Um método invasivo para a ativação do giro denteado do Mouse pela estimulação de alta frequência

HF-DBS é uma tecnologia neurocirúrgica para estimulação elétrica no cérebro, o que tem sido desenvolvido desde a década de 1870¹. Na década de 1980, HFS foi usado primeiramente como uma potencial intervenção terapêutica para a doença de Parkinson e distúrbios do movimento outro². Nas últimas décadas, HF-DBS tem sido mais amplamente utilizada no tratamento de distúrbios cerebrais, que são atualmente incurável por uma estratégia terapêutica tradicional. Particularmente, devido a melhoria na precisão do eléctrodo HFS, resultados altamente eficazes e efeitos colaterais mínimos, o número de distúrbios cerebrais tratados por HF-DBS aumentou significativamente nas últimas décadas^{3,4, 5}. Por exemplo, HF-DBS foi aprovado pela Food and Drug Administration (FDA) para o tratamento da doença de Parkinson (PD), demência do tipo Alzheimer, tremor essencial e outros tipos de movimento transtornos^{2,6, 7}. em pacientes com DP, o medicamento dopaminérgico é reduzido até 50% durante HF-DBS⁸. Além do sucesso do tratamento dos distúrbios do movimento, HF-DBS também demonstrou seus poderosos efeitos no tratamento de doenças psiquiátricas na clínica e para o aumento do cognitivo como bem^{2,9, 10 , 11}. Note-se que a pesquisa de HFS para o tratamento de outros transtornos psiquiátricos estão em vários estágios, oferecendo muita promessa para pacientes¹².

Embora muitos estudos têm demonstrado que um focal HFS tem efeitos locais e remotos em todo o cérebro¹³, os mecanismos neurológicos e moleculares dos efeitos permanecem indescritível^2,14. Na clínica, terapêutica HF-DBS geralmente é aplicado de forma a longo prazo para o tratamento da doença de Parkinson e dor crônica, etc. , que muitas opiniões são levantadas para explicar a melhoria gerada por um tratamento de HF-DBS, entre os qual uma possibilidade que a corrente HFS modula a actividade de rede neuronal, provavelmente por uma despolarização repetitiva de axônios nas proximidades do eletrodo implantado de HFS. Ou, HF-DBS pode alterar a taxa de descarga dos neurônios de saída e as metas projetadas. Também, HF-DBS pode levar a alterações sinápticas a longo prazo, incluindo a potenciação de longa duração (LTP) e depressão de longa duração (LTD), que podem contribuir para uma melhora sintomática. Até agora, ainda não está claro se o HFS influences os principais eventos moleculares que regulam o celular processa tais como neurogénese adulta em vivo. Várias linhas de estudos têm demonstrado que o HFS em roedores poderia imitar respostas neurais semelhantes de clinicamente aplicada DBS^15,16. Para entender os mecanismos celulares subjacentes de HF-DBS, neste estudo, primeiro montamos um na vivo metodologia HFS em ratos em uma aguda (um dia) ou a forma crônica (cinco dias). Em segundo lugar, montamos uma metodologia de análise por ativação para determinar a alteração da atividade neuronal e neurogênese após uma entrega de HF-DBS.

Dado que a produção neuronal de células-tronco neurais é abundante durante o desenvolvimento embrionário, mas continua ao longo da vida adulta, a zona subgranular hippocampal é uma das principais áreas onde ocorre a neurogênese. O processo de neurogênese é influenciado por vários factores fisiológicos e patológicos. Em certos casos de epilepsia, a neurogênese do hipocampo é drasticamente diminuída^17,18. Além disso, uma única eletroconvulsoterapia poderia aumentar significativamente a produção neuronal no giro denteado¹⁹. Estas observações sugerem que a atividade eletrofisiológica desempenha um papel crítico na regulação da neurogénese adulta e plasticidade sináptica no hipocampo neurônios. Portanto, para demonstrar ainda mais os efeitos de HF-DBS na atividade neuronal e neurogênese, primeiro realizamos um ensaio de imunocoloração do imediato início gene (IEG) c-fos que é um conhecido marcador de atividade neuronal a curto prazo resultantes da experiência de²⁰. Sinalização de Notch1 é detectado também para monitorar a sinalização ativação após a entrega HFS^21,22. Além disso, podemos também detectar a produção neuronal por um BrdU rotulagem análise após a indução de HF-DBS em várias maneiras, embora BrdU coloração também pode ser um marcador para gliogenesis.

No presente estudo, duas metodologias HFS são adaptadas para a ativação da DG hippocampal de destino diretamente e indiretamente. O eletrodo é implantado para a DG diretamente ou implantou no caminho de perforant medial (PP), que envia projeções para ativar os neurônios da DG. Para a indução de HF-DBS, um estimulador programável é apresentado para uma estimulação contínua através do eletrodo fixo sobre a cabeça de rato. Para determinar os efeitos de HFS na ativação neuronal e neurogênese, detectamos a expressão de c-fos e Notch1 por coloração imunofluorescente e o número de neurônios positivos BrdU-incorporada na região DG hippocampal, respectivamente, após a o tratamento de HFS. Particularmente, os efeitos sobre a neurogênese na DG o HF-DBS são comparados entre aguda e uma forma de estimulação crônica, ou entre uma direta e uma forma de estimulação indireta, respectivamente.