Un metodo invasivo per l'attivazione della circonvoluzione dentata del Mouse dalla stimolazione ad alta frequenza

HF-DBS è una tecnologia neurochirurgica per la stimolazione elettrica del cervello, che è stato sviluppato dal 1870s¹. Nel tardo 1980, HFS venne usata come intervento terapeutico potenziale per il morbo di Parkinson e disordini di altri movimento². Negli ultimi decenni, HF-DBS è stato più ampiamente utilizzato nel trattamento dei disordini del cervello che sono attualmente incurabili di una strategia terapeutica tradizionale. In particolare, grazie al miglioramento della precisione dell’elettrodo HFS, i risultati altamente efficaci e gli effetti collaterali minimi, il numero di disturbi cerebrali trattati da HF-DBS ha aumentato significativamente negli ultimi decenni^{3,4, 5}. Ad esempio, HF-DBS è stato approvato da la US Food and Drug Administration (FDA) per il trattamento della malattia di Parkinson (MDP), demenza di tipo Alzheimer, tremore essenziale e altri tipi di movimento disturbi^{2,6, 7}. nei pazienti del Palladio, il farmaco dopaminergico è ridotto fino al 50% durante la HF-DBS⁸. Oltre il riuscito trattamento dei disordini di movimento, HF-DBS ha dimostrato anche i suoi potenti effetti nel trattamento di malattie psichiatriche nella clinica e per l’incremento cognitivo come ben^{2,9, 10 , 11}. si deve osservare che la ricerca di HFS per il trattamento di altri disturbi psichiatrici sono in varie fasi, offrendo molta promessa a pazienti¹².

Anche se molti studi hanno dimostrato che un HFS focale ha effetti sia locali che remoti in tutto il cervello¹³, i meccanismi neurologici e molecolari degli effetti rimangono sfuggente^2,14. Nella clinica, terapeutica HF-DBS è solitamente applicato in un modo a lungo termine per il trattamento del morbo di Parkinson e dolore cronico, ecc. , che molte opinioni sono sollevate per spiegare il miglioramento generato da un trattamento di HF-DBS, tra cui una possibilità che la corrente HFS modula l’attività di rete neuronale, probabilmente da una depolarizzazione ripetitiva degli assoni in prossimità dell’elettrodo HFS impiantato. In alternativa, HF-DBS possono modificare il tasso di scarico di neuroni di output e gli obiettivi previsti. Inoltre, HF-DBS può portare a cambiamenti sinaptici a lungo termine, tra cui Long-term potentiation (LTP) e depressione a lungo termine (LTD), che può contribuire a un miglioramento sintomatico. Finora, non è ancora chiaro se tali processi di HFS influenze chiavi eventi molecolari che regolano il cellulare come nella neurogenesi adulta in vivo. Parecchie linee di studi hanno dimostrato che HFS in roditori potrebbero imitare simili risposte neurali di clinicamente applicata DBS^15,16. Per comprendere i meccanismi cellulari di HF-DBS, in questo studio, abbiamo innanzitutto impostare un in vivo metodologia HFS nei topi in un acuto (un giorno) o cronica (cinque giorni) modo. In secondo luogo, abbiamo istituito una metodologia di analisi di attivazione per determinare l’alterazione dell’attività neuronale e neurogenesi dopo una consegna di HF-DBS.

Dato che la produzione di un neurone da cellule staminali neurali è abbondante durante lo sviluppo embrionale ma continua per tutta la vita adulta, la zona subgranulare hippocampal è una delle principali aree dove si verifica la neurogenesi. Il processo di neurogenesi è influenzato da molti fattori fisiologici e patologici. In alcuni casi epilettici, il neurogenesis hippocampal è drammaticamente in diminuzione^17,18. Inoltre, una singola terapia electroconvulsive potrebbe aumentare considerevolmente la produzione neuronale nel giro dentato¹⁹. Queste osservazioni suggeriscono che l’attività elettrofisiologica svolge un ruolo critico nella regolazione della neurogenesi adulta e plasticità sinaptica nei neuroni dell’ippocampo. Pertanto, per illustrare ulteriormente gli effetti di HF-DBS sull’attività neuronale e neurogenesi, prima eseguiamo un’analisi immunostaining del inizio immediato gene (IEG) c-fos che è un indicatore ben noto dell’attività neuronale a breve termine derivanti da Esperienza di²⁰. Segnalazione di Notch1 viene rilevato anche per monitorare l’attivazione di segnalazione dopo il HFS consegna^21,22. Inoltre, rileviamo anche la produzione di un neurone di un BrdU etichettatura analisi dopo l’induzione HF-DBS in vari modi, anche se BrdU colorazione può anche essere un indicatore per gliogenesis.

Nello studio presente, due metodologie di HFS sono adattati per l’attivazione della DG hippocampal di destinazione direttamente e indirettamente. L’elettrodo è impiantato nella DG direttamente o impiantato nel percorso perforant mediale (PP) che invia proiezioni per attivare i neuroni DG. Per l’induzione HF-DBS, uno stimolatore programmabile è presentato per una stimolazione continua attraverso l’elettrodo fisso sulla testa del mouse. Per determinare gli effetti di HFS su attivazione neuronale e neurogenesi, rileviamo l’espressione di c-fos e Notch1 dalla macchiatura immunofluorescente e il numero di neuroni positivi incorporato BrdU DG della regione ippocampale, rispettivamente, dopo il trattamento di HFS. In particolare, gli effetti del HF-DBS sulla neurogenesi nella DG vengono confrontati tra un acuto e un modo di stimolazione cronica, o tra un telefono e un modo di stimolazione indiretta, rispettivamente.