Estimulação transcraniana de elétrica cerebral em roedores alertas

A administração de transcraniana de correntes elétricas para o cérebro (tES) tem sido usada por décadas para estudar a função do cérebro e para modificar o comportamento. Mais recentemente, a aplicação direta de correntes, ou menos frequentemente correntes alternas (TAC e tRNS), canaliza através do crânio intacto pelo uso de dois ou mais eletrodos (anode(s) e cathode(s)) ganhou interesse científico e clínico. Em particular, tDCS tem sido utilizado em mais de 33.200 sessões em indivíduos saudáveis e pacientes com doenças neuropsiquiátricas e emergiu como um seguro e fácil, econômica aplicação de cabeceira, com possível potencial terapêutico, bem como de longa duração efeitos comportamentais¹. Isto claramente rendeu a maior necessidade e o interesse científico em estudos mecanicistas, incluindo aspectos de segurança. Este artigo enfoca a forma mais comumente utilizada de estimulação, tDCS.

Em toda a espécie, tDCS modula a excitabilidade cortical e plasticidade sináptica. Alterações de excitabilidade foram relatadas como dependente da polaridade alteração da taxa de disparo neuronal espontânea em ratos e gatos^2,3,4, ou alterações no motor amplitudes de potenciais evocados (MEP) em humanos e ratos ( ambos aumentaram após anodal e diminuição após tDCS cathodal da: humano^5,6; rato.⁷). DCS anodal aumentou a eficácia sináptica de motor cortical ou hippocampal sinapses em vitro durante várias horas após a estimulação ou potenciação de longo prazo (LTP), quando aplicado co com uma entrada sináptica fraca específica ou quando dado antes uma plasticidade induzindo a estimulação^8,9,10,11,12. Em conformidade, os benefícios da estimulação na sucesso treinamento motor ou cognitivo, muitas vezes são revelados apenas se tDCS é co aplicada com formação de^8,13,14,15. Enquanto estas conclusões anteriores são atribuídas principalmente às funções dos neurônios, note-se que células não-neuronais (glia) podem também contribuir para efeitos funcionais das tDCS. Por exemplo, os níveis de cálcio intracelular hamartomas aumentaram durante tDCS anodal em ratos alerta¹⁶. Da mesma forma, tDCS anodal em densidades de corrente abaixo do limiar para a neurodegeneração induzida uma ativação dependente da dose de micróglia¹⁷. No entanto, a modulação da interação neurônio-glia por tDCS precisa de maiores investigações específicas.

Tomados junto, animal pesquisa avançada claramente nossa compreensão do efeito moduladora da tDCS na excitabilidade e plasticidade. No entanto, há um observável “lacuna de translação inversa” no aumento exponencial nas publicações de estudos tDCS humana em contraste com o lento e pequeno aumento em investigações sobre os mecanismos subjacentes de tES em vitro e in vivo modelos animais. Além disso, modelos de roedores tES são realizados com alta variabilidade em laboratórios de pesquisa (variando de transdermal a estimulação sub-fascial) e procedimentos de estimulação relatado muitas vezes não são totalmente transparentes, dificultando a comparabilidade e replicabilidade de dados de pesquisa básica, bem como a interpretação dos resultados.

Aqui, descrevemos em detalhe a implementação cirúrgica de uma configuração de estimulação transcraniana cérebro visando o córtex motor primário, que permite a tradução da condição humana tDCS minimizando a variabilidade e permite a estimulação repetida sem dificultando o comportamento. É fornecido um protocolo passo a passo para tES subsequentes em ratos alertas. Aspectos metodológicos e conceituais da aplicação segura de tES em roedores alertas são discutidos.