ラットの脳の片側半球に反復経頭蓋磁気刺激
Summary
We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45°. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.
Abstract
Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45° to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.
Introduction
反復経頭蓋磁気刺激（のrTMS）、非侵襲的脳刺激と神経調節のためのツールは、例えば、中枢性疼痛1,2、うつ病3、片頭痛4、さらに5~7ストロークのような様々な症状の治療に適用されています。急速に頭の上にコイルに電流を変更すると、大脳皮質、得られたニューロンの活性化に電界を誘導します。大脳皮質の興奮性刺激が終了した後30分以上続くことができるのrTMSによって調節することができます。
後の効果のrTMSの推奨メカニズムは、長期増強/うつ様効果8、イオンバランス9の一過性のシフトを含み、および代謝は10を変更します 。また、ディラザロら 。断続的なシータバースト刺激が刺激の両方で、管内のニューロンをピラミッドために興奮性シナプス入力に影響を与えることを示唆していますそして、反対側の半球11。
重大な制限は、しかし、臨床状況にオンベンチ証拠を翻訳から研究者を妨げてきました。まず、以前の動物実験において、のrTMSは、全脳刺激12のために使用しました。全脳刺激は、ヒトの研究9で使用されるプロトコルとは全く異なります。他の問題は、刺激の持続時間と関連しています。これは、少なくとも部分的に起因する効果的な冷却システムは、過去の小さなコイル用の利用できなかったという事実にあります。
近年では、精液の記事は、小さな動物の脳でのrTMSの実験では、これらの困難を克服するための方法を示唆して公開されています。これらの動物モデルにより、ラットの脳にも低周波のrTMS 13に応答して、人間と同様の皮質の興奮性の変化を示すことが明らかになりました。さらに重要なこと、のrTMSの細胞および分子メカニズムはますますBEIですngののrTMSの動物モデルを用いて調べました。その一例は、抑制性の特殊タイプが断続シータバースト刺激14に最も敏感であることが知られているということです。 rTMSのげっ歯類モデルは、このように、のrTMS誘発変化の分子基盤に大いに求められて質問を探索するための新しい機会を提供しています。 rTMSの小動物モデルはより実験室で使用することができる場合、それは大いに加速し、この分野での研究を強化することができます。
私たちは今、ラット脳の一方的な半球、前作15の延長にのrTMSを適用する方法を説明します。刺激誘発変化を刺激大脳皮質のrTMS誘発性の変化を研究するために、マイクロ陽電子放射断層撮影（PET）およびmRNAマイクロアレイを用いて評価しました。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究の主な目的は、一方的なのrTMSの動物モデルを導入することでした。一方的な刺激は、人間のrTMSの研究の最も基本的な特徴の一つであるが、多くの研究が小動物でそれを採用していません。 112.5パーセントと133.3パーセントMTによる刺激が同側だけでなく、反対側のMEPを生成し、一方、しかし、ローテンバーグら 15は 、20ミリメートルの外ローブ径の8の字コイルを用?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the Korea Research Foundation Grant funded by the Korean Government (KRF-2008-313-E00458). The authors thank Jin-Joo Lee for the technical assistance.
Materials
| Homeothermic blanket with a rectal probe | Harvard apparatus | 507222F | |
| Isoflurane (Forane sol.) | Choongwae | ||
| Propofol (Provive Inj. 1% 20ml) | Claris Lifesciences | ||
| Repetitive magnetic stimulator (Magstim Rapid2) | Magstim Company Ltd | ||
| 25 mm figure-of-8 coil | Magstim Company Ltd | 1165-00 | |
| PET-CT | GE Healthcare | ||
| QIAzol Lysis Reagent | Qiagen | (US Patent No. 5,346,994) | |
| RNeasy Lipid Tissue Mini Kit | Qiagen | 74804 | |
| RNeasy Mini Spin Columns | Qiagen | (Mat No. 1011708) | |
| Agilent 2100 Bioanalyzer | Agilent Technologies | ||
| Ambion Illumina RNA amplification kit | Ambion | ||
| Nanodrop Spectrophotometer | NanoDrop | ND-1000 | |
| Illumina RatRef-12 Expression BeadChip | Illumina, Inc. | ||
| Amersham fluorolink streptavidin-Cy3 | GE Healthcare Bio-Sciences |
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