쥐 뇌의 일방적 인 북반구에 반복 경 두개 자기 자극
Summary
We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45°. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.
Abstract
Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45° to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.
Introduction
반복적 인 경 두개 자기 자극 (RTMS), 비 침습적 뇌 자극 neuromodulation위한 도구, 예컨대 1,2- 중추 통증, 우울증 3, 4, 편두통, 심지어 5-7 뇌졸중과 같은 다양한 증상의 치료에 적용되어왔다. 머리가 대뇌 피질과 결과 신경 세포 활성화에 전기장을 유도에 신속하게 코일을 통해 전류를 변경. 대뇌 피질의 흥분이 자극이 종료 된 후 30 분 동안 지속될 수 RTMS에 의해 변조 될 수 있습니다.
후 효과 RTMS의 제안 메커니즘은 장기 강화 / 우울증 같은 효과 8, 이온 밸런스 9 과도 변화를 포함하고, 대사는 10을 변경합니다. 또한, 디 라자로 등의 알. 간헐적 세타 버스트 자극은 자극에 모두 기관의 신경 세포 삼각뿔하는 흥분성 시냅스 입력에 영향을 미치는 것이 좋습니다과 반대측 반구 (11).
중요한 제한은, 그러나, 임상 상황에 벤치 증거를 번역에서 연구를 방해했다. 우선, 이전 동물 연구에서, RTMS는 전체 뇌 자극 (12)을 사용 하였다. 전체 뇌 자극 인간 연구 9에 사용되는 프로토콜과 상당히 다르다. 또 다른 문제는, 자극 지속 기간과 관련이있다. 이것은 적어도 부분적으로 기인하는 효과적인 냉각 시스템이 과거의 작은 코일 사용할 있다는 사실이다.
최근 몇 년 동안, 정액 기사는 작은 동물의 뇌에 RTMS 실험에서 이러한 어려움을 극복하기위한 방법을 제안 발표되었다. 이러한 동물 모델에 의해, 쥐의 뇌는 낮은 주파수 RTMS (13)에 응답하여 인간에서와 유사한 대뇌 피질의 흥분의 변화를 보여준다 것으로 밝혀졌다. 더 중요한 것은, RTMS의 세포 및 분자 메커니즘은 점점 BEI 있습니다NG는 RTMS의 동물 모델을 이용하여 조사 하였다. 지점에있는 경우가 억제 interneuron의 구별 유형이 간헐적 세타 버스트 자극 (14)에 가장 민감한 것으로 알려져 있다는 점이다. RTMS의 설치류 모델은, 그러므로, RTMS에 의한 변화의 분자 토대에 많이 추구 질문을 탐구하는 새로운 기회를 제공합니다. RTMS 작은 동물 모델보다 실험실에서 사용될 수있는 경우 크게 가속이 분야에서 연구를 강화할 수있다.
우리는 지금 쥐의 뇌, 이전 작업 (15)의 확장의 일방적 인 반구에 RTMS을 적용하는 방법에 대해 설명합니다. 자극에 의한 변화는 자극을 대뇌 피질에서 RTMS에 의한 변화를 연구하기 위해 마이크로 양전자 방출 단층 촬영 (PET)와 mRNA의 마이크로 어레이를 사용하여 평가 하였다.
Protocol
Representative Results
Discussion
본 연구의 주된 목적은 일방적 RTMS 동물 모델을 소개했다. 일방적 자극 RTMS 인간 연구의 가장 중요한 특징 중 하나이지만, 대부분의 연구는 작은 동물을 채용하지 않았다. 112.5 %와 133.3 % MT 자극은 동측과 반대측 유럽 의회 의원을 생산하는 반면, 로텐 버그 등. 15, 20mm의 외부 로브 직경 8 자형 코일을 사용하여 100 % MT의 자극과 반대측 유럽 의회 의원을 기록했다. 큰 유도 전기장이…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the Korea Research Foundation Grant funded by the Korean Government (KRF-2008-313-E00458). The authors thank Jin-Joo Lee for the technical assistance.
Materials
| Homeothermic blanket with a rectal probe | Harvard apparatus | 507222F | |
| Isoflurane (Forane sol.) | Choongwae | ||
| Propofol (Provive Inj. 1% 20ml) | Claris Lifesciences | ||
| Repetitive magnetic stimulator (Magstim Rapid2) | Magstim Company Ltd | ||
| 25 mm figure-of-8 coil | Magstim Company Ltd | 1165-00 | |
| PET-CT | GE Healthcare | ||
| QIAzol Lysis Reagent | Qiagen | (US Patent No. 5,346,994) | |
| RNeasy Lipid Tissue Mini Kit | Qiagen | 74804 | |
| RNeasy Mini Spin Columns | Qiagen | (Mat No. 1011708) | |
| Agilent 2100 Bioanalyzer | Agilent Technologies | ||
| Ambion Illumina RNA amplification kit | Ambion | ||
| Nanodrop Spectrophotometer | NanoDrop | ND-1000 | |
| Illumina RatRef-12 Expression BeadChip | Illumina, Inc. | ||
| Amersham fluorolink streptavidin-Cy3 | GE Healthcare Bio-Sciences |
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