Stimolazione elettrica cerebrale transcranica in roditori avvisi

L’amministrazione di transcranial di correnti elettriche al cervello (tES) è stato utilizzato per decenni per studiare la funzione del cervello e per modificare il comportamento. Più recentemente, l’applicazione diretta di correnti, o meno frequentemente correnti alternate (tACS e tRNS), non invasivo attraverso il cranio intatto mediante l’uso di due o più elettrodi (anode(s) e cathode(s)) ha guadagnato l’interesse scientifico e clinico. In particolare, tDCS è stato utilizzato in più di 33.200 sessioni in soggetti sani e pazienti con malattie neuropsichiatriche ed è emerso come un sicuro e facile, conveniente applicazione sul comodino, con potenziale terapeutico possibile, nonché a lunga durata effetti comportamentali¹. Questo ha reso chiaramente la maggiore necessità e interesse scientifico per gli studi meccanicistici, compresi gli aspetti di sicurezza. Questo articolo si concentra sulla forma più comunemente usata di stimolazione, tDCS.

Tra le specie, tDCS modula l’eccitabilità corticale e plasticità sinaptica. Eccitabilità cambiamenti sono stati segnalati come alterazione di polarità-dipendente di tasso di infornamento di un neurone spontanea in ratti e gatti^2,3,4, o cambiamenti nel motore ampiezze (MEP) potenziali evocate in esseri umani e topi ( entrambi aumentati dopo anodica e in diminuzione dopo tDCS cathodal: umano^5,6; del mouse⁷). Anodica DCS aumentata efficacia sinaptica del motore corticale o hippocampal sinapsi in vitro per diverse ore dopo la stimolazione o potenziamento a lungo termine (LTP), quando co-applicato con un input sinaptico debole specifico o quando somministrato prima di una plasticità induzione della stimolazione^8,9,10,11,12. Secondo, i benefici della stimolazione con successo di formazione motorie o cognitive spesso si rivelano solo se tDCS è co-applicata con formazione^8,13,14,15. Mentre questi risultati precedenti sono principalmente attribuiti alle funzioni dei neuroni, si deve osservare che le cellule non neuronali (glia) possono anche contribuire agli effetti funzionali del TDC. Per esempio, livelli di calcio intracellulare astrocytic aumentato durante tDCS anodica in topi avviso¹⁶. Allo stesso modo, tDCS anodica a densità di corrente di sotto della soglia per la neurodegenerazione indotta un’attivazione dipendente dalla dose di microglia¹⁷. Tuttavia, la modulazione delle interazioni neuroni-glia di tDCS necessita di ulteriori indagini specifiche.

Presa insieme, animale ricerca avanzato chiaramente la nostra comprensione dell’effetto modulatory di tDCS sull’eccitabilità e plasticità. Tuttavia, c’è un observable “divario traslazionale inversa” nell’aumento esponenziale delle pubblicazioni di studi tDCS umana in contrasto con il lento e lieve incremento nelle indagini i meccanismi di tES in vitro e in vivo modelli animali. Inoltre, roditore tES modelli vengono eseguite con elevata variabilità in laboratori di ricerca (che vanno da transdermico epicranica stimolazione) e stimolazione segnalati procedure spesso non sono completamente trasparente che ostacolano la comparabilità e replicabilità di dati di ricerca di base, nonché l’interpretazione dei risultati.

Qui, descriviamo in dettaglio l’implementazione chirurgica di un assetto di stimolazione transcranica cervello targeting la corteccia motoria primaria, che consente la traduzione alla condizione umana tDCS, riducendo al minimo la variabilità e permette la stimolazione ripetuta senza ostacolando il comportamento. Viene fornito un protocollo passo-passo per successive tES in ratti avvisi. Aspetti metodologici e concettuali della applicazione sicura di tES in avvisi roditori sono discussi.