이 프로토콜에는 생쥐에서 신뢰할 수 있는 HFS 메서드를 설정 하는 방법을 보여 줍니다. Hippocampal가 뇌 전체 신경 전기 HFS 직접 및 간접적으로 비보에 의해 자극 된다. 신경 활동 및 분자 신호 검사 c-fos 와 Notch1 immunofluorescent 얼룩, 각각; 성체는 bromodeoxyuridine 분석 결과 라벨에 의해 정량 이다.
전기-고주파 자극 (HFS), 이식된 전극 다양 한 두뇌 지역 타겟팅을 사용 하 여 다양 한 신경 및 정신 질환에 대 한 효과적인 치료로 입증 되었습니다. 또한 라는 깊은 뇌 자극 (DBS), 뇌의 깊은 지역에서 HFS 임상 시험에서 점점 더 중요 해지고 있다. 높은 주파수 (HF-DBS) DBS 수술의 분야에서 최근 진행 주요 우울증 장애 (MDD), 강 박 장애 (강 박 증)에 대 한 치료와 같은 다른 상황에이 침략 적인 기술 활용의 가능성을 확산 하기 시작 했다 그래서 .
이러한 확대 징후에도 불구 하 고 HF-DBS의 유익한 효과의 기본 메커니즘 수수께끼 남아 있습니다. 이 문제를 해결 하려면 한 가지 방법은 사용 하는 이식된 전극 띄엄띄엄 HFS에 의해 뉴런의 분산된 모집단을 활성화 하는. 그것은 알려졌다 시상의 앞쪽 핵에서 HFS 내 화 간 질 클리닉에서의 치료를 위해 사용 될 수 있습니다. 기본 메커니즘 증가 신생 관련이 있을 수도 있습니다 하 고 신경 활동을 변경. 따라서, 우리는 HFS 치료 전후 생리 변경 마우스가 이랑 (DG)에서 성체 신경 활동의 탐지에 의해 탐험에 관심이 있습니다.
이 원고에서 우리가 직접 또는 간접적으로, 급성 또는 만성 방식 마우스에 DG의 활성화를 목표로 HFS에 대 한 방법론을 설명 합니다. 또한, c fos 와 얼룩 신경 활동을 모니터링 하 고 활성화 신호 immunofluorescent Notch1 및 bromodeoxyuridine (BrdU) 결정을 라벨에 대 한 뇌 조각의 준비를 위한 상세한 프로토콜 설명 합니다 HF DBS 유도 후의 신경 신생 HF DBS 치료 후 신경 활동과 성체의 활성화 직접 neurobiological 증거 및 잠재적인 치료 혜택을 제공합니다. 특히,이 방법론 수정 하 고 기초 중추 등 다른 관심된 뇌 영역 및 시상 지역 병원에서 특정 뇌 질환에 대 한 대상에 적용 될 수 있습니다.
HF DBS 18701이후 개발 된 두뇌에 전기 자극에 대 한 신경외과 기술 이다. 1980 년대 후반에, HFS 처음 파 킨 슨 병에 대 한 잠재적인 치료 적 개입으로 사용 하 고 다른 운동 장애2. 지난 몇 십년에서 HF-DBS 점점 더 널리 사용 되었습니다 현재 치료 되지 않은 뇌 질환의 치료에는 전통적인 치료 전략에 의해. 특히, 때문에 HFS 전극, 매우 효과적인 결과, 최소한의 부작용의 정확도 향상, 뇌 장애 HF DBS에 의해 처리 수 크게 증가 지난 수십 년간3,4, 5. 예를 들어 HF-DBS 승인 되었습니다 미국 식품의 약 청 (FDA)에 의해 파 킨 슨 병 (PD), Alzheimer 유형 치 매, 진전, 운동 장애2,6, 의 다른 종류의 치료에 대 한 7. PD 환자에서 dopaminergic 약물 감소 HF DBS8동안 최대 50%. 또한 운동 장애의 성공적인 치료, HF-DBS 또한 보여주었다 정신 질환 클리닉, 그리고 잘2,9, 로 인식 확대의 치료에는 강력한 효과 10 , 11. 환자12많은 약속을 제공 하는 다양 한 단계에서 다른 정신 장애의 치료에 대 한 HFS의 연구는 주목 해야 한다.
많은 학문은 초점 HFS 뇌13를 통해 로컬 및 원격 효과 설명 했다, 비록 효과의 신경 및 분자 메커니즘 애매2,14남아 있습니다. 일반적으로 클리닉, 치료 HF-DBS는 파 킨 슨 병 및 만성 통증, 등 많은 의견 설명 어떤 하나의 가능성 중 HF DBS 치료에 의해 생성 된 개선 발생의 치료에 대 한 장기적인 방식으로 적용 HFS 전류 조절 한다 신경 네트워크 활동을 아마 이식된 HFS 전극 주변 축 삭의 반복적인 도발은 여. 또는, HF-DBS 출력 뉴런 및 예상된 대상의 방전 율 변경 될 수 있습니다. 또한, HF-DBS 이어질 수 있습니다 장기 potentiation (LTP) 장기 불경기 (주식 회사), 등 장기 시 냅 스 변화는 증상 개선에 기여할 수 있습니다. 지금까지, 그것은 아직 불분명 HFS influences 휴대 규제 키 분자 이벤트 등을 처리 하는 여부 성체 비보로. 여러 줄 연구의 HFS 설치류에 임상 적용된 DBS15,16의 유사한 신경 응답을 모방 수 설명 했다. 이 연구에서 HF-DBS의 기본 셀룰러 메커니즘을 이해 하기 우리 먼저 설정는 vivo에서 HFS 방법론 쥐에서에 급성 (1 일) 또는 만성 (5 일) 방식으로. 둘째, 우리는 HF DBS 납품 후 신경 활동과 성체의 변경 확인 하려면 활성화 분석 방법론을 설정 합니다.
신경 줄기 세포에서 신경 생산 배아 개발 하는 동안 풍부한 이지만 성인 생활 내내 계속, hippocampal subgranular 영역은 신생 발생 하는 주요 지역 중 하나입니다. 성체의 과정은 많은 생리 적 및 병 적인 요인에 의해 영향을 받습니다. 경우에 따라 간 질 hippocampal 신생 극적으로 감소17,18이다. 또한, 단일 electroconvulsive 치료 크게가 이랑19신경 생산을 증가할 수 있었다. 이러한 관측 제안 electrophysiological 활동 성체와 hippocampal 신경에 시 냅 스가 소성의 규칙에 있는 중요 한 역할을 한다. 따라서, 더 신경 활동 및 신생에 HF DBS의 효과 보여, 우리가 처음 실시는 즉시 이른 유전자 (IEG) c-fos 단기 신경 활동에서 결과의 잘 알려진 마커는의 immunostaining 분석 결과 경험20. HFS 배달21,22후 신호 활성화를 모니터링 하 Notch1 신호 감지 됩니다. 또한, 우리 또한 감지 BrdU 다양 한 매너에 HF DBS 유도 후 분석을 라벨에 의해 신경 생산 BrdU 얼룩은 또한 gliogenesis에 대 한 마커 수 있지만.
현재 연구에서 두 HFS 방법론 직접 및 간접적으로 hippocampal DG의 활성화를 대상에 맞게 있습니다. 전극은 DG에 직접 이식 또는 DG 뉴런을 활성화 하는 계획을 보내는 중간 perforant 경로 (PP)로 이식. HF DBS 유도 대 한 프로그래밍 가능한 자극 기는 마우스 머리에 고정된 전극에 지속적인 자극을 통해 에 대 한 제공 됩니다. 신경 활성화와 신경 신생에 HFS의 효과 확인 하려면 immunofluorescent 얼룩이 지 고 hippocampal DG 지역에서 긍정적인 뉴런 BrdU 통합의 수에 의해 c-fos 와 Notch1의 식 감지 후 각각, HFS 치료입니다. 특히,는 DG에서 성체에 HF-DBS의 효과 비교는 급성 및 만성 자극 방식으로, 또는 직접 및 간접적인 자극 방법, 각각.
HF DBS 기술 널리 사용 되었습니다 강력한 도구로 1990 년대 이후 많은 신경 성 질환의 치료에 대 한. 지금까지, HF DBS의 랜드마크 일 많은 관심과 모두 클리닉 및 사회 과학에 관심을 끌고있다 진전, 파 킨 슨 병의 치료입니다. 특정 신경 및 정신 장애32,33에서 HF-DBS의 치료 응용 프로그램에 대 한 많은 그룹에 의해 지속적인 HF DBS 연구의 다양 한 유형이 있다. …
The authors have nothing to disclose.
(하이 타오 우), 중국과 그랜트 Z161100000216154에서의 기초 연구에 대 한 국가 주요 개발 프로그램에서 973 (2014CB542203) 프로그램 31522029, 31770929 및 31371149 (하이 타오 우) 중국의 국가 자연과학 기초에 의해 지원 되는 베이징 시 과학 및 기술 위원회 (하이 타오 우). 저자는 그들의 격려와 토론에 대 한이 타오 우 연구소의 모든 구성원을 감사합니다. 저자는 그의 도움 장치 디버깅에 대 한 Zhenwei 류를 매우 감사.
Brain stereotaxic instrument | Stoelting | 51730D | Stereotactic intracranial implantation for mouse |
Stimulator | A-M systems | Model 3800 | MultiStim 8-Channel programmable stimulator |
Dental driller | Saeshin Precision Co., Ltd | STRONG 90 | For drilling and crainiotomy |
Burr | Meisinger | HM1 005# | For drilling and crainiotomy |
Digidata 1550 Digitizer | Molecular Devices | AXON 1550 | High-resolution data acquisition |
Cryotome | Thermo Fisher Scientific | Thermo Cryotome FSE | Cutting frozen sections of specimens |
Confocal microscope | Olympus | FV-1200 | Japan, with 20x Objective (NA 0.45) |
Mouse surgery tools | F.S.T. | 14084-08,11254-20,16109-14 | Scissors, forceps, bone cutter, holders etc. |
Pentobarbital sodium | R&D systems | 4579 | 20-50mg/kg for i.p. injection |
Penicillin G | Sigma-Aldrich | P3032 | 75,000 U for i.m. injection |
Carprofen | Sigma-Aldrich | SML1713 | 5-10mg/kg, for s.c. injection |
4% Paraformaldehyde (PFA) | Beijing Solarbio Sci-Tech Co. | P1110 | stocking solution for tissue fixation |
Phosphate buffer (PBS) | Invitrogen | 10010023 | pH7.4, 500ml in stocking |
Tissue-Tek O.C.T. compound | Sakura | 4583 | Formulation of water-soluble glycols and resins |
anti-BrdU antibody | Abcam | ab6326 | Dilutions:1/800 |
anti-c-fos antibody | Abcam | ab209794 | Dilutions:1/500 |
Goat Anti-Rabbit IgG (Alexa Fluor 568) | Thermo Fisher Scientific | A11036 | Dilutions:1/500 |
Donkey Anti-Rat IgG (Alexa Fluor 488) | Jackson ImmunoResearch | 712-546-150 | Dilutions:1/500 |
Antifade mounting medium with DAPI | Vector Laboratories | H-1200 | Counterstaining with DAPI |
anti-Notch1 antibody (C-20) | Santa Cruz Biotech | sc-6014 | Dilutions:1/50 |
Donkey Anti-Goat IgG (Alexa Fluor 488) | Abcam | ab150073 | Dilutions:1/1000 |