Kronik Transkraniyal elektriksel stimülasyon ve Sıçanlarda Intracortical kayıt
Summary
Bu ayrıntılı protokolünü transkranyal uyarım elektrot yerleştirme temporal kemik üzerinde kısa ve uzun vadeli etkileri Transkraniyal elektriksel stimülasyon fareler serbestçe hareket araştırmak için açıklar.
Abstract
Transkraniyal elektriksel stimülasyon (TES) diffüz beyin aktivitesi rasgele ya da kapalı döngü olayı tetikleyen bir şekilde etkilemek için güçlü ve nispeten basit bir yaklaşımdır. Birçok çalışma olası yararları ve sağlıklı ve patolojik beynindeki TES yan etkileri üzerinde duruluyor olsa da, hala stimülasyon etki mekanizması ile ilgili birçok temel açık sorular vardır. Bu nedenle, ortada açık bir akut test etmek için sağlam ve tekrarlanabilir bir yöntem ve TES kronik etkileri Rodents için gerekir. TES nöronal ağları içinde vivoaraştırmak için normal davranış, Elektrofizyolojik ve görüntüleme teknikleri ile kombine edilebilir. Beyin aktivitesi işlemek için çok yönlü ve esnek bir araç sunarken transkranyal uyarım elektrotlar implantasyonu deneysel tasarım ilave kısıtlamalar empoze değil. Burada biz imal ve beyin aktivitesi ay geçici kısıtlı bir şekilde etkilemek için transkranyal uyarım elektrotlar implant için ayrıntılı, adım adım bir protokol sağlar.
Introduction
Transkraniyal elektriksel stimülasyon (TES) beyin aktivitesi geçici kısıtlı bir şekilde etkilemek için değerli bir metodolojik yaklaşımdır. Boyut ve yerleşim stimülasyon elektrot bağlı olarak, TES büyük beyin birimleri etkiler ve nöron popülasyonları muhasebeleşmiş trene binmek1,2,3. Transkraniyal doğru akım stimülasyon zaten tıbbi major depresif bozukluk4,5ve transkranyal uyarım bilişsel etkileri insanların6 ‘ da gösterilen birçok çalışmalar odaklanmak tedavisi için onaylanmıştır , 7. Ayrıca, sonuçları Epileptik nöbetler8,9kontrolünde TES potansiyeli ile ilgili rapor umut verici.
Yoğun araştırma rağmen hala birçok açık sorular ile ilgili eylem, olası yan etkileri ve bu yöntem10,11,12uygulama uzun vadeli sonucu detaylı mekanizması vardır. Bu nedenle, eleştirel hayvan modellerinde TES etkilerini araştırmak için sağlam ve tekrarlanabilir bir protokol olması önemlidir. Birçok bozuklukları (örneğin, depresyon, epilepsi ve şizofreni) sadece kapsamlı bir şekilde uyanık hayvanlarda araştırılması ve doğa bu tıbbi koşullar genellikle uzun süreli tedavi gerektiren göz önüne alındığında, biz için bir protokol sağlar kronik Transkraniyal elektrotlar Sıçanlarda implantasyonu. Burada sunulan yöntem veya davranış çalışmaları için kullanılabilir veya kronik kafatası windows Elektrofizyolojik deneyler için kayıt elektrotlar (Yani, teller, silikon sondalar, juxtacellular elektrotlar) implantasyonu ile kombine edilebilir ve çalışmalar, sırasıyla görüntüleme. Deneysel tasarımına bağlı olarak, rasgele veya belirli davranış ipuçları veya belirli beyin Birleşik (nöbetler, teta salınımlarını)8, Elektrofizyolojik işaretlerinden tetiklenen olay zamanlama uyaranların olabilir 11 , 13.
Deri üzerine yerleştirilen elektrotlar bir şekillenme kullanan, şu anda kullanılan insan yaklaşımı aksine, işte subkutan implantasyon sağ temporal kemik yüzey üzerinde istihdam fareler beri çok az bir yöntemi göstermektedir ki söz önemlidir onların paws kullanarak kolayca erişilebilen kendi cilt üzerinde yerleştirilen bir şey tahammül.
İmplantasyon kronik doğası gereği yerine, azaltma ve arıtma, ilkelerine uygun, bu yöntem her hayvan kullanımı sağlayan farklı deneysel koşullarda ay, işe bu yana hayvanlar, sayısını azaltmak için yardımcı olur daha az sayıda hayvan çeşitli hipotezler test etmek için.
Bu da çalışmanın, biz transkranyal uyarım elektrot (şekil 1A-B) üretim ayrıntılı, adım adım bir protokol sağlar ve bu elektrotlar kronik implantasyonu altı aylık temporal kemik üzerinde göstermek erkek uzun-Evans sıçan.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu iletişim kuralı en kritik adım kemik yüzeyindeki elektrot paketinin yapıştırma var. Uygunsuz mühürleme, durumunda elektrotlar ile kemik arasında bir boşluk oluşur ve ikincil skar dokusu stimulasyon kalitesini azaltır bu boşluğu büyüyebilir. Kemik yüzey üzerinde paket yapıştırma adımları sırasında tamamen kuru olmalıdır ve istikrarsızlık elektrot yaşıyor olması durumunda, bu gerekir kaldırılması ve en iyi sonuçları elde etmek için yeni bir paket ile değiştirilmesi.
<p class=…Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser desteklenen hibe EU-FP7-ERC-2013-başlangıç (No.337075), Macar Bilimler Akademisi (LP2013-62) ve GINOP-2.3.2-15-2016-00018 grant ‘Momentum’ programı. Stimülasyon belgeleyen ve elektrotlar ve Mihály Vöröslakos verimli tartışmalar için protokol tasarım sırasında kayıt Máté Kozák teşekkür ederim.
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).
