Stimolazione transcranica corrente continua (tDCS) in topi

La stimolazione transcranica corrente continua (tDCS) è una tecnica non invasiva, a basso costo, terapeutica, che si concentra sulla modulazione neuronale attraverso l’uso di correnti continue di bassa intensità¹. Ci sono attualmente due configurazioni (anodica e cathodal) per tDCS. Mentre la stimolazione anodica esercita un campo elettrico corrente troppo debole per attivare i potenziali di azione, elettrofisiologia studi hanno dimostrato che questo metodo produce i cambiamenti nella plasticità sinaptica². Ad esempio, prova indica che quel tDCS induce effetti di potenziamento (LTP) a lungo termine come aumentato picco di ampiezza dei potenziali postsinaptici eccitatori^3,4 e la modulazione dell’eccitabilità corticale⁵.

Al contrario, cathodal stimolazione induce l’inibizione, conseguente membrana hyperpolarization⁶. Un’ipotesi per questo meccanismo si basa sui risultati fisiologici dove tDCS è descritto per modulare la frequenza del potenziale d’azione e durata in un neurone corpo³. In particolare, questo effetto non evocano direttamente i potenziali di azione, anche se può spostare la soglia di depolarizzazione e facilitare o ostacolare il firing neuronale⁷. Queste contrastanti effetti sono state dimostrate in precedenza. Per esempio, la stimolazione anodica e cathodal prodotto effetti opposti nelle risposte condizionate registrate tramite attività elettromiografica in conigli⁸. Tuttavia, gli studi hanno anche dimostrato che prolungata stimolazione anodica sessioni potrebbero diminuire eccitabilità, mentre l’aumento cathodal correnti può portare all’eccitabilità, presentando self-contrastanti effetti³.

Stimoli sia anodica e cathodal aggregano l’uso di coppie di elettrodi. Ad esempio, nella stimolazione anodica, “attivo” o “anodo” elettrodo viene posizionato sopra la regione del cervello per essere modulata considerando che l’elettrodo “riferimento” o “catodo” è situato in una regione dove l’effetto della corrente viene considerato insignificante⁹. Nella cathodal stimolazione, disposizione dell’elettrodo è invertito. L’intensità di stimolazione per tDCS efficace dipende l’intensità di corrente e dimensioni degli elettrodi, che interessano l’elettrico campo diversamente¹⁰. Negli studi pubblicati, l’intensità di corrente medio è tra 0,10 a 2.0 mA e 0,1 mA a 0,8 mA per umani e topi, rispettivamente^6,11. Anche se la dimensione degli elettrodi di 35cm² viene in genere utilizzata in esseri umani, non c’è alcuna comprensione corretta per quanto riguarda le dimensioni degli elettrodi per roditori e un’indagine più approfondita è necessaria⁶.

tDCS è stato proposto negli studi clinici con il tentativo di offrire un trattamento alternativo o complementare per parecchi disordini neurologici e neuropsichiatrici¹¹ come epilessia¹², disturbo bipolare¹³, colpo⁵ , major depressione¹⁴, morbo di Alzheimer¹⁵,¹⁶ di sclerosi multipla e morbo di Parkinson¹⁷. Nonostante la crescente interesse in tDCS e suo uso in studi clinici, cellular dettagliate e alterazioni molecolari evocate nel tessuto cerebrale, breve ed effetti di lunga durata, nonché i risultati comportamentali, sono ancora per essere più profondamente studiato^{18, 19}. Poiché un approccio umano diretto a studiare accuratamente tDCS non è praticabile, l’uso di un modello animale di tDCS può offrire preziose intuizioni gli eventi cellulari e molecolari alla base i meccanismi terapeutici di tDCS a causa della accessibilità per la tessuto cerebrale dell’animale.

Prova disponibile è limitata per quanto riguarda modelli tDCS nei topi. La maggior parte dei modelli segnalati utilizzato diversi layout impiantare, dimensioni degli elettrodi e materiali. Per esempio, Winkler et al. (2017) impiantato la testa dell’elettrodo (Ag/AgCl, 4 mm di diametro) riempito con soluzione fisiologica e fissato al cranio con viti e cemento acrilico²⁰. Diverso dal nostro approccio, loro l’elettrodo è stato impiantato (platino, 20 x 1,5 mm). Nasehi et al. (2017) ha utilizzato una procedura molto simile alla nostra, anche se l’elettrodo toracico è stata effettuata in una spugna imbevuta di soluzione fisiologica (carbonio riempito, 9,5 cm²)²¹. Un altro studio impiantati entrambi gli elettrodi nella testa dell’animale, che è stato raggiunto utilizzando piastre fisse e che coprono la testa dell’animale con un conduttore di idrogel²². Qui, descriviamo un modello murino di tDCS che utilizza un elettrodo cronicamente impiantato attraverso semplice installazione tDCS e procedure chirurgica (Figura 1).