Transkranielle elektrische Stimulation des motorischen Kortex bei einer wachen Ratte

Beginnen wir mit einer betäubten Ratte mit Schrauben, in deren Schädel Schrauben eingelassen sind.

Die Ratte hat eine in den Brustkorb implantierte Gegenelektrode mit einem subkutan getunnelten Kabel, das um eine der in den Schädel eingebetteten Schrauben befestigt ist.

Löten Sie das Kabel an einen Stecker.

Kleben Sie eine transkranielle elektrische Hirnstimulations- oder tES-Elektrodenbuchse auf den Schädel oberhalb des motorischen Kortex.

Versiegeln Sie die Baugruppe mit Klebstoff und befestigen Sie sie dann mit Zahnzement.

Positionieren Sie die Haut neu und lassen Sie die Ratte sich erholen.

Füllen Sie die Steckdose mit Kochsalzlösung.

Schrauben Sie die tES-Elektrodenkappe mit der Stimulationselektrode fest.

Schließen Sie ein Stimulationsgerät an die Anschlüsse an.

Setzen Sie die Ratte in einen Käfig, der freie Bewegung ermöglicht.

Initiieren Sie die anodale Stimulation, um ein elektrisches Feld im motorischen Kortex zu erzeugen, das die spannungsgesteuerte Öffnung des Ionenkanals, den positiven Ioneneinstrom und die Depolarisation der Neuronen ermöglicht.

Dies erhöht die synaptische Aktivität und löst die ATP-Freisetzung aus, die Mikroglia aktiviert, die für die Immunantwort entscheidend sind.

Die Aktivierung von Neuronen und Mikroglia unterstreicht das neurotherapeutische Potenzial von tES.

Beginnen Sie damit, das Periost, das Bindegewebe am Schädel, zu den Seiten mit dem Skalpell abzukratzen und mit Wattestäbchen gründlich abzuwischen. Fixieren Sie das Bindegewebe an den vier Ecken des Schnitts mit Bulldoggenklemmen und lassen Sie sie seitlich hängen, um das Operationsfeld offen zu halten.

Tragen Sie anschließend 0,9% Kochsalzlösung auf, um die Knochenoberfläche und das Gewebe mit Wattestäbchen zu reinigen. Reinigen Sie anschließend die Knochenoberfläche mit 3% Wasserstoffperoxid. Verwenden Sie ein Wattestäbchen, um alle Rückstände des Periosts zu entfernen, sobald sie sichtbar werden. Da Befestigungsschrauben die Haftung des Setups verbessern, wählen Sie einen Bohrer, der zur Schraubengröße passt. Platzieren Sie zwei Bohrlöcher auf zwei verschiedenen Knochenplatten, indem Sie mit einer Handbohrmaschine vorbohren und dann mit dem Knochenbohrer leichten vertikalen Druck ausüben.

Im Falle einer implantierten Gegenelektrode, wie in diesem Video gezeigt, bohren Sie ein drittes Loch im rechten hinteren Parietalknochen für die zukünftige Fixierung des getunnelten Kabels. Setzen Sie die Kunststoffschrauben in die Fräslöcher ein und schrauben Sie so lange, bis die erste Reibung zu spüren ist. Führen Sie dann drei weitere 180-Grad-Schraubendrehungen durch.

Verwenden Sie eine Pinzette, um die Stabilität der Schraube zu überprüfen, und fügen Sie 1 weitere Umdrehung hinzu, wenn sie nicht fest genug ist. Schalten Sie den Lötkolben ein und heizen Sie ihn ca. 5 Minuten lang vor. Wickeln Sie das aus dem Gewebetunnel austretende Kabel okzipital um die rechte Scheitelschraube und schneiden Sie es dann durch, wobei Sie etwa 1 Zentimeter Kabel hinter der Wicklung lassen.

Entfernen Sie vorsichtig mit einem Skalpell die Isolierung am Ende des Kabels, befestigen Sie dann das aufgewickelte Kabel mit Cyanoacrylkleber an der Schraube und dem Knochen. Tragen Sie anschließend eine kleine Menge des bleifreien Zinnlots auf den Steckverbinder und auf die blanken Drähte des Gegenelektrodenkabels auf und verbinden Sie beide, indem Sie beide vorsortierten Teile kurz zusammendrücken, während Sie die Lötspitze berühren, bis das Zinnlot schmilzt.

Entfernen Sie die Lötspitze sofort, um eine übermäßige Metallerwärmung des Kabels mit anschließender Gewebebeschädigung zu vermeiden. Verwenden Sie zur Stimulation des motorischen Kortex eine Steckdose mit einem Durchmesser von 4 Millimetern. Nehmen Sie die maßgefertigte tES-Elektrodenhülse mit gebogener Pinzette mit gezackter Spitze und tragen Sie eine dünne Schicht Cyanoacrylkleber auf den unteren Rand der Steckdose auf.

Der innere mediale Rand der Alveole sollte direkt an der sagittalen Naht enden, und der kaudale Innenrand sollte auf Höhe des Bregmas enden. Drücken Sie dann die Pfanne kurz auf den Knochen, bis der Kleber aushärtet. Und stellen Sie mit einer Lampe sicher, dass der Knochen im Bereich der Pfanne keinen reflektierenden Kleber aufweist.

Nachdem die Alveole an Ort und Stelle ist und der zukünftige Stimulationsbereich frei von Klebstoff ist, versiegeln Sie den lateralen Rand der Alveole zum benachbarten Gewebe mit einem kleinen Tropfen Cyanoacrylkleber, um eine Flüssigkeitsbrücke zu vermeiden, die zu einem Verschieben des Stroms an dieser Stelle führen könnte. Anschließend alle Schrauben mit Cyanoacrylatkleber abdecken.

Mischen Sie als Nächstes den Zweikomponenten-Zahnacrylzement in einem kleinen Silikonröhrchen oder Glas. Sobald es zähflüssig wird, tragen Sie es mit einem Zahnspatel auf, um die verbleibenden Ränder der Pfanne zum Knochen hin zu versiegeln. Zum Schluss bedecken Sie die gesamten Schädelschrauben, das Gegenelektrodenkabel und bis zu einem Drittel der Pfanne mit Zahnacrylzement. Nachdem der gesamte Knochen bedeckt und der Zement ausgehärtet ist, entfernen Sie die Bulldoggenklammern und positionieren Sie die Haut neu.

Füllen Sie zunächst die Hälfte der tES-Elektrodenfassung mit 0,9 % Kochsalzlösung und entfernen Sie die Luftblasen. Überprüfen Sie vor kathodalen tDCS-Sitzungen die Chlorierung. Und wenn nötig, chlorieren Sie die Silber-Silberchlorid-Elektrode erneut. Entfernen Sie vor anodalen tDCS-Sitzungen mögliche überschüssige Silberchloridablagerungen von früheren Stimulationen mit Schleifpapier, um eine gute Leitfähigkeit während der Stimulation zu ermöglichen. Schrauben Sie dann die tES-Elektrodenkappe ein.

Verbinden Sie die Kabel mit den beiden Anschlüssen am Kopf. Setzen Sie dann das Nagetier in den Versuchskäfig, wobei die Kabel mit einem Drehgelenk über dem Käfig verbunden sind, das eine freie Bewegung ermöglicht. Schalten Sie den Stimulator ein und passen Sie die Stimulationsparameter an. Trennen Sie abschließend nach dem Ende der Stimulation die Kabel, schrauben Sie die Elektrodenkappe am Kopf ab und reinigen und trocknen Sie die Steckdose mit einem Wattestäbchen.