Transcraniële elektrische hersenstimulatie bij Alert knaagdieren

De transcranial administratie van elektrische stromen naar de hersenen (tES) heeft gebruikt voor decennia te bestuderen van de hersenfunctie en gedrag wijzigen. Meer recentelijk, toe te passen direct stromingen, of minder frequent wisselstroom stromingen (TAC’s en tRNS), noninvasively door de intact schedel door gebruik van twee of meer elektroden (anode(s) en cathode(s)) heeft opgedaan wetenschappelijke en klinische belang. In het bijzonder, TDC’s is gebruikt in meer dan 33.200 sessies in gezonde proefpersonen en in patiënten met neuropsychiatrische ziekten en is naar voren gekomen als een veilig en gemakkelijk, kosteneffectief bed toepassing, met mogelijke therapeutische mogelijkheden, evenals de langdurige gedragsmatige gevolgen¹. Dit leverde duidelijk de toegenomen behoefte en wetenschappelijke belangstelling voor mechanistische studies, met inbegrip van veiligheidsaspecten. Dit artikel richt zich op de meest gebruikte vorm van stimulatie, TDC’s.

Over soorten moduleert TDC’s corticale prikkelbaarheid en synaptische plasticiteit. Prikkelbaarheid wijzigingen hebben gemeld als polariteit-afhankelijke wijziging van spontane neuronale vuren tarief in ratten en katten^2,3,4, of als wijzigingen in de motor evoked potentiële (MEP) amplitudes in mensen en muizen ( beide verhoogd na anodal en verminderde na cathodal TDC’s: menselijke^5,6; muis⁷). Anodal DCS verhoogd synaptic werkzaamheid van motor corticale of hippocampal synapses in vitro voor enkele uren na stimulatie of lange termijn potentiëring (LTP), wanneer toegepast samen met een specifieke zwakke synaptic inbreng of wanneer gegeven ten overstaan van een plasticiteit inducerende stimulatie^8,9,10,11,12. In overeenstemming met, de voordelen van stimulatie op motor of cognitieve training succes zijn vaak bleek alleen als TDC’s mede toegepast is met de opleiding van^8,13,14,15. Terwijl deze eerdere bevindingen vooral aan functies van neuronen toegeschreven zijn, opgemerkt moet worden dat de non-neuronale cellen (glia) ook tot functionele gevolgen van TDC’s bijdragen kunnen. Bijvoorbeeld, astrocytic, intracellulaire calciumgehalte verhoogd tijdens anodal TDC’s in alert muizen¹⁶. Anodal TDC’s op huidige dichtheden onder de drempel voor neurodegeneratie veroorzaakte ook een dosis afhankelijke activering van microglia¹⁷. De modulatie van neuron-glia interactie door TDC’s moet echter verder specifiek onderzoek.

Genomen samen, dierlijke onderzoek geavanceerde duidelijk ons begrip van de f effect van TDC’s op prikkelbaarheid en plasticiteit. Er is echter een “inverse translationeel kloof” observabele in de exponentiële toename van de publicaties van menselijke TDC’s studies in tegenstelling tot het traag en de kleine stijging van de onderzoeken van de onderliggende mechanismen van tES in in vitro en in vivo diermodellen. Daarnaast knaagdier tES modellen zijn uitgevoerd met hoge variabiliteit over onderzoekslaboratoria (variërend van transdermale aan epicranial stimulatie) en gerapporteerde stimulatie procedures zijn vaak niet volledig transparant belemmeren de vergelijkbaarheid en dupliceerbaarheid van fundamenteel onderzoeksgegevens, alsmede de interpretatie van de resultaten.

Hier beschrijven we in detail de chirurgische uitvoering van een transcraniale hersenen stimulatie set-up gericht op de primaire motorische cortex, die kunt vertalen naar de menselijke TDC’s conditie terwijl het minimaliseren van de variabiliteit en herhaaldelijke stimulatie zonder gedrag te belemmeren. Een stapsgewijze protocol voor latere tES bij alert ratten wordt geleverd. Methodologische en conceptuele aspecten van veilige toepassing van tES in alert knaagdieren worden besproken.