Name: Transkranielle elektrische Hirnstimulation in Alert Nagetiere (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 8 s
Description: Erfahren Sie die chirurgische Methode zur transkraniellen elektrischen Hirnstimulation bei wachen Nagetieren. Diese Technik ermöglicht wiederholte Neuromodulation ohne Verhaltensbeeinträchtigung und erleichtert Studien zur Neuroplastizität und motorischen Funktion.

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Diese Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG RE 2740/3-1) unterstützt. Wir danken Frank Huethe und Thomas Günther für die Eigenproduktion von maßgeschneiderten tES auf- und DC-Stimulator.

für die Forschung mit Tieren, die relevanten Genehmigungen (länderspezifisch) müssen vor Beginn der Experimente eingeholt werden. Alle Tierversuche hier berichtet erfolgt gemäß der EU Richtlinie 2010/63/EU, die aktualisierte deutsche Tierschutzgesetz (&#34; Tierschutzgesetz &#34;) vom Juli 2013, und die aktualisierte deutsche Tierforschung Vorschriften des August 2013. Tierische Protokolle von den örtlichen Behörden genehmigt worden &#34; Kommission für Tier-Experimente der Freiburger Rat &#34; und &#34; Kommission für Tier-Experimente an das Universitätsklinikum Freiburg &#34;.
 1. Vorbereitung der Instrumentation und Material für Chirurgie <ol><li>stellen sicher, dass die in Abbildung 1 aufgeführten Elemente verfügbar und bereits platzierten für Chirurgie sind.</li>
	<li>Eine dünne rechteckige Platin-Platte vorbereiten (z. B. 10 x 6 x 0,15 mm), die dienen als Gegenelektrode subkutan auf die Brust gelegt, und zwei kleine Löcher in zwei gegenüberliegenden Ecken der Platte.</li>
	<li>Löten ein isoliertes Kabel mit einer Länge von ca. 10 cm mit ein bleifreies Lötzinn an einer der Ecken (ohne Loch) der Platin-Platte.</li>
	<li>Tragen einen kleinen Tropfen des Histo-Acryl-Klebstoff auf die Lötstelle zur Isolierung.</li>
</ol> 2. Vorbereitung des Nagers für Chirurgie <ol><li>weist eine Studie Nummer zu der Nager und beachten Sie diese auf die vorbereiteten Operation Card</li>
	<li>Wiegen das Nagetier und beachten Sie das Gewicht auf der Chirurgie-Karte. Berechnen Sie die Dosis von Injektion Anästhetika (z. B. Ketamin 100 mg/kg Körpergewicht plus Xylazin 70 mg/kg Körpergewicht für Ratten).</li>
	<li>Induzieren Anästhesie durch intraperitoneale (i.p.) Injektion von den berechneten Betrag von Anästhetika. 
	Hinweis: Bei Inhalation Anästhesie statt (z. B. Isofluran), legen Sie das Nagetier in eine Induktion-Kammer mit kontinuierlichen Strom von ~ 4 % in 1-2 L/min Sauerstoff.</li>
	<li>Check-Tiefe der Narkose reflexartig die Zehen Prise ab 5 min post Injektion. Wenn der Zeh Prise Reflex noch vorhanden ist, zu erreichen, Verlängerung und Vertiefung der Narkose durch Injektion von 30 % der Anfangsdosis.
	<ol><li>Zu jedem Zeitpunkt in das Experiment der Zehe Prise Reflex zurück, sollten 30 % der Anfangsdosis von Betäubung injiziert werden.</li>
		<li>Bei Inhalation Anästhesie, Verlust der posturalen Reflex der Nager in der Induktion Kammer suchen und überprüfen Sie die Tiefe der Narkose durch den Mangel an einer Zehe Prise Reflex. Wenn Reflexe noch vorhanden sind, verlängern Sie die Dauer in der Anästhesie-Kammer. Während das ganze Experiment, anpassen den Prozentsatz von Isofluran in die Tiefe der Narkose bis zum Erreichen einer Wartung Konzentration von ~1-1.5% Isoflurane.</li>
		<li>Tritt die Häufigkeit der Atmung sinkt und keuchend, senken den Prozentsatz; wenn das Nagetier die Zehe Prise Reflex gewinnt oder spontane Bewegung zeigt, Erhöhung des Anteils der Inhalation Narkose.</li>
	</ol></li> <li>Als Reflexe fehlen, legen Sie das Nagetier auf dem Labortisch oder halten Sie es in der hand. 
	Hinweis: Bei der Verwendung von Inhalation Anästhesie zur Verfügung stellen, weiter reduzierte Isofluran (jetzt zwischen 2-3 %) mittels einer Düse mit dem Vernebler verbunden.</li>
	<li>Entfernen die Haare auf die Ratte &#39; Kopf durch das Rasieren der Gegend von Ohr zu Ohr und zwischen die rostral Augenhöhe auf knapp hinter den Ohren mit einer Haarschneidemaschine. Entfernen Sie dann die Haare auf der Brust durch das Rasieren des Bereich zwischen die Vorderbeine aus dem Xiphoid bis die Schlüsselbeine. 
	Hinweis: Halten Sie die Haut unter Spannung erleichtert die Rasur.</li>
	<li>Decken die Augen der Ratte mit einem Tropfen Augensalbe, die Hornhaut zu schützen.</li>
	<li>Markieren die Ratte &#39; s Ohr entsprechend der Anzahl der zugewiesenen Studie. 
	Hinweis: Abhängig von der Länge der Studie, eine Rute Mark könnten ausreichen, ansonsten standardisierten Zweckbindung vorzuziehen ist.</li>
</ol> 3. Chirurgischer Eingriff: Brust Elektrode Implantation Hinweis: dieser Schritt kann übersprungen werden, wenn die Gegenelektrode extern auf die rasierte Brust mit einer Weste platziert wird.
<ol><li>Ort der Nager anfällig (auf der Brust) auf dem OP-Tisch. 
	Hinweis: Im Falle einer Inhalation Anästhesie, halten die Ratte &#39; s Schnauze platziert in der Anästhesie-Düse, die Isofluran Konzentration auf 1,5-2 % weiter zu reduzieren.</li>
	<li>Desinfizieren den rasierten Scalp mit einem Desinfektionsspray oder mit einem Tupfer getränkt in Antiseptikum (z. B. Ethanol 70 %) und an der Luft trocknen lassen. Zwei Mal wiederholen.</li>
	<li>Schneiden Sie die Haut mit einem Skalpell in einer Linie von der Höhlung Augenhöhe zu Mitte Ohrhöhe. 
	Hinweis: Dies ermöglicht für den Tunnelbau des Anschlusskabels aus der implantierten Brust-Elektrode an der Spitze des Kopfes und auch den gewünschten Schnitt für die Platzierung der DCS Elektrode Socket.</li>
	<li>Die Ratte, Rückenlage, so drehen, dass die Brust ausgesetzt ist.</li>
	<li>Der Haut der Brust zu desinfizieren, wie unter Schritt 3.2.</li>
	<li>Erhöhen die laterale Haut der rechten Brust mit einem Gewebe-Zangen und schneiden ein Knopfloch mit einer kleinen Schere von ca. 0,5 cm medial aus der rechten Achselhöhle. Dann machen Sie einen gerade sagittalen Schnitt im kranialen Ausrichtung mit der Schere.</li>
	<li>Bilden eine subkutane Tasche von atraumatisch trennen die Haut von dem linken großen Brustmuskel. Tun Sie dies, indem immer wieder öffnen die kleine Schere (oder eine Kochsalzlösung getränkten Wattestäbchen).</li>
	<li>Drehen Sie das Tier auf der rechten Seite den Kabel weg vom okzipitalen links geöffnete Kopfhaut entlang den Hals in die Brust Tasche verlassen durch Eindringen der oberflächlichen Faszie mit homöostatischen Pinzette getunnelt.</li>
	<li>Öffnen Sie vorsichtig die homöostatische Zange um das Ende der Elektrodenkabel der Platin-Elektrode ohne scharfen Drähte zum Irrenden erklärt greifen. Ziehen Sie das Kabel durch den Tunnel, bis die Elektrode den Beutel, ausgerichtet mit der Lötstelle in Richtung der linken Megalosauridae Nagetiere tritt. Drehen Sie das Nagetier zurück auf die Bauchlage.</li>
	<li>Platin-Platte mit einer sterilen synthetische geflochtene nicht resorbierbaren Naht, die pectoralen Faszie zu beheben, an den beiden gegenüberliegenden Ecke Löcher (4-5 Knoten sind empfohlen für Stabilität).</li>
	<li>In ähnlicher Weise schließen Sie das Kabel an die Faszie mit einem lockeren Knoten bilden eine kleine Schleife vor dem Eingang des Tunnels Gewebe.</li>
	<li>In der Nähe der Haut mit 3-4 kutane Nähte abhängig von der Größe des Schnittes (das gleiche Nahtmaterial kann die Elektrode und Kabel verwendet werden).</li>
</ol> 4. Chirurgischer Eingriff: Platzierung des Epicranial tES Sockel <ol><li>Ort das Tier in einem stereotaktischen Rahmen. 
	Hinweis: Wenn mit Inhalation Anästhesie, senken die Konzentration des Betäubungsmittels zu einem Wartung Isofluran ~1.5-1 %, angepasst auf die Zehe Prise Reflex und Atemmuster.</li>
	<li>Den rasierten Scalp zu desinfizieren, wie unter Schritt 3.2.</li>
	<li>Schneiden Sie die Haut mit einem Skalpell in einer Linie von der Höhlung Augenhöhe zu Mitte Ohrhöhe. 
	Hinweis: Wenn die Brust Elektrode PlacemHNO durchgeführt wurde, 4.2 und 4.3 Schritte bereits durchgeführt wurden.</li>
	<li>Kratzen aus der Knochenhaut (Bindegewebe am Schädel) an den Seiten mit dem Skalpell und gründlich abwischen mit Baumwolle tauscht. Das Bindegewebe an den 4 Ecken des Schnittes mit Bulldog Klammern fixieren und lassen Sie sie seitlich hängen, um das OP-Feld offen zu halten.</li>
	<li>Anwenden 0,9 % Kochsalzlösung, die Knochenoberfläche und Gewebe mit Wattestäbchen reinigen. Reinigen Sie dann die Knochenoberfläche mit 3 % H 2 O 2. Vermeiden Sie den Kontakt mit dem Gewebe. Hiermit der Knochen wird gründlicher gereinigt und kleinere Blutungen aus dem Knochen wird gestoppt. Darüber hinaus werden Residuen der Knochenhaut sichtbar. Diese Rückstände zu entfernen, mit einem Wattestäbchen mit moderaten Druck. 
	Hinweis: Entfernung der Knochenhaut Residuen erhöht Haftung und Haltbarkeit der tES-Buchse auf den Knochen geklebt.
	<ol><li>Im Falle von Blutungen nicht mehr aufzuhalten, einem Knochenbohrer und berühren es für 1-3 s mit leichtem Druck auf den Knochen. Dieses mechanische Verfahren wird in den meisten Fällen die Blutung ohne signifikante Erwärmung. Verwenden Sie niemals Elektrokauter am Knochen; sogar kurze Anwendung führt zu Gewebeschäden Brain (Elektrokauter sollte ausschließlich für Wunde Gewebe Blutungen verwendet werden).</li>
	</ol></li> <li>Befestigungsschrauben Set-up Einhaltung verbessert werden, wählen Sie einen Bohrer passt die Größe der Schraube. Legen Sie zwei Burr Löcher auf zwei verschiedenen Knochenplatten durch Vorbohren mit einer Handbohrmaschine und dann durch leichte vertikale Druckverteilung mit der Knochenbohrer. Nähe an die gewünschte Position der tES-Buchse zu vermeiden, da es die Elektrode einschrauben behindern könnten (z. B. für linken primären motorischen kortikalen tES, wählen Sie rechts frontal und posterioren parietalen Schneckenposition).</li>
	<li>Im Falle eines implantierten Gegenelektrode burr ein drittes Loch befindet sich im rechten hinteren Parietal Knochen für zukünftige Fixierung des Kabels getunnelte.</li>
	<li>Setzen die Kunststoffschrauben an Grat Löcher und Schrauben bis die ersten Reibung zu spüren ist. Führen Sie dann drei weitere 180° Schraube dreht. Überprüfen Sie mit der Pinzette für die Stabilität der Schraube und fügen Sie eine weitere Umdrehung, wenn nicht fest genug. 
	Hinweis: Für Erwachsenen Ratten wird dadurch epidurale Platzierung der Schrauben ohne Beschädigung der Dura oder Gehirn (bauartbedingt Gewinde, die Wende, die Anzahl variieren kann). Die Verwendung von Edelstahl-Schrauben sollte auch machbar, da selbst bei DCS Stromdichten oberhalb der Neurodegeneration, Schraube Platzierung nicht Läsion Lage oder Umfang unter den Schrauben Radardetektoren.</li>
	<li>Turn auf der Lötkolben und vor Hitze für ca. 5 min. Wickeln Sie das Kabel verlassen den Gewebe Tunnel okzipital um die rechten parietalen Schraube und dann schneiden Sie es, so dass ca. 1 cm langes Kabel hinter der Wicklung. Die Isolierung am Ende des Kabels mit einem Skalpell vorsichtig Streifen.</li>
	<li>Das umständliche Kabel an die Schraube und die Knochen mit Cyanoacrylic Leim befestigen.</li>
	<li>Eine kleine Menge von bleifreiem Lötzinn auftragen, an den Anschluss und die blanken Drähte von der Theke Elektrodenkabel und verbinden beide durch kurzes Drücken beide bereits gelöteten Teile zusammen während der Lötspitze zu berühren, bis das Lötzinn schmilzt (ca. 2-3 s). Entfernen Sie die Lötspitze sofort um Metall Überhitzung des Kabels mit nachfolgenden Gewebeschäden zu vermeiden.</li>
	<li>Holen die benutzerdefinierte gemacht tES Elektrode Buchse ( Abbildung 1 b, rot) mit gebogenen, gezackten Spitze Pinzetten und dünn auftragen des Leims Cyanoacrylic bis zum unteren Rand des Sockels. Platzieren Sie für die Platzierung über dem motorischen Kortex und mit einem 4 mm Durchmesser Socket die Mitte Socket Stelle am vorderen 2 mm und 2 mm seitlich aus der Bregma. Für diese Position inneren medialen Rand des Sockels sollte direkt an die sagittale Naht beenden und die Caudale Grenze sollte auf der Höhe der Bregma enden. Drücken Sie die Buchse kurz auf den Knochen (die meisten Cyanoacrylic-Klebstoffe härten durch Druck). 
	Hinweis: Platzieren eine Lichtquelle direkt über die Steckdose Platzierung des Sockets erleichtern kann.</li>
	<li>Achten Sie darauf, die der Knochen im Bereich des Sockels frei von Kleber (durch Überprüfung mit Licht, weil der Kleber reflektierende ist). Im Falle Leim zu verschütten, entfernen Sie den Sockel, kratzen Sie den Kleber mit dem Skalpell, und wiederholen Sie Schritt 4.12.</li>
	<li>Nach die Steckdose vorhanden ist und die zukünftige Stimulation Gegend frei von Kleber ist, zuerst versiegeln die seitlichen Grenze des Sockels des benachbarten Gewebes mit einem kleinen Tropfen Cyanoacrylic Kleber eine flüssige Brücke zu vermeiden, die zu rangieren der aktuellen an dieser Stelle führen könnte. Gelten Sie nicht zu viel Kleber, wie es in den Bereich der Stimulation fließen kann (in diesem Fall zurück Schritt 4.12). 
	Hinweis: Halten Sie die Stimulation Bereich frei von Kleber ist entscheidend, da eine Reduzierung des Bereichs Stimulation Stromdichte drastisch erhöhen könnte (A/m ²).</li>
	<li>Decken alle Schrauben mit Cyanoacrylic Leim.</li>
	<li>Mix der Zweikomponenten-dental Acryl Zement in einer kleinen Silikonschlauch oder Glas. Sobald es zähflüssig ist, wenden Sie es mit einem dental Spatel, die restlichen Grenzen des Sockels bis auf die Knochen zu versiegeln. Vermeiden Sie jede Strömung zahnärztliche Acryl Zement im Bereich Stimulation.</li>
	<li>Schließlich decken den gesamten Schädel, Schrauben, Zähler Elektrodenkabel und der Steckdose bis zu &#8531; des Sockels mit dental Acryl Zement. Sicherzustellen, dass der Zement die richtige Viskosität hat: Wenn zu flüssig, es in das umliegende Gewebe fließt; Wenn zu hart, es ist schwierig, sie gleichmäßig zu verteilen.</li>
	<li>Wenn der Knochen bedeckt und der Zement ausgehärtet ist, entfernen Sie die Bulldogge Klammern; die Haut sollte nur die bebauten Zement berühren, damit Nähen nicht benötigt wird. (Der erste Schnitt war zu lang gewählt und das Bindegewebe oder Muskulatur sichtbar ist, wenden Sie eine Naht im Schritt 3.12 beschriebenen).</li>
	<li>Eine Schicht von Jod mit einem Wattestäbchen rund um die Grenze der geschnittenen Haut und subkutan injizieren Carprofen (5 mg/kg Körpergewicht in 5-7,5 mL 0,9 % Kochsalzlösung für Schmerzen Behandlung und Flüssigkeit Ersatz aufgelöst). 
	Hinweis: Wenn Sie einatmen Anästhesie verwenden, schalten Sie ihn aus jetzt.</li>
	<li>Den Nager in einem wärmenden Kasten für die Wiederherstellung aus der Narkose zu platzieren, bis das Nagetier wach ist und posturale Stabilität wiederhergestellt. 
	Hinweis: Überprüfen Sie das Tier &#39; s Gewicht Entwicklung, Wunde Staats- und allgemeine Wohlbefinden Kriterien täglich nach der Institution &#39; s Empfehlung.</li>
</ol> 5. Transkranielle elektrische Stimulation Verfahren Hinweis: Anästhesie tES Auswirkungen betrifft, Durchführung der Stimulation in alert Nagetiere, wann immer möglich wird empfohlen. Das Nagetier wieder für mindestens 5 Tage (Heilung der Wunde Kopf- und Brustbereich) vor Beginn der Experimente zu ermöglichen. Experimente können zu früheren Zeitpunkten nach der Operation durchgeführt werden, wenn eine externe Gegenelektrode befestigt mit einer Weste mit, wie die Brust Wunde am meisten gereizt; aber Tiere müssen an die Elektrode Weste für mehrere Tage gewöhnt werden und Störungen mit Verhaltensstörungen Aufgaben auftreten.
<ol><li>TES Elektrode Socket Hälfte mit 0,9 % Kochsalzlösung füllen und Luftblasen zu entfernen.</li>
	<li>WerdenFore cathodal tDCS Sitzungen immer Chlorierung zu überprüfen und bei Bedarf (z. B. eine glänzende silberne Oberfläche), chloren Re Ag/AgCl-Elektrode. Entfernen Sie vor anodal tDCS Sitzungen mögliche überschüssige AgCl Ablagerungen aus vorherigen Stimulationen mit Sandpapier, um gute Leitfähigkeit während der Stimulation zu ermöglichen. Schraube in der tES-Elektrode-Schraubkappe ( Abbildung 1 b, grau Stück). 
	Achtung: Die Nichtbeachtung die Elektrode zwischen cathodal tDCS Sitzungen erneut chloren wird bis zur Erschöpfung der Chlorierung während der Stimulation und toxische Aufbau durch elektrochemische Reaktion führen. Dies wird Gewebeschäden verursachen. Re Chlorierung nicht innerhalb einer einzigen Sitzung erforderlich, wenn die Stimulation dauert kürzer als 20 min.</li>
	<li>Schließen Sie die Kabel an die beiden Anschlüsse auf dem Kopf (für anodal Stimulation der anodal Kabel an den Anschluss der Schraubkappe für cathodal Stimulation ist es gegenüber). 
	Hinweis: Bei Verwendung eines extern platzierte Gegenelektrode decken Gegenelektrode mit leitfähigen Gel und auf das Nagetier &#39; s Brust. Dies ist am einfachsten, wenn die Elektrode in einem kleinen Nagetier Weste vorfixiert ist, dass der Nager während der Stimulation tragen können.</li>
	<li>Ort der Nager in den experimentellen Käfig mit den Kabeln verbunden mit einem Wirbel oberhalb der Käfig, der für freie Bewegung erlaubt.</li>
	<li>Schalten Sie den Stimulator und passen Sie die Stimulationsparameter (Anregung Intensität, Dauer, Rampe nach oben und unten Zeit).</li>
	<li>Bei Nichtgebrauch im Handel erhältlichen Stimulationsvorrichtung mit Sicherheit Herunterfahren und Abschalten Alarm, umfassen einen Meter in der Schaltung des konstanten Stromflusses überprüfen. 
	Hinweis: Mit diesem Set-up Stimulation kann angewendet werden bei Leistung oder Training von Verhaltensstörungen Aufgaben.</li>
	<li>Suchen Sie nach Anzeichen von Stress oder Unbehagen des Nagers während der Stimulation.</li>
	<li>Nach dem Ende der Stimulation, trennen Sie die Kabel, Schrauben Sie die Elektrode Kappe auf dem Kopf, und reinigen und trocknen Sie die Steckdose mit einem Wattestäbchen. Das Nagetier in das häusliche Umfeld zurückkehren oder fahren Sie mit einem Verhalten fort, falls gewünscht.</li>
</ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Dieses Protokoll beschreibt typische Materialien und Verfahrensschritte für chirurgische Realisierung einer ständigen tES Aufstellung sowie für die anschließende Stimulation in alert Nagetiere. Während der Vorbereitung ein Nagetier, tES experimentieren, mehrere methodische Aspekte (Sicherheit und Verträglichkeit des tES, Ergebnis-Parameter) sowie konzeptionelle Aspekte (Vergleichbarkeit mit der conditio humana, erwartete Effekte der Stimulation auf ein bestimmtes Gehirn Region) müssen berücksichtigt werden. Aus methodisc...

Die transkranielle Verwaltung der elektrischen Ströme im Gehirn (tES) hat seit Jahrzehnten, Gehirnfunktion zu studieren und um Verhalten zu ändern verwendet worden. Seit kurzem auch die Anwendung direkter Strömungen oder seltener Wechselströme (TAC und tRNS), nicht-invasiv durch den intakten Schädel durch den Einsatz von zwei oder mehr Elektroden (Anode(s) und cathode(s)) wissenschaftliche und klinische Interesse gewonnen hat. Insbesondere tDCS wurde in mehr als 33.200 Sitzungen bei gesunden Probanden und Patienten mit neuropsychiatrischen Erkrankungen eingesetzt und entstanden als eine sichere und einfache, kostengünstige am Krankenbett Anwendung mit möglichen therapeutischen Möglichkeiten sowie langlebige Auswirkungen auf das Verhalten1. Dies ergab deutlich erhöhten Bedarf und wissenschaftliche Interesse an mechanistische Studien, einschließlich Sicherheitsaspekte. Dieser Artikel konzentriert sich auf die am häufigsten verwendete Form der Stimulation, tDCS.
Arten moduliert tDCS kortikale Erregbarkeit und synaptische Plastizität. Erregbarkeit Veränderungen wurden als Polarität-abhängige Veränderung der spontanen neuronalen Feuerrate in Ratten und Katzen2,3,4, oder Änderungen im motor evozierte potential (MEP) Amplituden in Menschen und Mäusen (gemeldet beide nach anodal und verminderte nach cathodal tDCS erhöht: menschliche5,6; Maus (7). Anodal DCS erhöhte synaptische Wirksamkeit des Motors kortikalen oder hippocampal Synapsen in Vitro für mehrere Stunden nach Stimulation oder lange Begriff Potenzierung (LTP), wenn Co angewendet mit einem bestimmten schwach synaptischen Eingang oder wenn Sie zuvor eine Plastizität auslösende Stimulation8,9,10,11,12. Gemäß, die Vorteile der Stimulation auf motorische oder kognitive Trainingserfolg zeigen oft nur wenn tDCS Co angewandte mit8,13,14,15Ausbildung ist. Während diese bisherigen Erkenntnissen vor allem auf Funktionen von Neuronen zurückzuführen sind, sollte angemerkt werden, dass nicht-neuronalen Zellen (Glia) auch zu funktionellen Auswirkungen von tDCS beitragen können. Beispielsweise erhöht astrocytic intrazellulären Kalziumspiegel während anodal tDCS alert Mäuse16. In ähnlicher Weise induzierte anodal tDCS bei Stromdichten unterhalb des Grenzwerts für Neurodegeneration eine Dosis abhängige Aktivierung der Mikroglia17. Jedoch Bedarf die Modulation der Neuron-Glia-Interaktion durch tDCS weiterer Untersuchung.
Genommen zusammen, tierischen Forschung erweiterte eindeutig unser Verständnis für die modulierende Wirkung von tDCS auf Erregbarkeit und Plastizität. Allerdings gibt es eine "inverse translationale Lücke" Observable in den exponentiellen Anstieg des menschlichen tDCS Studien im Gegensatz zu den langsamen und geringfügige Zunahme der zugrunde liegenden Mechanismen des tES in in-vitro- und in-vivo Untersuchungen Tiermodelle. Darüber hinaus Nagetier tES Modelle sind mit hohen Variabilität in Forschungslabors (reichend von transdermalen Epicranial Stimulation) durchgeführt und gemeldeten Stimulation sind häufig nicht vollständig transparent, erschweren die Vergleichbarkeit und Replizierbarkeit der Grundlagenforschung sowie Interpretation der Ergebnisse.
Hier beschreiben wir ausführlich die chirurgische Umsetzung einer transkraniellen Gehirn Stimulation Aufstellung Primärbewegungsrinde, die Übersetzung der menschlichen tDCS-Bedingung bei gleichzeitiger Minimierung der Variabilität ermöglicht und erlaubt wiederholte Stimulation ohne targeting Verhalten zu behindern. Ein Schritt für Schritt Protokoll für nachfolgende tES in alert Ratten steht zur Verfügung. Methodische und konzeptionelle Aspekte der sicheren Anwendung der tES in alert Nagetiere werden diskutiert.

<table><tbody><tr><td>Softasept N</td><td>B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland</td><td>3887138</td><td>Antiseptikum</td></tr><tr><td>Ethanol 70 %</td><td>Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Deutschland</td><td>T913.1</td><td></td></tr><tr><td>Zange mit gebogener Spitze</td><td>FST Fine Science Tools, Heidelberg, Deutschland</td><td>11071-10</td><td></td></tr><tr><td>Irispinzette, 10cm, gerade, gezahnt</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>15914</td><td></td></tr><tr><td>Skalpellgriff #3, 13cm</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>500236</td><td></td></tr><tr><td>Standard Skalpellklinge #10</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>500239</td><td></td></tr><tr><td>Zelletten Zellulosetupfer</td><td>Lohmann und Rauscher, Neuwied, Deutschland</td><td>13349</td><td>5 x 4 cm&nbsp;</td></tr><tr><td>Isofluran</td><td>AbbVie Deutschland GmbH & Co</td><td>N01AB06</td><td></td></tr><tr><td>Iris Schere, 11.5cm, Straight</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>501758</td><td>kleine Schere</td></tr><tr><td>Wattestäbchen/Wattestäbchen</td><td>Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Deutschland</td><td>EH12.1</td><td>Rotilabo</td></tr><tr><td>Kelly Hämostatische Pinzette, 14cm, Straight</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>501241</td><td>chirurgische Klemmelektrodenplatte</td></tr><tr><td>(Platin)</td><td>Sonderanfertigung</td><td>Wissenschaftliche Werkstatt Neurozentrum Uniklinik Freiburg, Deutschland</td><td>10x6 mm, 0,15 mm Dicke</td></tr><tr><td>isolierte Kupferlitzen (~1 mm Durchmesser)</td><td>Reichelt elektronik GmbH & Co. KG, Sande, Deutschland</td><td>LITZE BL</td><td>Elektrodenkabel</td></tr><tr><td>Weller EC 2002 M Lötstation</td><td>Weller Tools GmbH, Besigheim, Deutschland</td><td></td><td></td>EC2002M1D</tr><tr><td>Iso-Core EL 0,5 mm</td><td>FELDER GMBH L&ouml; ttechnik, Oberhausen, Deutschland</td><td>20970510</td><td>bleifreies Lot</td></tr><tr><td>MERSILENE Polyesterfaser Naht</td><td>Johnson & Johnson Medical GmbH, Ethicon Deutschland, Norderstedt, Deutschland</td><td>R871H</td><td>nicht resorbierbares geflochtenes Nahtmaterial, 4-0</td></tr><tr><td>Histoacryl</td><td>B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland</td><td>9381104</td><td>Cyanacrylat</td></tr><tr><td>Ketamin 10%</td><td>Medistar GmbH, Deutschland</td><td>n/a</td><td>Anästhetika</td></tr><tr><td>Rompun 2% (Xylazin)</td><td>Bayer GmbH, Deutschland</td><td>n/a</td><td>Anästhetika</td></tr></tbody></table>

transkranielle elektrische hirnstimulation in alert nagetiere

Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

Transkranielle elektrische Hirnstimulation kann kortikale Erregbarkeit und Plastizität bei Menschen und Nagern modulieren. Die häufigste Form der Stimulation beim Menschen ist die transkranielle Gleichstrom Stimulation (tDCS). Weniger häufig wird Transcranial Wechselstrom Anregung (TAC) oder Transcranial Zufallsrauschen Anregung (tRNS), eine spezifische Form der TAC mit elektrischem Strom zufällig in einem vorgegebenen Frequenzbereich eingesetzt. Die Zunahme der nicht-invasive elektrische Stimulation Hirnforschung beim Menschen, sowohl für experimentelle und klinische Zwecke, hat einen erhöhten Bedarf an grundlegenden, mechanistischen, Sicherheitsstudien an Tieren erbracht. Dieser Artikel beschreibt ein Modell für die transkranielle elektrische Hirnstimulation (tES) durch den intakten Schädel Ausrichtung auf das motorische System in alert Nagetiere. Das Protokoll enthält detaillierte Anweisungen für die chirurgische Einrichtung eines ständigen Epicranial Elektrode Sockets in Kombination mit einem implantierten Gegenelektrode auf der Brust. Durch die Platzierung einer Stimulationselektrode in die Epicranial-Buchse, können verschiedene elektrische Stimulation Typen, vergleichbar mit tDCS, TAC und tRNS beim Menschen geliefert werden. Darüber hinaus werden die praktischen Schritte für tES in alert Nagetiere eingeführt. Die angewandte Stromdichte, Stimulation Dauer und Art der Stimulation können abhängig von den experimentellen Anforderungen gewählt werden. Die Vorbehalte, vor- und Nachteile dieses Aufbaus werden, sowie Sicherheit und Verträglichkeit Aspekte besprochen.

Die beschriebene Umsetzung einer Aufstellung für zuverlässige wiederholte tES in alert Nagetiere kann mechanistische Experimente, Dosis-Wirkungs-Studien oder Experimente, einschließlich Verhaltens Aufgaben leicht integriert werden. Bis heute ist die Vergleichbarkeit der Daten aus tierexperimentellen Studien mit (nicht-invasive) tES behindert durch die Variabilität der tES Stimulation Aufbauten zwischen Labors und durch Unterschiede in der Stimulationsparameter (z. B. verschiedene...

Dieses Protokoll beschreibt eine chirurgische Einrichtung für eine permanente Epicranial Elektrode Steckdose und einer implantierten Brust-Elektrode bei Nagetieren. Durch die Platzierung einer zweiten Elektrode in die Steckdose, können verschiedene Arten von transkranielle elektrische Hirnstimulation auf das motorische System alert Tiere durch den intakten Schädel geliefert werden.

Transkranielle elektrische Hirnstimulation in Alert Nagetiere

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in ...

Das übergeordnete Ziel dieses chirurgischen Eingriffs besteht darin, zuverlässige und wiederholte transkranielle elektrische Hirnstimulationen bei wachen Nagetieren zu ermöglichen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen auf dem Gebiet der Neuromodulation und Neuroplastizität zu beantworten, indem gezielte elektrische Stimulation von Hirnnetzwerken die motorische Funktion verbessert oder Defizite behebt. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie wiederholte, nicht-invasive elektrische Hirnstimulationssitzungen bei wachen Nagetieren erlaubt, ohne Unbehagen hervorzurufen und mit minimaler Beeinträchtigung der Verhaltensmessungen.Personen, die neu in dieser Methode sind, könnten Schwierigkeiten haben, da das Auffinden des richtigen Tunnels vom Brustkorb zum Kopf sowie die Knochenpräparation vor der Platzierung der Elektrodendose für unerfahrene Untersucher oft schwierig durchzuführen ist. Eine visuelle Demonstration dieser Methode ist entscheidend, da die chirurgischen Schritte zur Platzierung der Elektrodendose sowie die Vorbereitung und Positionierung der Elektroden für die Stimulation für den Erfolg der Experimente von großer Bedeutung sein werden. Unsere Doktorandin

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Dieses Video zeigt die Methode zur Implantation eines On-Head-Elektrodensystems in eine anästhesierte Ratte zur Echtzeit-Anfallserkennung. Das Verfahren umfasst das Platzieren von Stimulations- und Aufzeichnungselektroden, das Befestigen mit Zahnzement und das Anschließen an einen am Kopf montierten Verstärker.

Implantation eines On-Head-Elektrodensystems in ein Rattenmodell zur Echtzeit-Erkennung von Anfällen

Quelle: Fritsch, B. et al. Transkranielle elektrische Hirnstimulation bei wachen Nagetieren. J. Vis. Exp. (2017)Dieses Video zeigt die Implantation von Elektroden und die Anwendung von transkranieller elektrischer Stimulation (tES) auf den motorischen Kortex von Warnratten. Es skizziert die Schritte bei der Elektrodenplatzierung, der Stimulationsabgabe und der daraus resultierenden neuronalen und mikroglialen Aktivierung und unterstreicht ihr neurotherapeutisches Potenzial.

Transkranielle elektrische Stimulation des motorischen Kortex bei einer wachen Ratte

Quelle: Beom, J., et al. Repetitive transkranielle Magnetstimulation der einseitigen Hemisphäre des Rattengehirns. J. Vis. Exp. (2016)Dieses Video zeigt die Anwendung der repetitiven transkraniellen Magnetstimulation (rTMS) bei anästhesierten Ratten zur Modulation der kortikalen Erregbarkeit. Das Verfahren beinhaltet die Bestimmung der motorischen Schwelle (MT), um eine Basisstimulation zu etablieren, gefolgt von der Anwendung von rTMS mit einer Intensität oberhalb der MT, um eine neuronale...

Modulation der kortikalen Erregbarkeit bei einer Ratte durch repetitive transkranielle Magnetstimulation

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

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

Wir haben die repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) auf die einseitige Hemisphäre des Rattengehirns angewendet, indem wir eine 25-mm-Spirale 8 1 cm lateral zum Scheitel auf der biaurikulären Linie platziert und die Spule um 45° gewinkelt haben. Für rTMS wurde für mehr als 20 min eine hauseigene Wasserkühlung eingesetzt.

Repetitive transkranielle Magnetstimulation auf die Einseitige Hemisphäre von Rattenhirn

Ein kabelloses, bidirektionale System für neuronale Mehrkanal-Aufnahmen und Stimulation in Ratten frei Verhalten wird eingeführt. Das System ist leicht und kompakt, so dass nur minimale Auswirkungen auf die Futtersorten Verhaltensrepertoire. Darüber hinaus bietet dieses bidirektionale System ein ausgefeiltes Instrument um kausale Zusammenhänge zwischen Aktivierungsmuster Gehirn und Verhalten zu beurteilen.

Ein kabelloses, bidirektionale Schnittstelle für In Vivo Aufnahme und Stimulation der neuronalen Aktivität in Ratten frei Verhalten

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

Ein detailliertes neues Verfahren zur funktionellen Bildgebung von wachen, kopffixierten Ratten wird beschrieben.

Kopfimplantate für die Neurobildgebung von wachen, kopffixierten Ratten

Wir beschreiben ein Protokoll zur Beurteilung von Dosis-Wirkungs-Kurven für extrakranielle Stimulation in Bezug auf elektrische Feldmessungen des Gehirns und einen relevanten Biomarker-zerebralen Blutfluss. Da bei diesem Protokoll eine invasive Elektrode in das Gehirn eingeführt wird, ist eine Vollnarkose erforderlich, wobei die Spontanatmung der kontrollierten Atmung vorgezogen wird.

[Platzierung von extrakraniellen Stimulationselektroden und Messung des zerebralen Blutflusses und intrakranieller elektrischer Felder bei anästhesierten Mäusen

Erfahren Sie die chirurgische Methode zur transkraniellen elektrischen Hirnstimulation bei wachen Nagetieren. Diese Technik ermöglicht wiederholte Neuromodulation ohne Verhaltensbeeinträchtigung und erleichtert Studien zur Neuroplastizität und motorischen Funktion.

Transkranielle elektrische Hirnstimulation in Alert Nagetiere

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