery of animals was monitored by recording of EEGs and the general activity by videos for approximately 24 hours on Day 1, 6 and 15 after surgery. The results suggest that the applied surgical technique for the implantation of telemetric transmitter allows a gradual recovery of animals within 15 days. During all the recovery period the behavioural and locomotor parameters showed that there were no changes of the light-dark circadian cycle and they return to background values within a 15-day period. Using a mechanical connection between the deep and the telemetric electrodes, the recording system is able to acquire hippocampal EEG of good quality starting from 15 days after surgical implantation. The present research work demonstrated the possible use of this surgical technique and the application of the integrated Video-tEEG system in different pre-clinical research areas and also in Safety Pharmacology, with advantages for an ethical use of animals.