Estimulación eléctrica cerebral transcraneal en roedores alerta

El objetivo general de este procedimiento quirúrgico es permitir una estimulación eléctrica cerebral transcraneal confiable y repetida en roedores alerta. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la neuromodulación y la neuroplasticidad mediante la estimulación eléctrica dirigida de las redes cerebrales para mejorar la función motora o los déficits. La principal ventaja de esta técnica es que permite repetir sesiones de estimulación eléctrica cerebral no invasiva en roedores alerta sin inducir molestias y la mínima interferencia de sus mediciones conductuales.

Las personas nuevas en este método pueden tener dificultades porque encontrar el camino correcto para el túnel del tórax a la cabeza, así como la preparación del hueso antes de la colocación del encaje del electrodo, suele ser difícil de realizar para los investigadores inexpertos. La demostración visual de este método es fundamental, ya que los pasos quirúrgicos para la colocación del encaje del electrodo, así como la preparación y colocación del electrodo para la estimulación, serán cruciales para el éxito de los experimentos. Nuestra candidata a doctorado, Stephanie Haschka, ayudará a realizar los procedimientos NEBS en ratas de alerta.

Presentador}Comience colocando el roedor en su pecho sobre la mesa de operaciones. Desinfecte el cuero cabelludo afeitado con un hisopo empapado en agente antiséptico. Déjalo secar al aire.

Luego, después de verificar la profundidad de la anestesia, corte la piel con un bisturí en una línea desde el nivel del ojo rostral hasta el nivel del oído medio. A continuación, coloque a la rata en posición supina para que el pecho quede expuesto y desinfecte el pecho. Estirar la piel lateral del tórax derecho con dos dedos y hacer un corte sagital recto en la orientación craneal.

Forme una bolsa subcutánea desconectando atraumáticamente la piel del músculo pectoral mayor izquierdo, hágalo abriendo repetidamente las tijeras pequeñas. A continuación, gire al animal sobre su lado derecho, haga un túnel en el camino del cable desde la esquina occipital izquierda de la piel de la cabeza abierta a lo largo del cuello para salir a la bolsa pectoral. Penetrando en la fascia superficial mediante pinzas homeostáticas.

Abra con cuidado las pinzas homeostáticas para agarrar el extremo del cable del electrodo conectado al electrodo de platino sin permitir que los alambres afilados se desvíen. Tire del cable a través del túnel hasta que el electrodo ingrese a la bolsa orientada con el punto de cauterización hacia la extremidad trasera izquierda del roedor. A continuación, vuelve a colocar al roedor en posición prona.

A continuación, fije la placa de platino con una sutura sintética estéril trenzada no absorbible a la fascia pectoral en los dos orificios de las esquinas opuestas. Del mismo modo, fije el cable a la fascia mediante un nudo suelto que forme un ligero bucle antes de la entrada del túnel de tejido. Por último, cierra la piel con tres o cuatro suturas cutáneas dependiendo del tamaño de la incisión.

Comience raspando el periostio, el tejido conectivo del cráneo a los lados con el bisturí, y limpie a fondo con hisopos de algodón. Fije el tejido conectivo en las cuatro esquinas del corte con pinzas de bulldog, luego déjelas colgar lateralmente para mantener abierto el campo quirúrgico. A continuación, aplique solución salina al 0,9% para limpiar la superficie ósea y el tejido con bastoncillos de algodón.

A continuación, limpie la superficie ósea con peróxido de hidrógeno al 3%. Use un hisopo de algodón para eliminar cualquier residuo del periostio a medida que se haga visible. Como los tornillos de fijación mejorarán la adherencia al sedante, elija una broca que se ajuste al tamaño del tornillo.

Coloque dos barreras en dos placas óseas diferentes perforando previamente con un taladro manual y luego mediante una ligera presión de partículas con un taladro para huesos. En los casos de un electrodo implantado, como se muestra en este vídeo, excave un tercer orificio situado en el hueso parietal posterior derecho para la futura fijación del cable tunelizado. Coloque los tornillos de plástico en los pozos y atornille hasta que se sienta la primera fricción.

A continuación, realice tres giros de tornillo adicionales de 180 grados. Use pinzas para verificar la estabilidad del tornillo y agregue una vuelta más si no está lo suficientemente apretado. Enciende la plancha cauterizante y precalienta durante aproximadamente cinco minutos.

Enrolle el cable que sale del túnel de tejido occipitalmente alrededor del tornillo parietal derecho y luego córtelo dejando aproximadamente un centímetro de cable detrás del bobinado. Pele con cuidado el aislamiento en el extremo del cable con un bisturí. A continuación, fije el cable enrollado al tornillo y al hueso con pegamento de cianoacrilato.

A continuación, aplique una pequeña cantidad de cauter de estaño sin plomo al conector y a los cables desnudos del cable del contraelectrodo, y conecte ambos presionando brevemente ambas partes precauterizadas mientras toca la punta de cauterización hasta que el cauter de estaño se derrita. Retire la punta de cauterización inmediatamente para evitar el calentamiento excesivo del cable por el metal con el consiguiente daño al tejido. Para la estimulación de la corteza motora se utiliza un casquillo de cuatro milímetros de diámetro.

Tome el casquillo del electrodo tES hecho a medida con pinzas de punta dentada delgada y aplique una capa delgada de pegamento de cianoacrilato en el borde inferior del casquillo. El borde intermedial de la cavidad debe terminar directamente en la sutura sagital y el borde interno debe terminar en el bregma. A continuación, presione el encaje brevemente sobre el hueso hasta que el pegamento se endurezca.

Y use una luz para asegurarse de que el hueso dentro del área de la cavidad no tenga pegamento reflectante. Una vez que el encaje esté en su lugar y la futura área de estimulación esté libre de pegamento, selle el borde lateral del alvéolo al tejido vecino con una pequeña gota de pegamento de cianoacrilato para evitar un puente de líquido que podría provocar un desvío de corriente en este lugar. A continuación, cubra todos los tornillos con pegamento de cianoacrilato.

A continuación, mezcle los dos componentes con cemento acrílico en un pequeño tubo de silicona o vidrio. Tan pronto como se vuelva viscoso, aplíquelo con una espátula dental para sellar los bordes restantes del alvéolo al hueso. Finalmente, cubra todo el cráneo, los tornillos, el cable del contraelectrodo y hasta 1/3 del encaje con cemento acrílico dental.

Después de que todo el hueso esté cubierto y el cemento se haya endurecido, retire las abrazaderas del bulldog y vuelva a colocar la piel. Comience llenando el casquillo del electrodo tES hasta la mitad con solución salina al 0,9% y elimine las burbujas de aire. Antes de las sesiones de catódicos, verifique la cloración y, si es necesario, vuelva a clorar el electrodo de plata, cloruro de plata.

Antes de las sesiones de tES anódales, elimine los posibles depósitos excesivos de cloruro de plata de las estimulaciones anteriores con papel de lija para permitir una buena conductividad durante la estimulación. A continuación, enrosque el tapón del electrodo tES. Conecte los cables a los dos conectores de la cabeza.

A continuación, coloque el roedor en la jaula experimental con los cables conectados a un eslabón giratorio sobre la jaula que permita el libre movimiento. Encienda el estimulador y ajuste los parámetros de estimulación. Finalmente, una vez finalizada la estimulación, desconecte los cables, desenrosque la tapa del electrodo en la cabeza y limpie y seque el encaje con un hisopo de algodón.

Los resultados indicaron que la activación de la microglía evaluada por alteración morfológica ocurrió primero a 31,8 amperios por metro cuadrado, mientras que los primeros signos de neurodegeneración se detectaron a 47,8 amperios por metro cuadrado. Las muestras del uno al cuatro fueron calificadas como positivas. La anestesia afectó la magnitud de la respuesta a la EDC, ya que el porcentaje de cortes de cerebro con neuronas degeneradoras positivas para fluoro-JC en ratas en alerta fue mayor, a 47,8 amperios por metro cuadrado.

Además, se espera que los efectos conductuales o moleculares a altas intensidades sean mecánicamente diferentes en comparación con los efectos de baja intensidad. Una vez dominada, esta técnica, incluida la colocación de electrodos torácicos, se puede realizar en 40 a 45 minutos si se realiza correctamente. Por lo general, se necesita una duración más corta de 10 a 15 minutos si no se coloca un contraelectrodo quirúrgicamente.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo colocar un electrodo permanente configurado para las diferentes técnicas de simulación NEBS y cómo aplicar un eTS en roedores de alerta. No olvide que trabajar con corrientes eléctricas puede ser perjudicial para el roedor si los electrodos no se preparan lo suficiente antes de la estimulación. Siempre se deben tomar precauciones como la recloración del electrodo antes de la estimulación catódica o la eliminación de los residuos antes de la estimulación anódica antes de realizar este procedimiento.