Sistema de Gravação Eletroencefalográfica de Baixo Custo Combinado com uma Bobina de Tamanho Milimétrico para Estimular Transcranialmente o Cérebro de Camundongos In Vivo

A estimulação magnética transcraniana (EMT) é uma ferramenta promissora para a ciência do cérebro humano, aplicação clínica e pesquisa de modelos animais devido à sua não/baixa invasividade. Durante o estágio inicial das aplicações da EMT, a medida do efeito cortical em resposta à EMT de pulso único e pareado em humanos e animais foi restrita ao córtex motor; a produção facilmente mensurável limitou-se aos potenciais evocados motores e aos potenciais mioelétricos induzidos envolvendo o córtex motor ^1,2. Para expandir as regiões cerebrais que podem ser medidas pela modulação da EMT, o registro eletroencefalográfico (EEG) foi integrado à EMT de pulso único e pareado como um método útil para examinar diretamente a excitabilidade, conectividade e dinâmica espaço-temporal de áreas em todo o cérebro ^3,4,5. Assim, a aplicação simultânea do registro de EMT e EEG (EMT-EEG) ao cérebro tem sido usada para sondar várias áreas corticais superficiais cerebrais de humanos e animais para investigar circuitos neurais intracorticais (ver Tremblay et ^al.6). Além disso, os sistemas TMS-EEG podem ser usados para examinar características espaço-temporais corticais adicionais, incluindo a propagação de sinais para outras áreas corticais e a geração de atividade oscilatória ^7,8.

No entanto, o mecanismo de ação da EMT no cérebro permanece especulativo devido à não invasividade da EMT, o que limita nosso conhecimento de como o cérebro funciona durante as aplicações da EMT. Portanto, estudos translacionais invasivos em animais desde roedores até humanos são de fundamental importância para a compreensão do mecanismo dos efeitos da EMT sobre os circuitos neurais e sua atividade. Em particular, para experimentos combinados de EMT-EEG em animais, um sistema de estimulação e medição simultâneas não foi desenvolvido intensivamente para pequenos animais. Portanto, experimentalistas são obrigados a construir tal sistema por tentativa e erro de acordo com suas exigências experimentais específicas. Além disso, modelos de camundongos são úteis entre outros modelos de espécies animais in vivo , pois muitas linhagens de camundongos transgênicos e isolados de cepas estão disponíveis como recursos biológicos. Assim, um método conveniente para construir um sistema de medição combinado EMT-EEG para camundongos seria desejável para muitos pesquisadores da neurociência.

Este estudo propõe um método combinado EMT-EEG que pode ser aplicado para estimulação e gravação simultâneas do cérebro de camundongos, que é o principal tipo de animal transgênico usado em pesquisas, e que pode ser facilmente construído em laboratórios típicos de neurociência. Primeiro, um sistema de registro de EEG de baixo custo é descrito usando eletrodos de parafuso convencionais e um substrato flexível para atribuir de forma reprodutível uma posição de arranjo de eletrodos em cada experimento. Em segundo lugar, um sistema de estimulação magnética é construído usando uma bobina de tamanho milimétrico, que pode ser facilmente feita sob medida em laboratórios típicos. Terceiro, o sistema combinado EMT-EEG registra a atividade neural em resposta à estimulação sonora e magnética. O método apresentado neste estudo pode revelar os mecanismos que geram distúrbios específicos em pequenos animais, e os resultados obtidos nos modelos animais podem ser traduzidos para a compreensão dos distúrbios humanos correspondentes.