Introduction
Tekrarlanan transkranial manyetik stimülasyon (TMU), non-invaziv beyin stimülasyonu ve nöromodülasyon için bir araç, bu tür santral ağrı 1,2, depresyon 3, migren 4, ve hatta 5-7 inme gibi çeşitli hastalıkların tedavisinde uygulanmaktadır. Baş serebral korteks ve sonuçtaki nöronal aktivasyon bir elektrik alanı oluşturur hızla bobinler aracılığıyla elektrik akımı değiştirerek. Serebral korteksin uyarılabilirliği stimülasyonu sona ermesinden sonra 30 dakika boyunca sürebilir rTMS'nin ile modüle edilebilir.
Sonra etkisi rTMS'nin önerilen mekanizmalar uzun vadeli potensiyalizasyon / depresyon benzeri etki 8, iyonik denge 9 geçici vardiya içerir ve metabolik 10 değiştirir. Buna ek olarak, Di Lazzaro ve diğ. aralıklı teta-burst stimülasyon uyarılmış, hem yolu nöronlar piramidal uyarıcı sinaptik girişi de etkiler düşündürmektedirve kontralateral hemisfer 11.
Önemli sınırlamalar, ancak klinik durumlara üzerinde tezgah kanıt çeviri araştırmacılar engellemiştir. İlk olarak, daha önceki hayvan çalışmalarında, TMU tüm beyin uyarımı 12 kullanılmıştır. Tüm beyin stimülasyonu insan çalışmalarında 9 kullanılan protokoller oldukça farklıdır. Diğer sorun stimülasyon süresi ile ilgilidir. Bu en azından kısmen atfedilebilir etkili bir soğutma sistemi geçmişte küçük bobinler için kullanılamaz olduğu gerçeği etmektir.
Son yıllarda, seminal makaleler küçük hayvan beyni üzerinde rTMS deneyde bu zorlukları aşmak için yollar düşündüren yayınlanmıştır. Bu hayvan modelleri ile, sıçan beyin de düşük frekanslı rTMS'nin 13 tepki olarak insan benzer kortikal uyarılma değişikliklerin varlığı ortaya çıktı. Daha da önemlisi, rTMS'nin hücresel ve moleküler mekanizmalar giderek bei olanng rTMS'nin hayvan modelleri kullanılarak incelenmiştir. Bir mesele inhibitör ayrı bir tip aralıklı teta patlama stimülasyonu 14 en hassas olduğu bilinen olmasıdır. rTMS'nin Kemirgen modelleri, böylece, rTMS kaynaklı değişimlerin moleküler temelleri çok aranan soruları keşfetmek için yeni fırsatlar sunuyor. rTMS'nin küçük hayvan modelleri daha laboratuvarlarda kullanılan edilebilir ise, büyük ölçüde hızlandırmak ve bu alandaki araştırmaları güçlendirebilir.
Biz şimdi sıçan beyninde, önceki çalışmaların 15 bir uzantısı tek taraflı yarımkürede shamı nasıl uygulanacağını açıklar. Uyarım kaynaklı değişiklikler uyarılmış serebral korteks rTMS kaynaklı değişiklikleri incelemek için mikro-pozitron emisyon tomografisi (PET) ve mRNA mikrodiziler kullanılarak değerlendirildi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
hayvanları kullanarak prosedürlerin tamamı gözden geçirilmiş ve Seul Ulusal Üniversitesi Hastanesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından kabul edildi.
1. Deney Düzeneği
- Hayvan hazırlanması
- deney başlamadan önce yeni çevrelerine uyum erkek Sprague-Dawley sıçanlar 1 hafta izin verin.
NOT: 8 haftalık sıçan bu çalışmada kullanılan olmasına rağmen, bir gelişmekte olan veya yetişkin beyin araştırma hipotezleri göre seçilebilir.
- deney başlamadan önce yeni çevrelerine uyum erkek Sprague-Dawley sıçanlar 1 hafta izin verin.
- indüksiyon İnhaler anestezisi
- Neden ve% 5 ve sırasıyla bir oda ve burun konisi yoluyla 40/60% ve% 25 /% 75,% oksijen / azot içinde çözünmüş izofluran% 2 ile anestezi korumak. Doğru anesthetization onaylamak için ayak tutam pedal çekme refleksi kaldırılması seviyesine anestezi derinliğini ayarlayın.
NOT: uyandı hayvanların kullanılması öteleme açısından daha iyi bir seçim olabilir, ama rTMS ve t sırasında dizginlemek için zorluk vardır olabilirhey aşırı strese yatkındır. - rektal prob ile vücut sıcaklığını izlemek ve bir homeotermik battaniye ile 37 ° C 'de muhafaza. pedal çekme refleksi, sıcaklık, solunum hızı ve kalp hızı kullanılarak anestezi derinliği izleyin.
- Neden ve% 5 ve sırasıyla bir oda ve burun konisi yoluyla 40/60% ve% 25 /% 75,% oksijen / azot içinde çözünmüş izofluran% 2 ile anestezi korumak. Doğru anesthetization onaylamak için ayak tutam pedal çekme refleksi kaldırılması seviyesine anestezi derinliğini ayarlayın.
- Anahtarı üzerinde bakım için intravenöz anestezi
- alkollü bir bezle kuyruk hazırlayın. IV anestezi (Şekil 1A) geçiş için 24 ayar venöz kateter ile yanal kuyruk ven kateter. Yük propofol intravenöz (1 mg / [kg min] 10 dakikada, 10 mg / ml emülsiyon kullanılarak) hayvanlara. Propofol yükleme başladıktan sonra izofluran 5 dakika durdurun.
- Bir önceki çalışmada 16 gibi deney boyunca 700 ug / (kg · dakika) - 500 infüzyon hızında propofol sedasyon koruyun. Bir burun konisi yoluyla 0,8 L / dk oksijen Supplement.
NOT: propofol ile anestezi inhal kortikal eksitabilite potansiyel bastırılmasını azaltmaktırtirme ajan 17-19. Bununla birlikte, anestezinin TMU deneylerde zorunlu değildir ve uyandı hayvanlar da kullanılabilir. Anestezi yöntemleri araştırma hipotezleri göz önüne alınarak karar verilmelidir. - anestezi altında iken kuruluğunu önlemek için gözleri veteriner merhem kullanın.
- Manyetik stimülasyon (section2 bakınız) iv anestezi tam geçişten sonra 10 dakika uygulayın.
- Düzeltme Koşulları
- kurtarma aşamasında vital bulguları izleyin. sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar sahipsiz hayvan bırakmayın. Bir hayvan ameliyatı ise tamamen iyileşene kadar, diğer hayvanların şirkete geri değil.
NOT: Bir hastalık modeli için ameliyat yapılırsa, ameliyat sonrası ağrı yönetimi gereklidir. Ancak, ağrı yönetimi bu rTMU deney için gerekli değildir.
- kurtarma aşamasında vital bulguları izleyin. sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar sahipsiz hayvan bırakmayın. Bir hayvan ameliyatı ise tamamen iyileşene kadar, diğer hayvanların şirkete geri değil.
2. Transkraniyal Manyetik Uyarım
- Stimülatörü ve bobin
- 25 mm şekil-8 bobin aracılığıyla bifazik uyaranlar sunan tekrarlayan stimülatörü kullanılarak uyarılmasını uygulayın. 0.5 cm'lik biauricular hattında vertexe yanal bobin merkezini bulun ve yere coil 45 ° angulate.
NOT: bobin maksimal manyetik alan şiddeti, manyetik bobin yerleşik bir tutucuya sıkıca monte edilir 4,0 T. olduğunu.
- 25 mm şekil-8 bobin aracılığıyla bifazik uyaranlar sunan tekrarlayan stimülatörü kullanılarak uyarılmasını uygulayın. 0.5 cm'lik biauricular hattında vertexe yanal bobin merkezini bulun ve yere coil 45 ° angulate.
- motor eşik
- bobin merkezi ile, sıcak nokta motor eşik (MT) belirlemek 0,5 cm biauricular satırda ve calvaria üzerine yüzey düz ile tepe lateral konumlandırılmış. Bu bir önceki çalışmada 20 kullanılan aynı yöntemdir.
NOT: 10 ardışık uyaranlarla kontralateral forepaw üzerinde 5 ya da daha fazla aşikar kasılması asgari uyaran yoğunluğu olarak MT tanımlayın. stimülasyon öncelikle tek taraflı uyarılmasını sağlayın kontralateral kas kasılması neden olup olmadığını kontrol edin. - rTMS'nin uygulanması
- Derin anestezi stabilize edildikten sonra rTMS 10 dakika uygulayın. araştırma soruları bağlı serebral korteks seçilen hedef rTMS yerinde bobin merkezi yerleştirin. Ardından, bobin merkezi ve stimülasyon noktasında kafatası yüzeyi arasındaki doğrudan temas sağlamak için bobin yatırın.
NOT: Örneğin, yere angulate bobin 45 ° kontralateral korteks (Şekil 1B ve 1C) üzerindeki rTMS'nin potansiyel doğrudan etkisi en aza indirmek için. - hemisfer 20 dk rTMS'nin bir oturuma hayvanları Konu. Yazılım konsolunu kullanarak, düşük frekanslı (1 Hz), yüksek frekanslı (20 Hz), ya da sahte stimülasyon protokolü ile shamı sunmak ve 100 uyarım yoğunluğunu ayarlayın - MT 110%.
- dinlenmeden 1 Hz uyarımı gerçekleştirin. yazılım konsol girişi "20" dakika) için "1200" çekim kullanma. 20 Hz uyarılması için, 28 takip stimülasyon 2 sn yapmakgeri kalan san. yazılım konsol girişi "20" dakika "1600" çekim kullanma.
- Plasebo uyarılması için, calvaria dik bobini (90 ° dönme) yatırın ve baş yüzey (Şekil 1D) 2 cm arayla bobin kenarı yerleştirin. Ana aparat sıkıca rulo tutucu Fix; Deney sırasında elle bobin tutmaya gerek yoktur.
NOT: akustik ve diğer non-spesifik etkileri telafi etmek için, farklı sahte protokolleri farklı stimülasyon protokolleri için kullanılmalıdır. Örneğin, 1-Hz Sham stimülasyon 1 Hz TMU deneyler için de kullanılabilir.
- Derin anestezi stabilize edildikten sonra rTMS 10 dakika uygulayın. araştırma soruları bağlı serebral korteks seçilen hedef rTMS yerinde bobin merkezi yerleştirin. Ardından, bobin merkezi ve stimülasyon noktasında kafatası yüzeyi arasındaki doğrudan temas sağlamak için bobin yatırın.
- bobin soğutma
- 1- ve 20-Hz stimülasyon frekansları (Şekil 2) 'den fazla 20 dakika tekrarlayan manyetik stimülasyon etkinleştirmek için bir su soğutma sistemi kullanın. bobin veya stimülatör sıcaklığı izlenir olmamasına rağmen, aşırı ısınmayı önlemek için, deney sırasında bobinin tüm uzunluğu çevreleyen buzlu su dolaşır.
Not: Ticari olarak mevcut bulunan soğutuldu sıçan bobinler de kullanılabilir. - Mümkünse, rTMS makinenin ısıtma göstergesi görüntüleyerek bobin sıcaklığını izlemek. NOT: rTMS stimülasyon ile ilgili hiçbir olumsuz sonuçları vardı. Metal kulak kimlik etiketleri uyarıcı bobin yakın kullanılması durumunda potansiyel bir yanık riski, ancak var.
- 1- ve 20-Hz stimülasyon frekansları (Şekil 2) 'den fazla 20 dakika tekrarlayan manyetik stimülasyon etkinleştirmek için bir su soğutma sistemi kullanın. bobin veya stimülatör sıcaklığı izlenir olmamasına rağmen, aşırı ısınmayı önlemek için, deney sırasında bobinin tüm uzunluğu çevreleyen buzlu su dolaşır.
3. Mikro Pozitron Emisyon Tomografisi
- Hayvan hazırlanması
- bakım (bkz: adım 1.2.1 ve 1.3.1) için indüksiyon ve iv anestezi inhalasyon anestezi yapıyoruz. MT 100-110% bir stimülasyon yoğunluğu, 10 dakika boyunca bir hayvana 1 Hz shamı uygulanır.
- Beş dakika TMU uyarımı bittikten sonra, damar içine, bir kuyruk damarı kateteri kullanılarak serum fizyolojik 0.5 ml içinde çözüldü 2- [F-18] floro-deoksiglukoz (18 FDG) 1 mCi enjekte edilir. 18 FDG tutulumu için 30 dakika bekleyin. NOT: Tüm mikro-PE sırasında anestezi altında sıçan yerleştirinT deneyi.
- Görüntü analizi
- stimülasyon unilateralite teyit beyin görüntüleme için bir PET tarayıcı kullanın. 3-D iteratif bir algoritma ile resimleri yeniden. RTMU tarafından uyarılan metabolizma değişiklikleri değerlendirmek için, enine beyin bölümlerinin 21 görüntüleri ilgi (ROI) bölgelerini belirlemek.
- Ötenazi
- Mikro-PET görüntüleme yaptıktan sonra, sıçanlar derin anestezi iken karbondioksit ile doldurulmuş bir odasında sıçan euthanize.
4. mRNA Mikroarray
- Ötenazi
- Neden ve% 5 ve sırasıyla bir oda ve burun konisi yoluyla 40/60% ve% 25 /% 75,% oksijen / azot içinde çözünmüş izofluran% 2 ile anestezi korumak. decapitated önce ayak tutam pedal çekme refleksi kaldırılması seviyesine derinden uyutmak.
- 1-Hz rTMS'nin 1 oturumdan sonra ötenazi 5 dakika sıçan başını kesmek.
- doku hasat
- Katlanmış kağıt havlu, kemik rongeur, microscissors, büyük cerrahi makas, bir microforcep bir No 10 veya 11 bisturi, buz dolu bir kapaklı 10 cm'lik cam petri dahil olmak üzere, kullanım için malzeme ve cerrahi aletler Lay ve 1.5 ml tüpler. karkas imhası için plastik bir torba hazırlayın.
- kafatası anterioposteriorly bir orta hat cilt kesi olun. Açık açık cerrahi makas ile yumuşak doku ve çevresindeki kasları incelemek ve kemik rongeur kullanarak kafatası kemik parçası kaldırın. Hızla kafatası dikkatlice taze beyin teşrih. Sonra, microforceps ve Microscissors kullanarak buz üzerinde yatıyordu. buz soğukluğunda, normal tuzlu su içinde beyin dokusu durulayın.
- Hemen kuru buz beyin transferi ve daha sonra daha sonra işlenene kadar bir tüp -80 ° C'de saklayın.
- hasattan önce beyin dokusunu çözülme.
- Beyin dorsal tarafı yukarı bakacak şekilde yerleştirin ve st beyin dokusu hasatmicroforceps ve Microscissors kullanarak buz üzerinde (primer motor kortekste sıcak nokta etrafında) serebral korteks imulated. 1.5 ml bir tüp içinde toplanmıştır doku koyun.
- RNA hazırlanması
- Lizis reaktifi 22 kullanılarak doku homojenatlarında toplam RNA ayıklayın. DNaz sindirim ve temizlik prosedürleri ile süreç. RNA örnekleri ve alikotları sayısal olarak ve kullanılana kadar -80 ° C'de saklayın.
- Kalite kontrolü için, 260 OD oranı, denatüre edici jel elektroforezi RNA saflığı ve bütünlüğü değerlendirilmesi: 280, ve ticari olarak temin edilebilen analizöründe analiz eder.
- Etiketleme ve arıtma
- Yükseltmek ve biotinlenmiş cRNA elde etmek için piyasada mevcut olan RNA amplifikasyon kiti kullanılarak toplam RNA arındırmak. Kısaca, ters-transkribe bir T7 oligo (dT) primeri kullanılarak cDNA'ya toplam RNA 550 ng. Sentez ve in vitro ikinci iplikli cDNA uyarlamak ve daha sonra biyotin-NTP ile etiketleyin.
- pur sonraification, bir spektrofotometre kullanılarak cDNA ölçmek.
- Melezleme ve veri ihracat 23
- mRNA ekspresyon analizi için sentezleme beadchip kullanın. 58 ° C 'de, 18 saat - 16, her bir sıçan-12 ekspresyonu boncuk dizisine etiketlenmiş 750-ng cDNA numunesini melezleşme. streptavidin Cy3 kullanılarak dizi sinyal algılama yürütmek.
- Konfokal tarayıcı ile tarama diziler. piyasada bulunan bir yazılım kullanılarak dizi veri ihracat işleme ve analizi yapın.
- bobin merkezi ile, sıcak nokta motor eşik (MT) belirlemek 0,5 cm biauricular satırda ve calvaria üzerine yüzey düz ile tepe lateral konumlandırılmış. Bu bir önceki çalışmada 20 kullanılan aynı yöntemdir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Onbeş 8 haftalık erkek Sprague-Dawley sıçanları MT tayini ayrı bir arası güvenilirlik analizi için kullanıldı. kas seğirmesi palpe kullanarak, MTS iki bağımsız araştırmacı tarafından, tüm sıçanlarda elde sırasıyla 33.00 ± 4.21% maksimal stimülatör çıkışı (% MSO) ve 33.93 ± 0.88,% MSO olarak ölçülmüştür. Bland-Altman önyargı -0,93 oldu ve anlaşmanın% 95 limitleri 7.26% ile -9.13 idi.
(Plasebo rTMU grubunda, n = 1 Hz rTMS'nin içinde 4 ve n = 2), altı 8 haftalık fareler üzerinde mikro PET deneyde, ROI 18F-FDG alımı ortalama olarak hesaplandı aynı görüntülerde ipsilateral ve kontralateral serebral korteks hem de kalibrasyon sonrasında nCi / cc. karşı alanda radyoaktivite aynı taraf bölgesinde elde edilen verileri normalleştirmek için bir referans olarak kullanılmıştır, ve ayırıcı alım oranı (DUR) hesaplandı.Birbirini izleyen üç enine görüntülerden elde edilen ortalama durs sıçanlarda durs elde etmek üzere ortalaması alınmıştır. Bu bir önceki çalışmada kullanılan aynı metodoloji 21. 18 FDG-PET görüntüleri rTMS'nin unilateralite destekleyen, (Şekil 3) 1-Hz grubunda uyarılmış sol kortikal alanda glikoz metabolizmasında bir odak artış gösterdi.
mRNA mikrodizi çalışmada, melezleştirme ve genel çip performansı kaliteli iç kalite kontrol denetimleri ve ham taranan verilerin hem görsel inceleme ile takip edilmiştir. Dizi verileri, en azından% 50 örneklerinde (sinyal-gürültü oranı benzer) <0.05 algılama s değerine göre filtre edildi (daha yüksek bir sinyal değeri <0.05 bir algılama p değeri elde etmek için gerekli olan). Seçilen gen sinyal değeri logaritma tarafından oyuna ve bir quantile yöntem kullanılarak normalize edildi. ifade dekar istatistiksel anlamlılıkta Mann-Whitney U testi ile belirlenen ve boş hipotez hiçbir fark 1-Hz rTMS'nin arasında var olduğunu hangi değişikliği, kat (n = 4) ve sahte grupları (n = 4). yanlış keşif oranı Benjamini-Hochberg algoritmasını kullanarak p değerini ayarlayarak kontrol altına alındı. normalleşme ve filtreleme sonra, mRNA'lar önemli diferansiyel ifadeleri gösteren (| katlama değişikliği | 1.2, p <0.05) seçildi. Sonuç olarak, acil erken genlerin ekspresyon düzeyleri yukarı regüle Arc JunB ifadeleri ve Egr2 genlerinin (Şekil 4A) ile, sham grubuna göre daha rTMU grubunda anlamlı olarak yüksek bulundu.
Buna ek olarak, (1-Hz, n = 5 olarak ve 20 Hz grubu) 20 dk rTMU 5 ardışık gün sonra uyarılmış ve karşı kortekste BDNF mRNA ekspresyonu ölçüldü. 1-Hz uyarılmasından sonra, BDNF mRNA ifadesi anlamlı highe oldukarşı bir (Şekil 4B) daha uyarılmış kortekste R. Bu diferansiyel shamı kaynaklı uyarılmış ve kontralateral serebral korteks değişiklikleri saptandı.
Şekil 1. Deneysel ayarlar. (A), bir damar içi katater yanal kuyruk damarı (ok) eklenir ve burunluk bir anahtar-intravenöz propofol sonrası oksijen ek hem de izofluran ile anestezi için kullanılır. (B rTMU. (C) dorsal posterior görüntüleme sırasında) dorsal anterolateral görünümü. Bir figure-of-8 bobin yüzeyi kontralateral korteks potansiyel doğrudan uyarılması en aza indirmek için yere 45 ° açısı mükemmeldir edilir. (D) sahte rTMS'nin şematik bir gösterimi. bobin dik 2 cm uzağa yerleştirilir ve hareket ettirildiğinde (90 ° dönme)calvaria için. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 2. Soğutma Sistemi bobin kablosu enwrapping soğutma sistemi bakır teller üretilen ısıyı soğutmak için yeterli olduğu gibi motor. Bobinin bakır teller üzerinde buz ambalaj, gerekli değildir bir su sirkülasyon pompası kullanır. bobinin yüzeyi buzlu su ile direkt temas halinde değildir. Soğutma sistemi stimülasyon seansları sırasında aktiftir.
Şekil 3. Pozitron Emisyon Tomografisi (PET) Görüntü. (A) mikro-PET görüntülerinin koronal bölümlerikullanılarak elde edilen, bir sıçan 2- [F-18] floro-deoksiglükoz uyarılmış korteksinde arttığı yerel glukoz metabolizması gösteren sonra 1 Hz TMU MT (oklar) 100% oranında 10 dakika süre ile. (B) FDG alımı oranı 1-Hz uyarılmış / kontralateral korteks (n = 4) ve sahte rTMS grubu (n = 2). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 4. Hemen Erken Genlerin mRNA Mikroarray ve BDNF. (A) Ark, JunB ve Egr2 farklı olarak, ifade edildi mikrodizisi üzerinde tespit edilmiştir kat değişikliği ile sipariş 1-Hz rTMS'nin 1 seansından sonra 5 dakika aldı. genlerin ekspresyon seviyeleri (n = 4) tha rTMU grubunda anlamlı derecede yüksek bulunduregüle Ark, JunB ve Egr2 genlerinin ifadeleriyle n Sham grubunda (n = 4) (p <Mann-Whitney U testi ile 0.05). (B) 20 dakika 1-Hz 5 ardışık gün sonra rTMU, BDNF mRNA ifadesi kontralateral tarafa kıyasla uyarılan kortekste anlamlı derecede yüksek bulundu (* p <0.05, Wilcoxon signed-rank testi). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu çalışmanın temel amacı tek taraflı rTMS'nin bir hayvan modeli tanıtmak oldu. tek taraflı uyarım, insan rTMS araştırmanın en temel özelliklerinden biri olmakla birlikte, birçok çalışmada küçük hayvanlar bunu kabul değil. 112.5 ve% 133.3,% MT ile uyarılması aynı taraftaki hem de karşı taraftaki MEP'ler üretilen ise Ancak Rotenberg ve ark., 15, 20 mm'lik bir dış çapa sahip bir lob şekil-8 bobin kullanılarak% 100 MT stimülasyonu ile karşı MEP'ler kaydedildi. Büyük kaynaklı elektrik alanı kontralateral yarımkürede etkileyebilir çünkü bu olabilir. Çalışmamız, bobin daha yanal hareket ve tek taraflı stimülasyon vurgulamak için eğerek bu önceki çalışma 15,24 bir uzantısıdır. Biz mikro-PET rTMS'nin sonra uyarılan serebral korteks glikoz metabolizmasının yerel bir artış (Şekil 3) ortaya doğruladı çünkü bu çalışmanın birincil amacı elde edildi.
jove_content "> Konum ve bobinin açılanma Bu deneyde kritik adımlar vardır. Tek taraflı uyarım rTMS'nin merkezini koyarak mümkün bobini 1 cm biauricular hattında vertexe yanal ve toprağa bobin 45 ° angulating. stimülasyon Site araştırmacılar rTMU hedeflemek istediğiniz durumuna bağlı olarak primer motor korteks (M1) farklı olabilir. örneğin, depresyon iyileştirmek için, dorsolateral prefrontal korteks (DLPFK) rTMS ile uyarılmış, fakat motor eşik, hangi Ayrıca M1 ölçülür, hatta DLPFK rTMS'nin için stimülasyon yoğunluğunu belirleyen Aynı şekilde, hotspot -. 0.5 cm'lik biauricular hattında vertexe yanal - Bu çalışmada, motor eşiğini belirlemek için kullanılmıştır daha lateral korteksi -. 1 cm köşe yanal - kasıtlı stimülasyon unilateralite sağlamak ve TMU kaynaklı moleküler değişiklikleri araştırmak üzere seçildi. Fare beyninde yol açtığı elektrik alanındaki bir önceki sonlu elemanlar modelleme çalışmasında doku içinde manyetik alan şiddeti, gelince ve_content ">, tarafından uyarılan elektrik alan MSO V yaklaşık 150 ulaşmıştır şekil-8 bobin% 75 70 mm beyin yüzeyinde ve kortekste / m. elektrik alan şiddeti mesafesi arttıkça daha büyük, 100 V / m gücü ile maksimum derinlik gösteren önemli ölçüde düştü 70 mm şekil-8 bobin 25 sadece 1.9 mm idi. başka bir sıçan çalışma, 10 mm derinlikte uyarılmış elektrik alan şiddeti beyin yüzeyinde 26 bunun% 25 düşmüştür. İlginç bir şekilde, yarım güç bölgesi (HPR) kadar geniş olduğunu ~ 7 x 7 mm (0.51 cm 2) bile bir 25 olarak mm şekil-8 bobin 25 kullanılmıştır. beton numaralar 70 mm şekil-8 bobin verilmemiştir olmasına rağmen, Salvador ve Miranda biz istedik bu yana HPR 70 mm bobin için. 25 mm bobin daha büyük olduğunu yorumladı kaplamasını HPR bilmekkontralateral hemisfer, biz 1 cm orta hatta yanal bir nokta seçildi. Devirme bobin merkezi ve stimülasyon noktasında kafatası yüzeyi arasındaki doğrudan temas sağlamak için kaçınılmazdı.Anestezi potansiyel nöronal uyarılabilirliği, glukoz metabolizmasını ve gen ifadesini bastırmak olabilir. Haghighi ve diğ. sıçanlarda 17 kaydedilen% 0,5 anlamlı depresif elektrik transkranial milletvekillerinin konsantrasyonu o izofluran saptandı. Öte yandan, AP üyeleri genlikleri sıçanlarda 18 büyük kalan, 40 mg / [kg-saat] gibi yüksek propofol infüzyonu sırasında korunmuştur. Bir insan bir çalışmada, herhangi bir bileşik kas aksiyon potansiyelleri (BKAP) izofluran anestezisi sırasında tespit edildi. Ancak, 333 Hz, dört darbe manyetik stimülasyon hastaların% 75'inde hipotenar kasında CMAP uyarılmış ve propofol anestezisi 19 sırasında hastaların% 65'inde tibialis anterior kas içinde. uyandı hayvanları kullanarak phys daha iyi bir seçim olabilirmalarla yönleri, ancak rTMU sırasında dizginlemek için kolay değildir ve stresli koşullar yatkındır.
sorun giderme gibi bir su sirkülasyon pompası kullanılan basit bir soğutucu bile 20 Hz stimülasyon frekansta fazla 20 dakika stimülasyon süresini uzatmak sağladı. insan denekler için rTMS protokollerinde gibi birçok uyaranları sağlayan, çünkü bu önemlidir. sadece bir el buz soğukluğunda su yastığı Şekil-8 bobin soğutma fazla 20 dakika uyarılmasını sağlamak için yeterli değildi. Küçük hayvanlarda uzun rTMS süreli rTMS'nin moleküler mekanizmaları derinlemesine soruşturma fırsat sağlayacaktır. Ticari olarak mevcut soğutmalı sıçan bobinleri makul alternatifler olacaktır.
Bu deneyde bir çok sınırlamalar vardı. İlk olarak, sadece iki fazlı pals kullandığımız rTMU makinesinin bir sınırlama olduğu, kullanılabilir. Çeşitli bakliyat ve dalga etkisini araştıran gelecekteki çalışmalar ihtiyaç duyulacaktır.İkincisi, biz palpasyon motor eşiğini belirlemek için pragmatik bir yaklaşım benimsemiştir. Bu yöntem, doğruluk bakımından EMG teknikleri aşağı olsa da, bir çok araştırma hipotez kolaylıkla üretilebilir ve uygulanabilir. Bir araştırmacı birincil amacı TMU ile indüklenen gen veya protein ifadesinde primer motor korteks ve bitişik subcortices arasındaki farkları araştırmaktır Örneğin, motor eşik daha hassas belirlenmesi gerekli olacaktır. Bir araştırmacı Ancak, hedef doku ve bobin arasındaki mesafe ve açı bobin hareketi sırasında biraz farklı çünkü, rTMS kaynaklı dorsolateral prefrontal korteks dokusunda gen ekspresyon profillerini, mevcut pragmatik yaklaşım yeterli olabilir analiz etmek istedi M1 DLPFK alanına. başarılı sıçan beyninin tek taraflı yarımkürede shamı uygulanan rağmen Üçüncüsü, yine uyarım insan araştırma rTMS'nin gibi fokal değildir. kaynaklı güçlü elektrik fifare beyni yüzeyinin en az 10 cm2 0.5 cm2 ~ arasında Eld 2 27 inanıyoruz. Bununla birlikte, burada sunulan bir model ortaya çıkması için kullanılabileceğini insan hemisferik yüzeyi ~ 2,500 cm daha nispeten daha yaygın görülmektedir etkisi arası hemisferik farkın analizi izin vererek rTMS'nin moleküler mekanizmalar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Homeothermic blanket with a rectal probe | Harvard apparatus | 507222F | |
| Isoflurane (Forane sol.) | Choongwae | ||
| Propofol (Provive Inj. 1% 20 ml) | Claris Lifesciences | ||
| Repetitive magnetic stimulator (Magstim Rapid2) | Magstim Company Ltd | ||
| 25 mm figure-of-8 coil | Magstim Company Ltd | 1165-00 | |
| PET-CT | GE Healthcare | ||
| QIAzol Lysis Reagent | Qiagen | (US Patent No. 5,346,994) | |
| RNeasy Lipid Tissue Mini Kit | Qiagen | 74804 | |
| RNeasy Mini Spin Columns | Qiagen | (Mat No. 1011708) | |
| Agilent 2100 Bioanalyzer | Agilent Technologies | ||
| Ambion Illumina RNA amplification kit | Ambion | ||
| Nanodrop Spectrophotometer | NanoDrop | ND-1000 | |
| Illumina RatRef-12 Expression BeadChip | Illumina, Inc. | ||
| Amersham fluorolink streptavidin-Cy3 | GE Healthcare Bio-Sciences |
References
- Lefaucheur, J. P., et al. Neurogenic pain relief by repetitive transcranial magnetic cortical stimulation depends on the origin and the site of pain. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 75 (4), 612-616 (2004).
- Hirayama, A., et al. Reduction of intractable deafferentation pain by navigation-guided repetitive transcranial magnetic stimulation of the primary motor cortex. Pain. 122 (1-2), 22-27 (2006).
- O'Reardon, J. P., et al. Efficacy and safety of transcranial magnetic stimulation in the acute treatment of major depression: a multisite randomized controlled trial. Biol Psychiatry. 62 (11), 1208-1216 (2007).
- Brighina, F., et al. Facilitatory effects of 1 Hz rTMS in motor cortex of patients affected by migraine with aura. Exp Brain Res. 161 (1), 34-38 (2005).
- Lefaucheur, J. P. Stroke recovery can be enhanced by using repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS). Neurophysiol Clin. 36 (3), 105-115 (2006).
- Khedr, E. M., Ahmed, M. A., Fathy, N., Rothwell, J. C. Therapeutic trial of repetitive transcranial magnetic stimulation after acute ischemic stroke. Neurology. 65 (3), 466-468 (2005).
- Fregni, F., et al. A sham-controlled trial of a 5-day course of repetitive transcranial magnetic stimulation of the unaffected hemisphere in stroke patients. Stroke. 37 (8), 2115-2122 (2006).
- Pascual-Leone, A., Valls-Sole, J., Wassermann, E. M., Hallett, M. Responses to rapid-rate transcranial magnetic stimulation of the human motor cortex. Brain. 117 (4), 847-858 (1994).
- Ridding, M. C., Rothwell, J. C. Is there a future for therapeutic use of transcranial magnetic stimulation). Nat Rev Neurosci. 8 (7), 559-567 (2007).
- Valero-Cabre, A., Payne, B. R., Pascual-Leone, A. Opposite impact on 14C-2-deoxyglucose brain metabolism following patterns of high and low frequency repetitive transcranial magnetic stimulation in the posterior parietal cortex. Exp Brain Res. 176 (4), 603-615 (2007).
- Di Lazzaro, V., et al. The physiological basis of the effects of intermittent theta burst stimulation of the human motor cortex. J Physiol. 586 (16), 3871-3879 (2008).
- Post, A., Keck, M. E. Transcranial magnetic stimulation as a therapeutic tool in psychiatry: what do we know about the neurobiological mechanisms. J Psychiatr Res. 35 (4), 193-215 (2001).
- Muller, P. A., Dhamne, S. C., Vahabzadeh-Hagh, A. M., Pascual-Leone, A., Jensen, F. E., Rotenberg, A. Suppression of motor cortical excitability in anesthetized rats by low frequency repetitive transcranial magnetic stimulation. PLoS One. 9 (3), 91065 (2014).
- Funke, K., Benali, A. Modulation of cortical inhibition by rTMS - findings obtained from animal models. J Physiol. 589 (18), 4423-4435 (2011).
- Rotenberg, A., et al. Lateralization of forelimb motor evoked potentials by transcranial magnetic stimulation in rats. Clin Neurophysiol. 121 (1), 104-108 (2010).
- Beom, J., Kim, W., Han, T. R., Seo, K. S., Oh, B. M. Concurrent use of granulocyte-colony stimulating factor with repetitive transcranial magnetic stimulation did not enhance recovery of function in the early subacute stroke in rats. Neurol Sci. 36 (5), 771-777 (2015).
- Haghighi, S. S., Green, K. D., Oro, J. J., Drake, R. K., Kracke, G. R. Depressive effect of isoflurane anesthesia on motor evoked potentials. Neurosurgery. 26, 993-997 (1990).
- Fishback, A. S., Shields, C. B., Linden, R. D., Zhang, Y. P., Burke, D. The effects of propofol on rat transcranial magnetic motor evoked potentials. Neurosurgery. 37 (5), 969-974 (1995).
- Rohde, V., Krombach, G. A., Baumert, J. H., Kreitschmann-Andermahr, I., Weinzierl, M., Gilsbach, J. M. Measurement of motor evoked potentials following repetitive magnetic motor cortex stimulation during isoflurane or propofol anaesthesia. Br J Anaesth. 91 (4), 487-492 (2003).
- Lee, S. A., Oh, B. M., Kim, S. J., Paik, N. J. The molecular evidence of neural plasticity induced by cerebellar repetitive transcranial magnetic stimulation in the rat brain: a preliminary report. Neurosci Lett. 575, 47-52 (2014).
- Fu, Y. K., et al. Imaging of regional metabolic activity by (18)F-FDG/PET in rats with transient cerebral ischemia. Appl Radiat Isot. 67 (18), 1743-1747 (2009).
- Silveyra, P., Catalano, P. N., Lux-Lantos, V., Libertun, C. Impact of proestrous milieu on expression of orexin receptors and prepro-orexin in rat hypothalamus and hypophysis: actions of Cetrorelix and Nembutal. Am J Physiol Endocrinol Metab. 292 (3), 820-828 (2007).
- Zidek, N., Hellmann, J., Kramer, P. J., Hewitt, P. G. Acute hepatotoxicity: a predictive model based on focused illumina microarrays. Toxicol Sci. 99 (1), 289-302 (2007).
- Hsieh, T. H., Dhamne, S. C., Chen, J. J., Pascual-Leone, A., Jensen, F. E., Rotenberg, A. A new measure of cortical inhibition by mechanomyography and paired-pulse transcranial magnetic stimulation in unanesthetized rats. J Neurophysiol. 107 (3), 966-972 (2012).
- Salvador, R., Miranda, P. C. Transcranial magnetic stimulation of small animals: a modeling study of the influence of coil geometry, size and orientation. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2009, 674-677 (2009).
- Parthoens, J., Verhaeghe, J., Servaes, S., Miranda, A., Stroobants, S., Staelens, S. Performance Characterization of an Actively Cooled Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation Coil for the Rat. Neuromodulation. , (2016).
- Toro, R., et al. Brain size and folding of the human cerebral cortex. Cereb Cortex. 18 (10), 2352-2357 (2008).
