Хронический транскраниальной электростимуляции и Intracortical запись в крыс
Summary
Этот подробный протокол описывает транскраниальной стимуляции электрода размещение на височной кости для того, чтобы исследовать кратко – и долгосрочные эффекты транскраниальной электростимуляции в свободно перемещающихся крыс.
Abstract
Транскраниальной электростимуляции (ТЭС) является мощным и относительно простой подход к диффузно влияние активность мозга, случайно или событийные образом замкнутого цикла. Хотя многие исследования сосредоточены на возможные преимущества и побочные эффекты ТЭС в здоровых и патологического мозги, есть еще много основных нерешенных вопросов, касающихся механизма действия стимуляции. Таким образом, существует явная необходимость надежных и воспроизводимых метод для тестирования острые и хронические эффекты TES грызунов. TES может сочетаться с регулярные поведенческих, электрофизиологических и тепловизионные методы расследовать нейрональных сетей в vivo. Имплантация электродов транскраниальной стимуляции не налагают дополнительные ограничения на экспериментальный дизайн хотя он предлагает универсальный и гибкий инструмент для манипулирования активность мозга. Здесь мы предоставляем подробный, шаг за шагом протокол в изготовлении и имплантировать электроды транскраниальной стимуляции влиять активность мозга в духе височно ограниченных для месяцев.
Introduction
Транскраниальной электростимуляции (ТЭС) является ценным методологический подход к влияние активность мозга в височно ограниченных образом. В зависимости от размера и размещения электродов стимуляции, пес может повлиять на объемы большого мозга и увлекают нейрональных популяций диффузно1,2,3. Постоянного тока транскраниальной стимуляции уже медицински одобрен для лечения большого депрессивного расстройства4,5, и многие исследования фокус на показ когнитивных эффектов транскраниальной стимуляции в людей6 , 7. Кроме того, обещая результатах сообщалось о возможностях TES в контроле эпилептические припадки8,9.
Несмотря на интенсивные исследования есть еще много нерешенных вопросов, касающихся детальный механизм действий, возможных побочных эффектов и долгосрочный результат применения этого метода10,,1112. Таким образом критически важно иметь надежный, воспроизводимые протокол к исследовать эффекты ТЭС в животных моделях. Учитывая, что многие расстройства (например, депрессии, эпилепсии и шизофрении) могут быть широко исследованы в просыпаются животные и природа этих медицинских условий обычно требуют длительного лечения, мы предоставляем протокол для хронических Имплантация электродов транскраниальной крыс. Представленные здесь метод может использоваться для исследования поведенческих или могут быть объединены с имплантация электродов записи (то есть, провода, силиконовые зонды, juxtacellular электроды) или с хроническими черепной windows для электрофизиологических экспериментов и изображений исследования, соответственно. В зависимости от экспериментальный дизайн сроки стимулов может быть случайных или событиями для конкретных поведенческих подсказки или электрофизиологических клейма в частности мозга государств (припадки, тета колебания)8, 11 , 13.
Важно отметить, что в отличие от используемых в настоящее время человека подход, который использует воплощение электродов, расположенных на коже, здесь мы показываем метод, который использует подкожной имплантации права над поверхностью височной кости, с крысы едва терпеть что-нибудь на их кожи, которые легко доступны, используя их лапы.
В соответствии с принципами замены, сокращение и утонченности, вследствие хронического характера имплантации этот метод помогает уменьшить количество животных, поскольку каждое животное могут быть набраны в различных экспериментальных условиях для месяцев, что позволяет использовать меньшее количество животных для тестирования различных гипотез.
В настоящем исследовании мы предоставляем подробный, шаг за шагом протокол транскраниальной стимуляции электрода производства (Рисунок 1A-B) и продемонстрировать хронического вживления эти электроды над височной кости 6 месячного мужчина долго-Эванс крыса.
Protocol
Representative Results
Discussion
Наиболее важным этапом этого протокола является приклеивание пакет электродов на поверхности кости. В случае ненадлежащего уплотнения, образуется зазор между электродами и кости, и вторичного рубцовой ткани может вырасти в этот разрыв, который уменьшает качество стимуляции. Кость по?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана грантом ЕС-FP7-ERC-2013-Начиная (No.337075), «Импульс» программа Венгерской академии наук (LP2013-62) и GINOP-2.3.2-15-2016-00018 Грант. Мы благодарим Мате Козак за документирование стимуляции и записи электродов и Михай Vöröslakos для плодотворных дискуссий в ходе разработки протокола.
Materials
| Cyanoacrylate liquid | Henkel | Loctite 401 | |
| Cyanoacrylate gel | Henkel | Loctite 454 | |
| Wire for stimulation electrodes | Phoenix Wire Inc. | 36744MHW – PTFE Microminiature Hook-Up Wire | |
| Board spacer | E-tec Interconnect | SP1-020-S378/01-55 | |
| Connector | E-tec Interconnect | P2510I-02 | |
| Tape packaging for stimulation electrodes | Nexperia | 74HC1G00GW | Tape packaging of any integrated circuit with SOT-353 case can be used |
| Grip Cement Industrial Grade | Caulk Dentsply | 675571 (powder) 675572 (solvent) | |
| Electroconductive gel | Rextra | ECG Gel | |
| Recording electrode wire | California Fine Wire Co. | .002 (50 micron) Tungsten 99.95% (CFW Material #: 100-211), HMl-Natural, cut to 3.0 inch pieces, Round, Cut length piece wire | |
| Ultrafine scissors | Hammacher Instrumente | Stainless HSB 544-09 | |
| Stainless steel tube | Vita Needle Company | 29 RW, 304SS Tubing, T.I.G. Welded and Plug | |
| High speed rotary saw | Dremel | Model # 395 | |
| Rotary saw holder | Dremel | Model # 220 | |
| Rotary saw cut-off wheel | Dremel | Model # 409 | |
| Ocular sticks | Lohmann-Rauscher | Pro-ophta Ocular Sticks | |
| Wet disinfectant | Egis | Betadine | |
| Dry disinfectant | Wagner Pharma | Reseptyl-urea | |
| Drilling machine | NSK-Nakanishi United Kingdom | Vmax35RV Pack | |
| Anchoring screws | Antrin Miniature Specialties, Inc. | 000-120×1/16 SL BIND MS SS |
References
- Ozen, S., et al. Transcranial electric stimulation entrains cortical neuronal populations in rats. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 30 (34), 11476-11485 (2010).
- Ali, M. M., Sellers, K. K., Frohlich, F. Transcranial alternating current stimulation modulates large-scale cortical network activity by network resonance. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 33 (27), 11262-11275 (2013).
- Helfrich, R. F., et al. Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation. Current biology : CB. 24 (3), 333-339 (2014).
- Bikson, M., et al. Transcranial direct current stimulation for major depression: a general system for quantifying transcranial electrotherapy dosage. Current treatment options in neurology. 10 (5), 377-385 (2008).
- Lefaucheur, J. P., et al. Evidence-based guidelines on the therapeutic use of transcranial direct current stimulation (tDCS). Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 128 (1), 56-92 (2017).
- Kuo, M. F., Nitsche, M. A. Effects of transcranial electrical stimulation on cognition. Clinical EEG and neuroscience. 43 (3), 192-199 (2012).
- Sandrini, M., Fertonani, A., Cohen, L. G., Miniussi, C. Double dissociation of working memory load effects induced by bilateral parietal modulation. Neuropsychologia. 50 (3), 396-402 (2012).
- Berenyi, A., Belluscio, M., Mao, D., Buzsaki, G. Closed-loop control of epilepsy by transcranial electrical stimulation. Science. 337 (6095), 735-737 (2012).
- Kozak, G., Berenyi, A. Sustained efficacy of closed loop electrical stimulation for long-term treatment of absence epilepsy in rats. Scientific reports. 7 (1), 6300 (2017).
- Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? Safety, sensations and secondary induced effects. Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 126 (11), 2181-2188 (2015).
- Marshall, L., Binder, S. Contribution of transcranial oscillatory stimulation to research on neural networks: an emphasis on hippocampo-neocortical rhythms. Frontiers in human neuroscience. 7, 614 (2013).
- Reato, D., Rahman, A., Bikson, M., Parra, L. C. Effects of weak transcranial alternating current stimulation on brain activity-a review of known mechanisms from animal studies. Frontiers in human neuroscience. 7, 687 (2013).
- Thut, G., Miniussi, C. New insights into rhythmic brain activity from TMS-EEG studies. Trends in cognitive sciences. 13 (4), 182-189 (2009).
- Gage, G. J., et al. Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals. Journal of visualized experiments : JoVE. (60), (2012).
- Vandecasteele, M., et al. Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents. Journal of visualized experiments : JoVE. (61), e3568 (2012).
- Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Dudek, F. E. Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System. Journal of visualized experiments : JoVE. (101), e52554 (2015).
- Ung, K., Arenkiel, B. R. Fiber-optic implantation for chronic optogenetic stimulation of brain tissue. Journal of visualized experiments : JoVE. (68), e50004 (2012).
- Mostany, R., Portera-Cailliau, C. A craniotomy surgery procedure for chronic brain imaging. Journal of visualized experiments : JoVE. (12), (2008).
