Vagusnervstimulation als Instrument zur Plastizität in Pathways Relevant für Extinction Learning herbei

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die Auslöschung der konditionierten Angst durch Stimulation des Vagusnervs zu erleichtern. Dies wird erreicht, indem zunächst Elektroden für die Stromzufuhr zum Vagusnerv konstruiert werden. Die nächsten Schritte bestehen darin, diese Elektroden um den mittleren zervikalen Abschnitt des Vagusnervs zu implantieren, zusammen mit einer Kopfkappe, nach einer Erholungsphase, als nächstes werden die Tiere einer auditiven Angstkonditionierung und einem Extinktionstraining mit Vagusnerv- oder Scheinstimulation unterzogen.

Der letzte Schritt besteht darin, den Ausdruck der konditionierten Angst zu testen und die Verringerung der Reaktion auf das Einfrieren des Zustands zu beurteilen. Letztendlich wird die Vagusnervstimulation verwendet, um das Extinktionslernen zu verbessern, indem sie Plastizität in Extinktionsnetzwerken induziert. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie der systemischen medikamentösen Behandlung ist die Fähigkeit, den Zeitpunkt der Behandlung genau zu regulieren, um eine netzwerkspezifische Freisetzung von Neurotransmittern zu erreichen, die mit dem anhaltenden Verhalten gekoppelt werden können.

Diese Methode kann helfen, Schlüsselfragen im Bereich des emotionalen Lernens und des Gedächtnisses zu beantworten, insbesondere wie die Freisetzung von Stresshormonen wie Adrenalin und Glukokortikoiden die Konsolidierung von Langzeitgedächtnissen beeinflussen kann. Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf Expositionstherapien zur Behandlung von Angstzuständen und traumabedingten Störungen sowie auf die Rehabilitation von Suchterkrankungen. Darüber hinaus kann die Vagusnervstimulation auf andere Lernmodelle in synaptischer Plastizität angewendet werden, wie z.B. motorisches Lernen nach Schlaganfall oder traumatischer Hirnverletzung.

Bauen Sie zur Vorbereitung ein Bohrwerkzeug aus einer Nadel, um die Manschette vier Zentimeter Mikrorenaine-Schlauch auf ein Bohrbett gleiten zu lassen. Bohren Sie dann mit dem Nadelbohrer vier Löcher im Abstand von zwei Millimetern, die die Ecken eines Quadrats bilden. Die Löcher sollten sauber sein und keine rauen Kanten aufweisen.

Schneiden Sie als Nächstes den Schlauch der Länge nach zwischen den Löchern ab. Bauen Sie nun mit einem Nahtfaden die Rigging auf, um die Manschette auf beiden Seiten am Vagusnerv zu befestigen. Binden Sie die Nähte etwa zwei Zentimeter vom Kunststoff entfernt zusammen, so dass der Schlauch und der Faden ein Dreieck bilden, und verlängern Sie jede Nahtlänge etwa acht Zentimeter über den Knoten hinaus.

Als nächstes schneiden. Isolierter siebendrähtiger Platin-Meridium-Draht in 70-Millimeter-Segmente. Verwenden Sie nun einen Schmuckbrennerstreifen, der etwa einen Zentimeter von einem Ende des Drahtes isoliert ist.

Verwenden Sie dann die Flamme, um das Platinmeridium an der Stelle, an der es freiliegt, zu schmelzen. Unter Verwendung dieser Technik, bei der die sieben freiliegenden Litzen des Platinmeridiumdrahtes zu einem einzigen stärkeren Draht zusammengeführt werden, schmilzt das Ende des Drahtes am gegenüberliegenden Ende des geschmolzenen Drahtsegments zu einer Kugel. Schmelzen Sie den Platin-Meridium-Draht zu einer kleinen Kugel mit minimalem Abisolieren.

Kleben Sie nun die mit Fäden versehene Kunststoffmanschette mit einer Schnittkante entlang der horizontalen Ebene fest, wobei ein Faden straff gezogen und die Manschette ausgestreckt wird. Führen Sie mit einer Pinzette das freiliegende Ende der Drahtvorbereitung durch das untere rechte Loch und ziehen Sie es zur Mitte der Manschette. Schiebe dann den Draht durch das obere rechte Loch und schlaufe den Draht wieder über die Manschette.

Fahren Sie fort, indem Sie den Draht erneut durch das obere rechte Loch schieben und dann mit einem Ruck den Draht festziehen und sicherstellen, dass er fest sitzt. Es ist wichtig, dass der Draht, der in der Wanne der Manschette positioniert ist, nicht isoliert ist, während der Draht außerhalb der Manschette am unteren Ende isoliert bleibt, damit der abgegebene Strom nur zum Vagusnerv gelangt. Schieben Sie dann das kahle Ende durch das untere rechte Loch von der Innenseite der Manschette.

Um eine Schlaufe zu vervollständigen, platzieren Sie einen Draht auf der linken Seite der Manschette auf genau die gleiche Weise am Ende des Drahtes, nicht an der Manschette. Löte das kahle Ende des Drahtes an eine goldene Stecknadel. Lassen Sie das Lot abkühlen und wieder einschmelzen, um eine gute Verbindung zu gewährleisten.

Fügen Sie bei Bedarf mehr Lötzinn hinzu. Bereiten Sie nun für jede Eingabestelle die Konnektoren für die Kopfkappe der VNS-Eingabestelle vor. Isolieren Sie die Enden von zwei 30-Millimeter-Segmenten aus 26 A WG-Kupferdraht ab und schneiden Sie das schmale Ende von einem losen Goldstift ab, dann löten Sie jedes Drahtpaar zu einem anschließenden Stift zusammen.

Dabei wird das lose Ende der Drähte an die beiden Flussmittelzähne eines Steckers gelötet. So werden die Verbinder hergestellt. Nachdem Sie das Tier in einem stereotaktischen Rahmen für die Operation vorbereitet haben, verwenden Sie ein Skalpell, um die Haut über dem Schädel zu schneiden und das Lambda und das BGMA freizulegen.

Mit einer stumpfen Pinzette wird subkutan ein Weg vom Schnitt über die linke Seite vor dem Ohr und zur linken Seite des Halses gelegt. Der Weg wird für die Manschette sein. Öffnen Sie anschließend mit einem Skalpell zwei kleine Starterlöcher für die Ankerschrauben.

Platzieren Sie diese Löcher nicht direkt über der Mittellinie. Drehen Sie dann mit einer Pinzette und einem Schraubendreher zwei Knochenschrauben ein, so dass unter den Schrauben Platz für Acryl bleibt. Füllen Sie dann den Raum unter einer Runde und zwischen den Schrauben mit Acryl aus, halten Sie das Acryl von den umgebenden Geweben fern und tragen Sie zusätzliches Acryl zwischen den Schrauben auf.

Fassen Sie als Nächstes das Implantat so, dass der markierte Draht rostral zum unmarkierten Draht ist. Und positionieren Sie das Implantat schnell in das Acryl. Holen Sie sich kein Acryl auf die Goldstifte, den Verschlussbereich oder die Eingabestelle.

Lassen Sie dies fünf Minuten trocknen und bereiten Sie sich darauf vor, unter einem Stereoskop weiterzuarbeiten. Machen Sie einen kleinen Schnitt über der linken Halsvene direkt zwischen dem Kieferknochen und dem Schlüsselbein. Erweitern Sie den Schnitt mit einer stumpfen Dissektion bis zu den Muskeln.

Legen Sie das brustbeinale Mastoid, das sternale Zungenbein und das Omohyoid frei. Fahren Sie fort, indem Sie stumpf entlang der Furchen zwischen den Muskeln sezieren, um die Halsschlagader zu finden. In der Hülle, in der sich die Halsschlagader befindet, befindet sich auch der Nervus vagus.

Präparieren Sie die Hülle vorsichtig mit einer Schere, um eine fünf Millimeter lange Länge des Vagusnervs freizulegen. Ziehen Sie nach dem Kopfschnitt mit den Fäden an der Seite der Manschette, die den Elektroden gegenüberliegt, die Manschette durch den subkutanen Tunnel in die Schnittstelle am Hals. Heben Sie den Nerv vorsichtig mit Glaswerkzeugen an und schieben Sie die Manschettenfäden unter den Nerv.

Achten Sie darauf, dass Sie nicht am Nerv reiben. Die Oberseite der Manschette sollte zur oberen Seite des Tieres zeigen. Lassen Sie nun den Nerv in die Mitte der Manschette fallen und schließen Sie die Manschette an der Kopfkappe.

Befestigen Sie die mit der Manschette verbundenen Stifte an den Stiften an der Stimulationseingriffsstelle, um zu bestätigen, dass die Manschette richtig positioniert ist. Führen Sie eine Atempause durch. Die Testatmung sollte kurz aussetzen und auch die Herzfrequenz sollte sinken.

Nachdem Sie die Position der Manschette bestätigt haben, befestigen Sie die Stifte mit Acryl an der Stimulationseingriffsstelle. Dann verschließen Sie die Operationsstelle und behandeln Sie das Tier mit Marcain und topischen Antibiotika. Lassen Sie das Tier fünf Tage lang ohne Mitbewohner genesen.

Richten Sie vor dem Ausführen von Tests die operante Konditionierungsbox unter Videokameraüberwachung ein. Präsentieren Sie den Ton am ersten Tag des Verhaltenstrainings fünfmal für 30 Sekunden, um zu zeigen, dass es keine angeborene Angst vor dem Ton gibt. Nach der anfänglichen Tonpräsentation konditionieren die Ratten am ersten und zweiten Tag mit Angst.

Spielen Sie einen 32. Ton mit einem zufällig platzierten 1-Sekunden-Schock mit 0,5 Milliampere Fuß. Liefern Sie täglich acht Tonschockpaarungen mit drei bis fünf Minuten zwischen den Tonpräsentationen. Testen Sie am dritten Tag die Stärke der Tonschockassoziation.

Lege den Ton alleine viermal im Abstand von drei bis fünf Minuten an. Notieren Sie das Frostverhalten des Tieres am vierten und fünften Tag. Führen Sie das Extinktionstraining mit Vagusnervstimulation oder Scheinstimulation durch.

Stecken Sie die Ratte in den Stimulator und legen Sie sie in die operante Konditionierungsbox. 150 Millisekunden. Stimulieren Sie vor jedem Ton den Vagusnerv für 30 Sekunden.

Führen Sie vier Stimulationstonpaarungen mit einem Abstand von drei bis fünf Minuten durch. Überprüfen Sie regelmäßig die elektrische Integrität der VNS-Manschette und der Eingangsstelle mit einem Oszilloskop unter Verwendung des beschriebenen Protokolls. Die Ratten wurden während der Extinktion auf eine auditive Angstkonditionierungsaufgabe mit Vagusnervstimulation trainiert.

Tiere, die während der Extinktionsphase eine begrenzte Anzahl von nicht verstärkten Expositionen gegenüber dem Zustandston erhielten, zeigten keine Verringerung der Zustandsangst. Im Gegensatz dazu zeigten mit BNS behandelte Ratten eine starke Verringerung des Einfrierens, ähnlich wie bei scheinbehandelten Tieren, die ein erweitertes Extinktionstraining erhielten. BNS-Tiere zeigten auch außerhalb der Präsentation des Zustandstonus ein reduziertes Einfrierverhalten, was darauf hindeutet, dass ihr Extinktionstraining auf den Kontext verallgemeinert wurde.

Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Paarung von VNS mit Extinktionstraining den metaplastischen Weg zwischen dem infralimbischen Kortex und der basalen lateralen Amygdala verändert. Bei betäubten Tieren in scheinstimulierten Tieren, die den Zustand nicht auslöschen konnten. Die Stimulation des infralimbischen Kortex induzierte eine langfristige Depression des evoken lokalen Feldes in der basalen lateralen Amygdala.

Diese synaptische Depression wurde bei Tieren rückgängig gemacht, die eine signifikante Extinktion der Angstreaktion zeigten. Darüber hinaus förderte die Verabreichung von VNS während einer einzigen Extinktionssitzung die Induktion einer Langzeitpotenzierung. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie VNS in Verbindung mit Verhaltenstraining verwenden.

Sobald Sie die VNS-Komponentenherstellung und -Operation beherrschen, können sie in etwa drei Stunden durchgeführt werden, wenn sie richtig durchgeführt werden. Wenn Sie dieses Verfahren versuchen, ist es wichtig, daran zu denken, die elektrischen Verbindungen intakt zu halten.