Studies have shown that cathodal transcranial direct-current stimulation can produce suppressive effects on drug-resistant seizures. In this study, an in vitro experimental setup was devised in which the direct-current stimulation and multielectrode array recording of seizure-like activity were evaluated in mice brain slice preparation. The direct-current stimulation parameters were evaluated.
Катодная микрополяризация (ТОК) индуцирует подавляющие действие на лекарственно-устойчивых судорог. Для выполнения эффективных действий, параметры стимуляции (например, ориентация, напряженность поля, и длительность стимуляции) должны быть изучены в препаратах срезов головного мозга мышей. Тестирование и упорядочивание ориентацию электрода по отношению к положению среза мыши мозга осуществимы. Данный способ сохраняет thalamocingulate путь для оценки влияния DCS на передней части поясной извилины припадок, как деятельность. Результаты записей массива многоканальных показали, что катодный DCS значительно уменьшил амплитуду стимуляции вызвали ответы и продолжительность 4-аминопиридина и бикукуллин-индуцированных припадков подобной активностью. Это исследование также показало, что катодная приложения DCS в 15 мин вызвала длительная депрессия в thalamocingulate пути. Настоящее исследование посвящено изучению влияния DCS на thalamocingulatе синаптической пластичности и острых приступов, как деятельность. Действующая процедура может проверить оптимальные параметры стимуляции , в том числе ориентации, напряженности поля и продолжительности стимуляции в качестве экстракорпорального модели мыши в. Кроме того, метод может оценить влияние DCS на корковых припадок, как деятельность на обоих клеточном и сетевых уровнях.
Epilepsy is a common neurological disorder. Thirty percent of patients with epilepsy suffer from drug-resistant seizures1. Transcranial direct-current stimulation (tDCS) provides a noninvasive approach to control or alter network activities across large brain areas, such as seizures. Clinical studies have shown that tDCS effectively treats intractable seizures2 and can produce both short- and long-term suppressive effects on seizures3-5. However, the therapeutic mechanism of tDCS actions is still unclear. The brain slice model presented is an in vitro method to investigate how the therapeutic mechanism of tDCS actions alters the symptoms of seizure-like brain activities. Accordingly, to achieve its optimal effects, specific stimulation parameters including orientation, field strength, and stimulation duration need to be tested in an experimental model. Previous studies have shown that the orientation of the electric field is important to obtain therapeutic effects6. Thus, testing and arranging the orientation of electrodes relative to the position of the tested brain slice are feasible.
Frontal lobe epilepsy and anterior cingulate cortex (ACC) seizures are often drug-resistant7,8. Some studies have reported the application of tDCS in the cingulate cortex9-11. tDCS is shown to affect vigilance, decision making and emotion through alteration of ACC activities, and can modulate neuronal excitability and seizure activity in this brain region12. Therefore, suppressive effects of tDCS on ACC seizures might be helpful for clinical treatment and the evaluation of alternative treatments.
The present protocol describes the preparation of an electrode in the recording chamber for DCS of a brain slice and its effect on seizure-like activity recording with a multielectrode array (MEA).
В настоящем исследовании, были протестированы эффекты продолжительности и ориентации DCS на АСС припадков типа деятельности. Для получения стабильных данных в срезах мозга мышей, как сохранить целостность пути МТ-ACC и во избежание повреждений он является ключевым, особенно шаги, в кото?…
The authors have nothing to disclose.
We are grateful for the technical support from the Neural Circuit Electrophysiology Core at Academia Sinica. This work was supported by the National Science Council (102-2320-B-001-026-MY3 and 100-2311-B-001-003-MY3) and Neuroscience Program of Academia Sinica.
Anesthetic: | |||
Isoflurane | Halocarbon Products Corporation | NDC 12164-002-25 | 4% |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
aCSF (total:1L): | |||
D(+)-Glucose | MERCK | 1.08337.1000 | 10 mM |
Sodium hydrogen carbonate | MERCK | 1.06329.0500 | 25 mM |
Sodium chloride | MERCK | 1.06404.1000 | 124 mM |
(+)-Sodium L-ascorbate, >=98% | SIGMA | A4034-100G | 0.15 g / 2 c.c |
Magnesium sulfate, anhydrous,ReagentPlus | SIGMA | M7506-500G | 2 mM |
Calcium chloride dihydrate | MERCK | 1.02382.1000 | 2 mM |
Sodium dihydrogen phosphate monohydrate | MERCK | 1.06346.1000 | 1 mM |
Potassium chloride | May & Baker LTD Dagenham England | MS 7616 | 4.4 mM |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Drugs: | |||
(+)-Bicuculline | TOCRIS | 0130 | 5 µM in aCSF |
4-Aminopyridine | TOCRIS | 0940 | 250 µM in aCSF |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Brain slice Preparation: | |||
Vibratome | Vibratome | Series 1000 | Block slicing into 500 µm thick slices |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
MEA system: | |||
Multielectrode array (MEA) probes: 6 x 10 planar MEA | Multi Channel Systems | 60MEA500/30iR-Ti-pr MEAS 6×10 | electrode diameter, 30 µm; electrode spacing, 500 µm; impedance, 50 kΩ at 200 Hz |
Multielectrode array (MEA) probes: 8 x 8 MEA | Ayanda Biosystems | 60MEA200/10iR-Ti-pr MEAS 8×8 | pyramidal-shaped electrode; diameter, 40 µm; tip height, 50 µm; electrode spacing, 200 µm; impedance, 1000 kΩ at 200 Hz |
A 60-channel amplifier was used with a band-pass filter set between 0.1 Hz and 3 KHz at 1200X amplification | Multi-Channel Systems | MEA-1060-BC | |
MC Rack software at a 10 KHz sampling rate | Multi-Channel Systems | Software for data collect and recordings | |
control of a pulse generator | Multi-Channel Systems | STG 1002 | |
slice anchor kits and hold-downs | Warner Instruments | SHD-26H/10; WI64-0250 | |
Peristaltic Pump-minipuls3 | Gilsom | MINIPULS3 | perfusion rate : 8 ml/min |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Stimulation system: | |||
Isolated stimulator | A-M Systems | Model 2100 | intensity of ±350 μA , duration of 200 μs |
Tungsten electrode | A-M Systems | 575300 | placed in thalamus |