Name: Mikroelektroden-geführte Implantation von Elektroden in den Nucleus subthalamicus des Rats für die Langzeit-Tiefe Hirnstimulation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-10-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 52 s
Description: Erfahren Sie die mikroelektroden-geführte Implantation von Elektroden in den Nucleus subthalamicus von Ratten für Langzeit-Tiefenhirnstimulation. Diese Methode ermöglicht präzise Lokalisation und zuverlässige Langzeitstimulation für Neurowissenschaft.

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Wir danken Herrn Wabbel für die Vorbereitung der Drähte und Herrn Tietsch für die Konstruktion der Stecker und Käfige nach unseren Plänen. Diese Arbeit wurde gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Sonderforschungsbereich 688). Felix Fluri ist Stipendiat des Interdisziplinären Zentrums für Klinische Forschung (IZKF) des Universitätsklinikums Würzburg.

Und durchgeführt gemäß den Empfehlungen für die Forschung in der experimentellen Schlaganfallstudien 17 und die aktuelle Tierforschung: Tierversuche wurden von der Universität Würzburg und der gesetzlichen staatlichen Behörden (54-2531.01-102 / 13 Unterfranken, Zulassungsnummer): zugelassene Meldung von In-vivo-Experimente Richtlinien (http://www.nc3rs.org.uk/arrive-guidelines). 1. Anästhesie <ol><li> Überprüfen des Narkosesystems, um ausreichende Mengen von Versorgungsgas (Sauerstoff) und Isofluran für die Dauer des Verfahrens zu gewährleisten. Verbinden Sie den Nasenkonus mit der Schneideleiste des stereotaktischen Gerät und setzen Sie den Schneidebalken auf -3,3 mm. </li><li> Schalten Sie die Versorgungsgas (2 l / min). Legen Sie die Ratten in eine Kiste und Abdichtung der Oberseite. Schalten Sie die Isofluran-Verdampfer auf 3,5%. </li><li> Wenn die Ratte Liegerad, schalten Sie das System so, dass das Narkosegas strömt in die Vorsatzhaube, die auf die Schneideleiste befestigt ist. </li><li> Entfernen Sie die rat aus dem Feld Kammer und rasieren Sie den Bereich zwischen den Ohren und die Augen; mit einem Wattestäbchen mit Jodosept PVP getränkten Tupfer die rasierte Fläche, um alle losen Haare zu entfernen. </li><li> Positionieren Sie die Ratte in der Vorsatzhaube (Abbildung 1) und setzen Sie die Narkose mit Isofluran 2,5% O 2 (1 l / min). Prüfen Sie das Niveau der Anästhesie durch Kneifen der Interdigitalbereich. Wenn die Ratte ausreichend betäubt werden die Abwehrreflexe abgeschafft (dh Rücknahme des Fußes). </li><li> Überwachen der Atmung und Reaktion auf die Stimulation während des Verfahrens und stellen Sie den Verdampfer bei Bedarf. </li><li> Bewerben vet Salbe auf die Augen bis zur Trockenheit während der Narkose zu verhindern. Überwachen und Aufrechterhalten der Körpertemperatur auf 37 ± 0,5 ° C durch eine Rückkopplung gesteuert Heizsystem. </li></ol> 2. Chirurgie <ol><li> Halten Sie das OP-Feld sterile während der gesamten Operation. Sobald die Operateurs Hände sind steril und das Operationsfeld ist steril, bewegen sich nur carefully und erinnere mich nicht, um die Sterilität zu brechen. Dies umfasst auch einen sterilen Bereich (dh sterile wasserdichte Vorhänge), auf dem kann man Instrumente abgesetzt. </li><li> Spritzen Sie 0,2 ml Mepivacain subkutan in die Mitte des rasierten Bereich. Mepivacain ist ein Lokalanästhetikum, das eine Wirkungsdauer von bis zu 3 Stunden hat. Es ist ferner zu betäuben den OP-Bereich. </li><li> Mit einem Skalpell, stellen ein Mittellinienschnitt ausgehend zwischen den Ohren und sich in Richtung 2 cm. Stellen Sie sicher, dass die Knochenhaut (glänzende Membran unter die Haut) ist ebenfalls eingeschnitten. Setzen Sie den Schädel mit vier Klammern (Abbildung 2). </li><li> Mit einem Wattestäbchen, entfernen Sie vorsichtig die Knochenhaut, bis die koronalen und sagittalen Nähten ausgesetzt sind; danach, Zuverlässig das Blut mit Watte. </li><li> Bestimmen Sie die Koordinaten des Bregma mit einer Nadel an einem Sondenhalter fixiert und dann markieren die Spitze der Nadel mit einem schwarzen Filzstift. Verwendung der anterior / posterior (AP), Mittellinie / lateral(ML) und dorsoventral (DV) Antriebsschrauben, positionieren Sie die Spitze der Nadel direkt über dem Bregma. </li><li> Nehmen Sie die AP und ML Nonius Messwerte: subtrahieren Sie 3,6 mm von der AP Lesen und 2,5 mm von der ML Lektüre für Elektrodenimplantation in die rechte STN, oder fügen Sie 2,5 mm für die Elektrodenimplantation in die linke STN. Diese Position wird durch den Farbstoff der Filzstift nach dem Absenken der Spitze der Nadel in die Oberfläche des Schädels markiert. </li><li> Klemmen Sie die Zahnbohrer auf die große Sondenhalter der stereotaktischen Instrument. Bewegen Sie den Dentalbohrer auf den berechneten Bereich - dh der markierten Stelle auf dem Schädel. Blick durch das Mikroskop, bohren Sie ein Loch (Durchmesser ca. 1 mm) durch den Schädel, bis die Dura sichtbar ist (der Schädel ist etwa 1 mm dick). Ziehen Sie die Dura mit Mikrodissektion Pinzette oder einer sterilen Nadel. Die Dura ist hart genug, um die Spitze der Elektrode zu zerstören. </li><li> Bohren Sie ein Loch mit dem Dentalbohrer in jeder Stirnbeinschuppe, und in der interparietal squama gegenüber dem Elektrodenloch. Trennen Sie das Sondenhalter von der stereotaktischen Instrument. Auf einem Schädel Naht Bohren Sie keine wie venösen Gefäße befolgen Sie die Nähte unter dem Schädel. </li><li> Schrauben Sie eine Knochenschraube in jede der fünf Löcher. Vermeiden Einfädeln der Schrauben zu tief. Für Edelstahl-Schrauben (M1.6), 2-3 Umdrehungen der Schraube wird die Schraube ausreichend zu halten, ohne Druck auf das Gehirn. Die Anzahl der Windungen auf der Steigung der Schraube ab. Klemmen Sie den Sondenhalter mit der Elektrode in den Mikromanipulator (Abbildung 3). </li><li> Unter Verwendung der AP, ML und DV Antriebsschrauben, bewegen Sie den Sondenhalter mit der Elektrode, bis die Spitze ist fast berühren die Bregma. Beachten Sie die AP, ML und DV Nonius Messwerte am Bregma. Wenn die Messwerte vorgenommen werden, erhöhen die Elektrode eine wenige Millimeter, um die Elektrode von Schaben der Schädel während der Bewegung zu verhindern. Zur Bestimmung der Koordinaten der Position, wo die Elektrode in eingefügtzu dem Loch, fügen Sie 3,6 mm an den AP Lesen und addiert (oder subtrahiert) 2,5 mm an den ML Lesen. </li><li> Unter Verwendung der AP und ML Antriebsschrauben, bewegen Sie die Elektrode an die berechnete Position. An diesem Punkt sollte die Elektrodenspitze direkt über dem gebohrten Elektrodenöffnung befinden. Dann, mit einem Blick durch das Mikroskop, senken Sie die Elektrode auf das Niveau der Dura (Abbildung 4). Diese Ebene dient als Nullniveau in der DV-Richtung. Danach schieben Sie die Spitze der Elektrode in das Gehirn, indem Sie durch das Mikroskop. </li><li> Schließen Sie das Elektrodenstift an den Anschluss des Aufzeichnungssystems. Setzen Sie einen Faraday-Käfig (oder ersetzen Sie es mit Aluminiumfolie) über die Ratte in der stereotaktischen Gerät an (Abbildung 5). Erden Sie den stereotaktischen Instrument mit dem Gegengewicht des Raumes, die in gearbeitet wird. </li><li> Starten Sie das Aufzeichnungssystem. Falls verfügbar, auch einen Lautsprecher zu verwenden, um ein akustisches Signal von Ableitungen / Salben einzelner Einheiten während advancin erhalteng die Elektrode. </li><li> Langsam die Elektrode in das Gehirn Einsatz durch Aufzeichnung der elektrischen Aktivität während der Förderung der Elektrode. In einer Tiefe von zwischen 7,5 und 8,1 mm von der Dura, ist die spezifische elektrische Aktivität des STN normalerweise nachweisbar (Abbildung 6). Die typische Aktivität von Neuronen in der STN wird durch eine unregelmäßige Schlagmuster und eine hohe Feuerrate gekennzeichnet (mittlere Frequenz: 40,9 ± 12,9 Hz) 18. </li><li> Während der Aufzeichnung zu verringern Narkose möglichst viel (zum Beispiel um 0,8-1,0%); Low-narkotisierten Tiere zeigen ein klareres elektrische Aktivität des Gehirns. </li><li> Tupfer entfernt kein Blut oder Liquor, die an der Oberfläche des Schädels verschoben wurde beim Absenken der Elektrode. </li><li> Mischen Sie eine kleine Menge von Zahnzement und wenden es um die Elektrode und um vier der fünf Schrauben mit einem kleinen Spatel (Abbildung 7). Die fünfte Schraube wird verwendet, um das Erdungskabel des Steckers zu fixieren. </li><li> Trennen der Elektrodenanschlussstift von dem Elektrodenhalter und der Verbinder des Aufzeichnungssystems, wenn der Zahnzement fixiert. </li><li> Lösen Sie die Schraube, die nicht von Zahnzement fixiert wurde. Stecken Sie den Stecker auf der Elektrodenstift. Befestigen Sie das Erdungskabel des Steckers mit dem fünften Schraube (Abbildung 8). </li><li> Mix up Zahnzement und wenden es um den Stecker. Da die Zement verdickt, formen es um den Stecker, eine Kappe zu bilden. Vermeiden Sie scharfe Kanten der Zahnzement, die das Tier schädigen und beim Aushärten (9A und B) entfernen kann. </li><li> Debride Wundränder und zu schließen durch eine Naht an der Vorderseite und hinter der Kappe. Desinfizieren Sie die Wundränder. </li><li> Schließen Sie das Kopfstecker an den Draht, die auf einem Dreh befestigt ist. Entfernen Sie die Ratte von der stereotaktischen Instrument. </li><li> Gelten Tramadol (12,5 mg / kg, intraperitoneal) am Ende des Eingriffs und dann einmal täglich für 2-3 Tage. Legen Sie die Ratte in einem sauberen Käfig mit Thermal Unterstützung, fixieren den Dreh auf dieser Käfig (Bild 10), und überprüfen Sie es sorgfältig auf 1 Std. </li><li> Haben ein Tier nicht unbeaufsichtigt lassen, bis es ausreichend, das Bewusstsein wiedererlangt, um Brustlage zu halten. Sie ein Tier, das der Operation an die Firma von anderen Tieren unterzogen wurde, bis vollständig erholt nicht zurück. </li></ol> 3. Stimulation <ol><li> Bestimmen den Widerstand des Tieres vor der Stimulation mit einem Impedanzmesser. </li><li> Verbinden Sie den Stecker des Dreh mit einem Draht und der Stecker am anderen Ende des Drahtes mit dem Stromausgang und dem Ausgang für das Massekabel des Stimulators. Verbinden Sie den Stimulator mit einem Computer, um den Stimulator programmieren. </li><li> Wählen Sie die Parameter der Stimulation im Programm; zum Beispiel sind die bei der Parkinson-Krankheit verwendet Parameter Pulslänge: 60 &amp; mgr; s; Frequenz: 130 Hz. Stimulieren die Ratte mit einer steigenden Stromamplitude, bis Dyskinesie werden erkannt. Reduzieren the elektrische Intensität um 10-20% unter der Intensität, die Dyskinesien hervorgerufen oder bis neurologische Symptome verschwinden und das Tier ist bequem. Einphasige Rechteckimpulse wurden in dieser Studie verwendet. </li><li> Nach Abschluss des Experiments, das Tier einschläfern mit Isofluran: Stellen Sie die isofurane Flussrate oder Konzentration bis 5% oder mehr. Weiter Isofluran Exposition bis 1 min nach dem Atemstillstand. </li></ol>

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Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

<html> Diese Studie stellt eine Schritt-für-Schritt-Satz von Anweisungen zum Implantieren einer monopolaren chronischen Elektrode in den STN von Ratten. Obwohl Wolframelektroden niederohmig werden häufig für DBS 18,19, einer monopolaren Elektrode aus Platin / Iridium (Pt / Ir) verwendet wird, das eine Impedanz von ungefähr 1 M &amp; OHgr gemacht hatte eingesetzt. Pt / Ir-Elektroden sind auch bei Patienten mit Parkinson-Krankheit aufgrund ihrer günstigen Eigenschaften verwendet: sie zeigen minimale Erosion <sup...

Tiefen Hirnstimulation (DBS) ist eine Behandlung auf der Grundlage der Abgabe von elektrischen Impulsen über implantierte Elektroden um bestimmte Hirnstrukturen, wie dem inneren Globus pallidus 1, Nucleus subthalamicus (STN) 2-4 oder ventralen Zwischen Thalamus 5. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich diese Behandlung als leistungsfähiges therapeutisches Werkzeug für die Parkinson-Krankheit 1 etabliert - 4, Dystonie 6 und Tremor 7 und wird auch verwendet, um chronische Schmerzen 7, psychiatrische Störungen (modulieren, dh Zwangsstörungen 8, Hauptdepression 9) oder schwer behandelbarer Epilepsie 10,11. Außerdem DBS könnte, in der Zukunft, zu einem Behandlungsoption für feuerfeste arterieller Hypertonie 12 oder orthostatische Hypotonie 13. Die physiologischen Mechanismen, die die Auswirkungender DBS bleiben weitgehend unverstanden. Studien an narkotisierten Nagetieren haben Einblick in neuronale Reaktionen auf Hochfrequenz-Stimulation, die klinisch angewendet nachahmen DBS 14 vorgesehen. Allerdings sind diese Studien fehlen nicht nur Verhaltens Bestätigung der DBS-Effekt, sondern auch führen zu erheblichen Schwankungen in Abhängigkeit von den Stimulationsparameter angewendet 14. Um mehr prägnant die Auswirkungen auf das Verhalten und die zugrunde liegenden Mechanismen der DBS in bewusste Nagetieren zu untersuchen, wird ein Stimulationsaufbau benötigt, die bestimmte Anforderungen erfüllt. DBS wird überwiegend als Langzeittherapie verwendet (beispielsweise Parkinson-Krankheit, chronischem Schmerz). Somit sollte die Stimulation Aufbau in Nagetieren entwickelt werden, damit die Einheit besteht aus einer Elektrode mit einem Stecker sowie eine Leitung von der Klemme mit einer externen Stimulator; und das Gerät sollte leicht, aber unzerbrechlich sein, wenn auf den Totenkopf fixiert. Darüber hinaus ist die Freizügigkeit der Ratten während stimula unverzichtbartion über einen längeren Zeitraum. Die Zielstrukturen von DBS sind klein; beispielsweise der STN bei Ratten hat eine Länge von 1,2 mm und einem Volumen von 0,8 mm 3,15. Daher müssen Elektroden ausgebildet sein, daß der Kern während des Einführens nicht läsionierten und Targeting Bedürfnissen genau zu sein. Da die meisten DBS an Nagetieren durchgeführt wurden, Wahrzeichen basierend stereo Einführen der Elektrode in die Zielstruktur verwendet werden, kann die Fehlerrate relativ hoch sein kann, auch wenn unter Verwendung der Koordinaten gemß Paxinos und Watson 16. Dies resultiert in einer größeren Anzahl von Tieren benötigt, um eine statistisch sinnvolles Ergebnis zu erreichen. In der vorliegenden Studie eine Elektrodenimplantationstechnik eingeführt wird, dass die STN mit hoher Genauigkeit Ziele mit Hilfe eines Mikroaufzeichnung System beim Vorschieben der Elektrode. Darüber hinaus wird ein Stimulationssystem vorgestellt, das nicht nur ermöglicht ein hohes Maß an Mobilität für die stimulierte Tier sondern garantiert auch kontinuierliche stimulatiauf über eine sichere Fixierung der Stimulationsdraht auf den Kopf der Ratte (die durch eine Edelstahlfeder geschützt ist).

<table><tbody><tr><td>Pt/Ir-Elektrode</td><td>FHC Inc.</td><td>UE</td><td>Sonderanfertigung: Spezifikation: UEPSEGSECN1M</td></tr><tr><td>Stecker</td><td>GT Labortechnik (Arnstein/Deutschland)</td><td></td><td>Sonderanfertigung</td></tr><tr><td>Stiftleiste</td><td>DISTRELEC</td><td>143-95-324</td><td>einreihig, 90&deg; 1x3 Datamate, Typ M80-8420342</td></tr><tr><td>Steckdose</td><td>DISTRELEC</td><td>143-95-621</td><td>einreihig, gerade 2 mm Pol Nr.1 x 3 Datamate, Typ M80-8400342</td></tr><tr><td>Edelstahlfeder</td><td>Kunststoff ONE</td><td>SS0102</td><td>Teile-#: .120 X .156 Feder-ID (mm): 3.0&nbsp; Feder AD (mm): 4,0</td></tr><tr><td>Zahnzement/Paladur</td><td>Heraeus Kulzer</td><td>64707938</td><td>Liquid, 500 ml</td></tr><tr><td>Zahnzement/Paladur</td><td>Heraeus Kulzer</td><td>64707954</td><td>Pulver, rosa, 500 g</td></tr><tr><td>Kopfschraube</td><td>Hummer & Reiss</td><td>V2ADIN84 M1.6x3</td><td></td></tr><tr><td>Jodosept PVP</td><td>Vetoquinol</td><td></td><td>435678/E04</td></tr><tr><td>Mepivacain 1%</td><td>AstraZeneca</td><td></td><td>PZN03338515</td></tr><tr><td>Epinephrin</td><td>Sanofi-Aventis</td><td></td><td>PZN00176118</td></tr><tr><td>Tramadolhydrochlorid</td><td>Rotexmedica</td><td></td><td>38449.00.00</td></tr></tbody></table>

mikroelektroden-geführte implantation von elektroden in den nucleus subthalamicus des rats für die langzeit-tiefe hirnstimulation

Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation

Tiefen Hirnstimulation (DBS) ist eine weit verbreitete und effektive Therapie für einige neurologische Störungen, wie idiopathische Parkinson-Krankheit, Dystonie oder Tremor. DBS wird auf der Abgabe elektrischer Impulse an bestimmte tiefen anatomischen Strukturen des zentralen Nervensystems. Die Mechanismen der Wirkung von DBS Basiswert bleiben rätselhaft. Dies hat zu einem Interesse an der Untersuchung der Auswirkungen der DBS in Tiermodellen, insbesondere bei Ratten führte. Wie DBS ist eine Langzeittherapie sollte die Forschung auf molekulargenetischer Veränderungen der neuronalen Schaltkreise, die nach DBS einige Wochen auftreten, fokussiert werden. Langfristige DBS bei Ratten ist schwierig, weil die Ratten bewegen sich in ihrem Käfig, was zu Problemen führt im Einklang anstelle des Drahtes, der von dem Kopf des Tieres an den Stimulator. Weiterhin sind Zielstrukturen für die Stimulation im Gehirn der Ratte klein und daher Elektroden nicht leicht auf die richtige Position gebracht werden. Somit wird ein Set-up für langanhaltende stimulation von Ratten mit Platin / Iridium-Elektroden mit einer Impedanz von ungefähr 1 M &amp; OHgr; wurde für diese Untersuchung entwickelt. Eine Elektrode mit diesen Spezifikationen ermöglicht nicht nur eine angemessene Stimulation, sondern auch die Aufnahme von tiefen Hirnstrukturen, um den Zielbereich für DBS zu identifizieren. In unserer Einrichtung wurde eine Elektrode mit einem Stecker für den Draht in Dentalzement mit vier Verankerungsschrauben auf den Schädel befestigt eingebettet. Die Leitung von der Klemme an den Stimulator wurde von einem Edelstahlfeder geschützt. Ein Schwenk wurde an die Leitung angeschlossen, um den Draht verheddert verhindern. Insgesamt bietet diese Stimulation Set-up eine hohe freie Beweglichkeit für die Ratte und ermöglicht die Kopfstecker sowie der Drahtverbindung zwischen dem Stecker und dem Stimulator, um lang anhaltende Stärke zu halten.

Implantieren einer Elektrode in die STN einer Ratte unter Verwendung eines Aufzeichnungssystems - wie hier dargestellt - ist ein wirksames und genaues Verfahren für DBS, die etwa 1 Stunde pro Tier erfolgt. Dieses Modell ist ein ziemlich kleiner Eingriff: von 10 Ratten, die Operation unterzogen, überlebt die ganze Intervention. Vierundzwanzig Stunden nach dem Eingriff wurde der Zustand jeder Ratte überwacht und kein Tier erreicht mehr als 1 um 3 Punkte nach dem Schweregrad. Während der Zeit der kontinuierliche Stimulatio...

Ein Verfahren zur Implantation von Elektroden in den subthalamischen Kern (STN) von Ratten wird beschrieben. Eine bessere Lokalisierung des STN wurde durch den Einsatz eines Mikroaufzeichnungssystems erreicht. Des Weiteren wird ein Stimulationsaufbau vorgestellt, der sich durch lang anhaltende Verbindungen zwischen dem Kopf des Tieres und dem Stimulator auszeichnet.

Mikroelektroden-geführte Implantation von Elektroden in den Nucleus subthalamicus des Rats für die Langzeit-Tiefe Hirnstimulation

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, eine aufgezeichnete Implantation von Mikroelektroden in den Nucleus subthalamicus von Ratten sowie anschließend eine Langzeitstimulation dieses Kerngebiets durchzuführen. Dazu wird zunächst ein Elektrodenloch durch den freigelegten Schädel gebohrt. Der zweite Schritt besteht darin, die Elektrode durch das Elektrodenloch in das Gehirn vorzuschieben und gleichzeitig die elektrische Aktivität in verschiedenen Gehirnregionen zu erfassen, bis die spezifische Aktivität des STN nachweisbar ist.Anschließend wird die Elektrode fixiert, indem Zement um den Elektrodenschaft aufgetragen wird, und die Kopfbuchse wird an dem Elektrodenstift befestigt. Der letzte Schritt besteht darin, die Buchse mit Zement zu befestigen und sie mit dem Draht zu verbinden, der zum Stimulator führt. Abschließend wird das entnommene Gehirn in acht Mikrometer dicke Schnitte geschnitten und mit Hämat, Toin und Eoin gefärbt, um zu zeigen, dass die Spitze der Elektrode im Nucleus subthalamicus positioniert ist.Der Hauptvorteil dieser Technik im Vergleich zu bestehenden Methoden wie der blinden Elektrodenimplantation besteht darin, dass die auf Ableitungen basierende Implantation von Mikroelektroden eine äußerst präzise Zielgenauigkeit bei der Positionierung im Nucleus subthalamicus ermöglicht. Tierversuche wurden von der Universität Burg und den zuständigen staatlichen Behörden genehmigt und entsprechend den Empfehlungen für die Forschung in experimentellen Schlaganfallstudien sowie den aktuellen Leitlinien zur Berichterstattung über Tierversuche in vivo durchgeführt. Die Anleitung beginnt mit der Anästhesie der Ratte in einer Induktionskammer, wobei Luft mit zwei Litern pro Minute und Isofluran mit 3,5 % zugeführt werden. Entfernen Sie die Ratte aus der Induktionskammer und rasieren Sie den Bereich zwischen den Ohren und den Augen. Benutzen Sie einen mit Desinfektionslösung getränkten Wattestäbchen, um den rasierten Bereich abzutupfen.Um loses Haar zu entfernen, schalten Sie die Luftströmung auf die Nasenkappe um und stellen Sie die Anästhesie auf 2,5 % Isofluran ein, das mit einer Flussrate von einem Liter pro Minute zugeführt wird. Positionieren Sie die Ratte auf der Nasenkappe und bringen Sie sie im stereotaktischen Rahmen an. Überprüfen Sie die Anästhesietiefe durch Quetschen des Interdigitalbereichs.Wenn die Ratte ausreichend anästhesiert ist, sind die Abwehrreflexe aufgehoben. Tragen Sie Augensalbe auf die Augen auf, um Austrocknung während der Anästhesie zu verhindern. Überwachen und halten Sie die Körpertemperatur der Ratte bei 37 Grad Celsius.Injizieren Sie 0,2 Milliliter Mepivacain subkutan in die Mitte des rasierten Bereichs, um den Operationsbereich zu betäuben, und achten Sie ab diesem Punkt auf Sterilität. Nehmen Sie mit einem Skalpell einen medianen Schnitt vor, der zwischen den Ohren beginnt und sich etwa zwei Zentimeter nach vorne erstreckt. Stellen Sie sicher, dass auch das Periost eingeschnitten wird, und legen Sie dann den Schädel mit vier Klammern frei.Entfernen Sie mit einem Wattestäbchen vorsichtig das Periost, bis die sagittale und koronare Naht freigelegt sind. Stechen Sie mit Watte auftretendes Blut ab. Befestigen Sie eine Nadel an einem Probenträger und markieren Sie die Nadelspitze mit einem schwarzen Filzstift.Unter Verwendung der vorderen, hinteren, mittleren seitlichen und dorsoventralen Schrauben. Positionieren Sie die Nadelspitze direkt über dem BGMA. Nehmen Sie die Messwerte auf den anteroposterioren und lateromedialen Skalen vor.Ziehen Sie 3,6 Millimeter von der AP-Ablesung und 2,5 Millimeter von der ML-Ablesung ab, um die Elektrodenimplantation in den rechten STN vorzunehmen. Senken Sie die Nadelspitze auf die Schädeloberfläche ab, um die Injektionsstelle mit der Farbe des Filzstifts zu markieren, und klemmen Sie den Zahnbohrer in den großen Probenträger des stereotaktischen Instruments ein. Bewegen Sie den Zahnbohrer zu der markierten Stelle am Schädel, und bohren Sie unter Mikroskopbetrachtung ein Loch mit einem Durchmesser von etwa einem Millimeter durch den Schädel, bis die Dura sichtbar ist.Dies ist das Loch für die Elektrode. Ziehen Sie die Dura mit feinen Dissektionspinzetten oder einer sterilen Nadel zurück, da die Dura fest genug ist, um die Elektrodenspitze zu beschädigen. Bohren Sie mit dem Zahnbohrer jeweils ein Loch in jede frontale und in die parietale Schuppe gegenüber dem Loch für die Elektrode.Bohren Sie danach ein Loch in jede Seitenbeinplatte. Schrauben Sie eine Knochenschraube in jedes der fünf Löcher. Vermeiden Sie, die Schrauben zu tief einzudrehen, da dies Druck auf das Gehirn ausüben würde.Die Anzahl der Umdrehungen hängt von der Steigung der Schraube ab. Hier werden zwei bis drei Umdrehungen jeder Schraube verwendet. Trennen Sie den Probenträger vom stereotaktischen Instrument und klemmen Sie den Probenträger mit der Elektrode im Mikromanipulator fest. Verwenden Sie die AP-ML- und DV-Vorschubschrauben, um den Sondenträger mit der Elektrode so zu bewegen, dass die Spitze fast Breg ma berührt. Notieren Sie die Ablesungen der AP-ML- und DV-Skala bei Breg ma. Heben Sie die Elektrode anschließend um einige Millimeter an, um zu verhindern, dass sie während der Bewegung am Schädel entlangschrammt.Um die Koordinaten der Position zu bestimmen, an der die Elektrode in das Loch eingeführt werden muss, addieren Sie 3,6 Millimeter zum AP-Wert und 2,5 Millimeter zum ML-Wert. Bewegen Sie mithilfe der AP- und ML-Verstellschrauben die Elektrode an die berechnete Position. An diesem Punkt sollte sich die Elektrodenspitze direkt über dem gebohrten Elektrodenloch befinden.Danach senken Sie unter dem Mikroskop die Elektrode auf die Ebene der Dura ab. Notieren Sie dies als Nullpunkt in der DV-Richtung. Führen Sie dann die Spitze der Elektrode vorsichtig in das Gehirn ein.Während Sie durch das Mikroskop schauen, verbinden Sie die Elektrodennadel mit dem Anschluss des Aufzeichnungssystems. Erden Sie das Stereotaxiegerät mit dem Gegengewicht des Raumes. Bringen Sie dann einen Faraday-Käfig über der Ratte im Stereotaxiegerät anstelle eines Faraday-Käfigs an.Sie können auch Aluminiumfolie verwenden, wie hier gezeigt, da ihre Wirkung der einer Faraday-Käfig entspricht. Starten Sie das Aufzeichnungssystem, falls verfügbar. Verwenden Sie einen Lautsprecher, um ein akustisches Signal der Entladungen einzelner Einheiten zu erhalten, während Sie die Elektrode voranbewegen.Führen Sie die Elektrode langsam in das Gehirn ein, während Sie die elektrische Aktivität während der Vorschubbewegung der Elektrode aufzeichnen. Wählen Sie während der Aufzeichnung die Anästhesie so gering wie möglich, und zwar zwischen 0,8 und 1 %, da bei schwach anästhesierten Tieren eine deutlichere elektrische Hirnaktivität zu erkennen ist. Die spezifische elektrische Aktivität des STN ist gewöhnlich in einer Tiefe zwischen 7,5 und 8,1 Millimetern unter der Dura erkennbar.Die typische Aktivität von Neuronen im STN zeichnet sich durch ein unregelmäßiges Feuermuster und eine hohe Feuerrate aus. Wischen Sie nun etwaige am Schädeloberfläche verdrängte Blut- oder Liquorreste weg, nachdem die Elektrode abgesenkt wurde. Mischen Sie anschließend eine kleine Menge Zahnzement an und tragen Sie diesen mit einem kleinen Spatel um die Elektrode sowie um vier der fünf Schrauben herum auf. Sobald der Zahnzement ausgehärtet ist, trennen Sie die Elektrodennadel von der Elektrodenhalterung und dem Anschluss des Aufzeichnungssystems.Danach lösen Sie die fünfte Schraube, die nicht mit Zahnzement befestigt wurde. Setzen Sie den Stecker auf den Elektrodenstift und befestigen Sie den Erdungsdraht des Steckers mit der vierten Schraube. Tragen Sie Zahnzement um den Stecker herum auf, während der Zement eindickt.Formen Sie daraus eine Kappe um den Pfropfen. Vermeiden Sie scharfe Kanten des Zementes, die das Tier verletzen könnten, und entfernen Sie diese während des Aushärtens. Säubern Sie die Wundränder und verschließen Sie sie mit einer Naht hinter der Kappe, und desinfizieren Sie die Wundränder vorne.Schließen Sie den Kopfstecker an den Draht an, der an einem Drehgelenk befestigt ist. Entfernen Sie dann die Ratte aus dem stereotaktischen Instrument und verabreichen Sie eine geeignete postoperative Analgesie. 12,5 Milligramm pro Kilogramm.Tramadol wird hier verwendet. Stellen Sie die Ratte in einen sauberen Käfig mit Wärmeunterstützung und befestigen Sie das Swivel an diesem Käfig. Beobachten Sie die Genesung des Tieres.Dieses Bild zeigt einen acht Mikrometer dicken Schnitt, der mit Hämat, Toin und Eosin gefärbt wurde, von einem Tier, das 14 Tage nach Implantation und kontinuierlicher Stimulation getötet wurde, um die Position sichtbar zu machen, an der sich die Elektrodenspitze befand. Eine durchgezogene Linie umgibt den STN. Eine kleine Läsion ist dort sichtbar, wo sich die Elektrodenspitze während eines 14-tägigen Stimulationszeitraums befand.Es ist bemerkenswert, dass kein Eindringkanal der Elektrode sichtbar ist, was darauf hindeutet, dass die Elektrode das umgebende Gewebe nicht beeinträchtigt. Dieses Bild zeigt dieselbe Region bei höherer Vergrößerung. Eine geringe Anzahl entzündlicher Zellen wurde um die Läsion herum nachgewiesen, bedingt durch die Reaktion des Gehirngewebes auf die Elektrodenspitze.Wenn man die Technik einmal beherrscht, kann sie in einer Stunde und einem Viertel durchgeführt werden, wenn sie ordnungsgemäß ausgeführt wird.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

Quelle: Batra, V., et al. Eine allgemeine Methode zur Bewertung der Auswirkungen der tiefen Hirnstimulation auf die intravenöse Selbstverabreichung von Methamphetamin. J. Vis. Exp. (2016).Dieses Video zeigt ein Rattenmodell der Drogenabhängigkeit, bei dem sich das Tier intravenös Methamphetamin verabreicht, indem es einen Hebel drückt, was zu einem zwanghaften Drogensuchverhalten führt, das durch die Dopaminfreisetzung im Nucleus accumbens angetrieben wird. Um dem entgegenzuwirken, unterzieht...

Tiefe Hirnstimulation als Behandlung von Drogenabhängigkeit im Rattenmodell

Quelle: Selvakumar, T., et al., Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus after deep brain stimulation of the anterior thalamus nucleus. J. vis. exp. (2015)Dieses Video zeigt das Verfahren zur Implantation von Elektroden in das Rattengehirn zur Anwendung der tiefen Hirnstimulation (THS), die die neuronale Aktivität moduliert und die Kommunikation mit dem Hippocampus verbessert, wodurch das neuronale Überleben und die Neurogenese unterstützt werden.

Auswirkungen der tiefen Hirnstimulation auf die neuronale Aktivität des Hippocampus in einem Rattenmodell

Das Video zeigt ein Verfahren zur Implantation einer drahtlosen bidirektionalen Mehrkanal-Elektrodeneinheit in ein Rattengehirn, um mehrkanalige neuronale Netze aufzuzeichnen und zu stimulieren.

Implantation eines drahtlosen bidirektionalen Mikroelektrodensystems in ein Rattengehirn

Das Video zeigt ein Verfahren zur Implantation einer Elektrode in den subthalamischen Kern einer Ratte, um elektrische Reize zu liefern.

Implantation einer Elektrode in den subthalamischen Kern einer Ratte

Dieses Protokoll beschreibt eine Standardmethode für den Nagetieren gleichzeitigen funktionellen Magnetresonanztomographie und der tiefen Hirnstimulation. Die kombinierte Verwendung dieser experimentellen Werkzeuge ermöglicht die Erforschung des globalen abwärts Aktivität in Reaktion auf eine elektrische Stimulation an praktisch jeder Gehirnziel.

Deep Brain Stimulation mit gleichzeitiger fMRT in Nagetiere

Der Mechanismus, der den therapeutischen Effekten der Tiefen Hirnstimulation (DBS) zugrunde liegt, muss untersucht werden. Die in diesem Manuskript vorgestellten Methoden beschreiben einen experimentellen Ansatz zur Untersuchung der zellulären Ereignisse, die durch die THS ausgelöst werden, indem das Genexpressionsprofil von Kandidatengenen analysiert wird, die die Neurogenese nach einer THS-Operation erleichtern können.

Die Analyse der Genexpression Veränderungen im Hippocampus Ratte nach Tiefenhirnstimulation des Anterior Thalamuskern

Dieser Artikel beschreibt die zeitlich und räumlich von der Drogenkonsumumgebung getrennte intrakranielle elektrische Stimulation zur Behandlung von intravenöser Methamphetaminabhängigkeit.

Ein allgemeines Verfahren zur Bewertung der Tiefe Hirnstimulation Auswirkungen auf intravenöse Methamphetamine Selbstverwaltung

Dieses ausführliche Protokoll beschreibt Transkranielle Stimulation Elektrode Platzierung auf dem Felsenbein um die kurz- und langfristigen Auswirkungen der transkraniellen Elektrostimulation im frei beweglichen Ratten zu untersuchen.

Chronische Transkraniellen Elektrostimulation und Intracortical Aufnahme bei Ratten

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Eine Invasive Methode zur Aktivierung der Maus Dentate Gyrus durch hochfrequente Stimulation

In dieser Arbeit stellen wir eine Methode zur langfristigen Leistungs- und Sicherheitsbewertung von weichen subduralen Elektrodenarrays in einem Minipig-Modell vor, die chirurgische Methoden und Werkzeuge, postoperative Magnetresonanztomographie, Elektrophysiologie des auditorischen Kortex, elektrochemische Eigenschaften des Implantats und postmortale Immunchemie beschreibt.

Subdurale weiche Elektrokortikographie (ECoG) Array-Implantation und Langzeit-Kortikalableitung bei Minischweinen

Erfahren Sie die mikroelektroden-geführte Implantation von Elektroden in den Nucleus subthalamicus von Ratten für Langzeit-Tiefenhirnstimulation. Diese Methode ermöglicht präzise Lokalisation und zuverlässige Langzeitstimulation für Neurowissenschaft.

Mikroelektroden-geführte Implantation von Elektroden in den Nucleus subthalamicus des Rats für die Langzeit-Tiefe Hirnstimulation (Video) | JoVE Journal

Mikroelektroden-geführte Implantation von Elektroden in den Nucleus subthalamicus des Rats für die Langzeit-Tiefe Hirnstimulation

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