警告齧歯動物で経頭蓋脳の電気的刺激
概要
このプロトコルでは、恒久的な帽状電極ソケットと齧歯動物に注入された胸電極の手術のセットアップについて説明します。ソケットに 2 つ目の電極を付けてそのまま頭蓋骨を介して警告動物のモーター システムを経頭蓋脳の電気的刺激の種類を配信できます。
Abstract
経頭蓋脳の電気的刺激は、大脳皮質興奮性、人間および齧歯動物の可塑性に調節することが。人間の刺激の最も一般的な形式は、経頭蓋直流電流刺激 (tDCS) です。頻度の少ない経頭蓋交流電流刺激 (tACS) または頭蓋雑音刺激 (tRNS)、事前定義された周波数範囲内でランダムに適用される電流を用いて tACS の特定のフォームが使用されます。実験的および臨床的目的の両方の人間の脳の非侵襲的電気的刺激の研究の増加動物の基礎、メカニズム、安全性研究のための高められた必要性をもたらした。ターゲット警告齧歯動物でモーターのシステムそのまま頭蓋骨を介して経頭蓋電気刺激 (tES) のモデルを説明します。プロトコルは、胸に注入されたカウンター電極と組み合わせて永久帽状電極ソケットの手術のセットアップの手順を説明します。帽状のソケットに刺激電極を配置すること、によって人間の tRNS、tACS、Tdc に匹敵する異なる電気刺激などを配信できます。また、アラートの齧歯動物の tES の実用的な手順を紹介しています。応用電流密度、刺激時間、および刺激の種類を実験のニーズに応じて選択できます。注意点、利点、およびこの設定の欠点は、安全性と忍容性の面だけでなく、議論が。
Introduction
脳の機能を研究し、動作を変更する、(tES) の脳に電流の経頭蓋管理は何十年も使用されています。もっと最近、適用する直接電流、または頻度の低い交流電流 (tACS、tRNS) そのまま頭蓋骨を非侵襲的で 2 つ以上の電極の使用 (anode(s) と cathode(s)) は、科学的・臨床的関心を得ています。特に、tDCS 健常者と脳神経疾患を持つ患者でより 33,200 セッションで使用されている、安全かつ簡単に、治療可能性と長期的な費用対効果のベッドサイド アプリケーションが浮上して1の行動の影響。これは明らかに高められた必要性と安全性の側面を含む機構の研究の科学的関心をもたらした。この記事は、刺激、tDCS の最もよく使用されるフォームに焦点を当てください。
種を渡って tDCS は皮質興奮性とシナプス可塑性を変調します。興奮性の変化は、ラットおよび猫2,3,4、神経の自発発火率の極性依存性の変化として、または人間とマウス (運動誘発電位 (MEP) 振幅の変化として報告されています。両方は anodal と減少した後, tDCS 後増加: 人間5,6;マウス7)。Anodal DC モーター皮質のシナプス伝達効率の増加または海馬シナプス体外数時間刺激または長い長期増強 (LTP) 後に、共同可塑性の前に与えられたり、特定の弱いシナプス入力とを適用刺激8,9,10、11,12を誘導します。に従って、運動や認知トレーニングの成功に刺激の利点は、しばしば明らかにのみかどうか tDCS は共同訓練8,13,14,15を適用します。これらの前の調査結果は、主に神経細胞の機能に帰因する間、こと非神経細胞 (グリア細胞) tDCS の機能効果にまた貢献するかもしれない注意必要があります。たとえば、アラート マウス16anodal tDCS にアストロ サイトの細胞内カルシウム濃度が増加しました。同様に、神経変性のしきい値電流密度で anodal tDCS はミクログリア17の線量依存アクティベーションを誘発しました。ただし、tDCS によるニューロン ・ グリア相互作用の変調はさらに具体的な調査必要があります。
撮影一緒に、動物の研究は明らかに興奮性と可塑性に Tdc の変調効果への理解を高度な。ただし、遅いと対照をなして人間 tDCS 研究の出版物の急激な増加との in vitroおよびin vivo での tES の基になるメカニズムの調査でマイナーな増加は「逆トランスレーショナルリサーチ ギャップ」観測動物モデル。また、tES の齧歯動物モデルが高い可変性 (帽状刺激する経皮からまで)、研究所全体で実行され、報告された刺激プロシージャは完全に透明な比較可能性を妨げて、頻繁にしないと注目の結果の解釈と同様、基礎研究データ。
ここでは、我々 は詳細にターゲットの可変性を最小限に抑えながら人間 tDCS 条件に翻訳をでき、繰り返し刺激することがなく、一次運動野、経頭蓋脳刺激セットアップの外科の実装を記述します。行動を妨げます。警告ラットにおける後続の tES のステップバイ ステップのプロトコルを提供しています。アラートの齧歯動物の tES の安全なアプリケーションの方法論的・概念的な側面を説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルでは、典型的な材料および警告の齧歯動物の後続刺激のためだけでなく、恒久的な tES セットアップの手術実現のための手順について説明します。概念的な面 (人間の条件、特定の頭脳の刺激の予想される効果との比較と同様に、いくつかの方法論的側面 (安全性と忍容性 tes の結果パラメーター) tES 実験、齧歯類の準備中考慮する必要は地域)。方法論的観点から注入された胸?…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、ドイツ研究振興協会 (DFG 日時 2740/3-1) によって支えられました。カスタムメイド tES セットアップと直流刺激装置の内製化は、フランク Huethe とトーマス ・ ギュンターをありがとうございます。
Materials
| Softasept N | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland |
3887138 | antiseptic agent |
| Ethanol 70 % | Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Deutschland | T913.1 | |
| arched tip forceps | FST Fine science tools, Heidelberg, Deutschland | 11071-10 | |
| Iris Forceps, 10cm, Straight, Serrated | World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA | 15914 | |
| Scalpel Handle #3, 13cm | World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA | 500236 | |
| Standard Scalpel Blade #10 | World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA | 500239 | |
| Zelletten cellulose swabs | Lohmann und Rauscher, Neuwied, Deutschland | 13349 | 5 x 4 cm |
| Isoflurane | AbbVie Deutschland GmbH & Co | N01AB06 | |
| Iris Scissors, 11.5cm, Straight | World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA | 501758 | small scissors |
| cotton swab/cotton buds | Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Deutschland | EH12.1 | Rotilabo |
| Kelly Hemostatic Forceps, 14cm, Straight | World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA | 501241 | surgical clamp |
| electrode plate (platinum) | custom made | Wissenschaftliche Werkstatt Neurozentrum Uniklinik Freiburg, Deutschland | 10×6 mm, 0.15 mm thickness |
| insulated copper strands (~1 mm diameter) | Reichelt elektronik GmbH & Co. KG, Sande, Germany | LITZE BL | electrode cable |
| Weller EC 2002 M soldering station | Weller Tools GmbH, Besigheim, Germany | EC2002M1D | |
| Iso-Core EL 0,5 mm | FELDER GMBH Löttechnik, Oberhausen, Deutschland | 20970510 | lead free solder |
| MERSILENE Polyester Fiber Suture | Johnson & Johnson Medical GmbH, Ethicon Deutschland, Norderstedt, Germany | R871H | nonabsorbable braided suture, 4-0 |
| Histoacryl | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland |
9381104 | cyanoacrylate |
| Ketamin 10% | Medistar GmbH, Germany | n/a | anesthetics |
| Rompun 2% (Xylazine) | Bayer GmbH, Germany | n/a | anesthetics |
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