Preparação de Eletrodos de Estimulação Nervosa Periférica para Implantação Crônica em Ratos

Recentemente, cresceu a demanda por eletrodos de manguitos cronicamente implantáveis para estimulação de nervos periféricos, pois estudos demonstram cada vez mais a utilidade pré-clínica dessa técnica para o tratamento de inúmeras doenças inflamatórias^1,,2,3 e distúrbios neurológicos^{4,,5,,6,,7,8,,9,,10,,11,,12,,13,,14,,15}. O VNS crônico, por exemplo, tem se mostrado para melhorar a plasticidade neocortical em uma variedade de contextos de aprendizagem, melhorando a reabilitação motora^4,5,,6,,7,8, aprendizagem de extinção^{10,,11,,12,,13,,14}, e discriminação sensorial¹⁵. Eletrodos de manguito nervoso periférico comercialmente disponíveis são frequentemente associados a tempos prolongados para cumprimento do pedido e custos relativamente altos, o que pode limitar sua acessibilidade. Alternativamente, os protocolos para fabricação “interna” de eletrodos de manguitos cronicamente implantáveis permanecem limitados, e a anatomia dos roedores apresenta desafios particulares devido ao seu pequeno tamanho. Os protocolos atuais para a construção de eletrodos de punho para experimentos crônicos de roedores muitas vezes requerem o uso de equipamentos e técnicas complexas, bem como pessoal extensivamente treinado. Neste protocolo, demonstramos uma abordagem simplificada para a fabricação de eletrodos de manguito com base nos métodos publicados e amplamente utilizados^16,17. Validamos a funcionalidade de nossos eletrodos cronicamente implantados em ratos, demonstrando que, no momento da implantação da braçadeira ao redor do nervo vago cervical esquerdo, a estimulação aplicada aos eletrodos do punho produziu com sucesso uma cessação da respiração e queda em SpO2. A estimulação de fibras vagal do receptor pulmonar aferentes é conhecida por engajar o reflexo hering-breuer, no qual a inibição de vários núcleos respiratórios no tronco cerebral resulta na inspiração de supressão¹⁸. Assim, a cessação da respiração consistente com o reflexo hering-breuer, e a queda resultante em SpO2, fornecem um teste simples para implantação adequada de eletrodos e função de manguito em ratos anestesiados. Para validar a funcionalidade de longo prazo dos eletrodos de manguitos cronicamente implantados, as respostas reflexas foram medidas no momento da implantação e comparadas às respostas obtidas nos mesmos animais seis semanas após a implantação. Um segundo grupo de ratos foi implantado com eletrodos de manguito VNS após treinamento comportamental em uma tarefa de prensagem de alavanca. Nestes ratos, o VNS emparelhado com o desempenho correto da tarefa produziu reorganização do mapa motor cortical, consistente com estudos publicados anteriormente^{19,,20,,21,22}. No momento do mapeamento cortical motor sob anestesia, que ocorreu de 5 a 10 semanas após a implantação do dispositivo, validamos ainda mais a função de manguito em animais tratados com VNS, confirmando que o VNS induziu com sucesso uma cessação da respiração e uma queda superior a 5% no SpO₂.

Os protocolos recém-publicados de Childs et al.¹⁷ e Rios et al.¹⁶ fornecem um ponto de partida bem validado para uma abordagem simplificada de fabricação de eletrodos de manguito, uma vez que este método popular tem sido utilizado por vários laboratórios que realizam estudos crônicos de VNS em roedores^{1,,2,3,,4,,5,6,,7,,8,,9,,10,,11}. O método original envolve várias etapas de alta precisão para manipular os microfios finos, de modo que a fabricação de eletrodos de punho leva mais de uma hora para ser concluída, e treinamento extensivo para executar de forma confiável. A abordagem simplificada descrita aqui requer significativamente menos materiais e ferramentas e pode ser concluída em menos de uma hora por pessoal minimamente treinado.