Estimulación eléctrica transcraneal crónica y grabación Intracortical en ratas

El objetivo general de este procedimiento es mostrar un protocolo paso a paso para fabricar e implantar electrodos de estimulación transcraneal crónica. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la neuroestimulación, como los efectos a largo plazo de la estimulación eléctrica transcraneal difusa dirigida temporalmente. La principal ventaja de esta técnica es que el pequeño tamaño del implante hace que este método sea adecuado para ser combinado con técnicas electrofisiológicas, optogenéticas y de imagen regulares en animales que se mueven libremente.

Las implicaciones de esta técnica se centran en la terapia de la epilepsia, la depresión y otros trastornos neuropsicológicos, ya que es capaz de influir rápidamente en las redes cerebrales a gran escala. Para hacer un electrodo de estimulación, corta seis trozos de 10 centímetros de largo de cables de conexión en miniatura. Retire dos centímetros del revestimiento en un extremo y un centímetro en el otro extremo.

A continuación, retuerce dos cables juntos y suéldalos con el lado más corto pelado. Después, adquiera una tira de tres cintas de embalaje de cualquier circuito integrado con caja SOT-353. Cose los alambres retorcidos a través de los tres agujeros del paquete.

El segmento pelado más largo de los alambres debe estar en las cavidades del paquete. Coloque el cable de modo que el extremo del aislamiento esté alineado con el borde de los orificios. Luego, aplique cemento dental en los agujeros para fijar los alambres.

Una vez que el cemento se haya solidificado, voltee el paquete para introducir una capa delgada de superpegamento en el orificio para formar un sello de tipo agua hacia el cemento poroso. Evite pegar los cables pelados. Después de eso, retuerza los cables juntos en el lado pelado más corto y suéldelos.

Agarra el segmento más largo y pelado de los alambres con la punta de unas pinzas finas. Róllalos y envuélvelos en las cavidades. Corte el exceso de cable si es necesario.

Para hacer un electrodo triplete de registro, corte una pieza de tubo de acero inoxidable de un centímetro de largo con una sierra rotativa de alta velocidad. Retire la aleta de los extremos del tubo con una aguja afilada y asegúrese de que el tubo esté libre de residuos y completamente permeable. Doble el pasador espaciador de tablero chapado en oro con una longitud mínima de tres centímetros para formar un soporte en forma de J.

Corta la pata más larga de la forma de J y suéldala para recuperar la forma original y hacer una unión desmontable entre la parte lineal larga, que será sostenida por el dispositivo estereotáxico, y la forma de U, que sostendrá el electrodo y servirá como punto de anclaje. A continuación, pegue el tubo y la pata más corta del soporte en J. Pega algunas barras adicionales de un centímetro de largo si es necesario para la estabilidad.

A continuación, corte tres trozos de alambre de electrodo de 2,5 centímetros de largo con unas tijeras ultrafinas de acero inoxidable. Asegúrese de que sea un corte claro y afilado y que el aislamiento esté intacto en la superficie circular del cable del electrodo. Además, asegúrese de que la punta de corte no esté doblada debido a la fuerza aplicada.

Dobla uno o dos milímetros en un extremo de cada uno de los alambres en diferentes ángulos para hacerlos distinguibles. Después, llene el tubo con los cables y elija un espaciado adecuado de los electrodos para el experimento. Tenga en cuenta qué cable corresponde a qué profundidad para mantener un orden de canal adecuado.

Una vez que los cables se alineen uno al lado del otro y estén paralelos al tubo, fije los cables de los electrodos colocando una sola gota de superpegamento líquido en ambos extremos del tubo con una aguja afilada. Asegúrese de que el pegamento fluya hacia el tubo debido al efecto capilar, pero no hacia los sitios de grabación en los extremos que sobresalen. Prepare una placa de interfaz de electrodo con un microconector adecuado compatible con un sistema de registro que se vaya a utilizar.

A continuación, introduzca los extremos doblados de los cables en los orificios de la placa de interfaz de electrodos correspondientes al canal de grabación deseado. Cuando todos los cables estén en su posición, empuje los alfileres de oro en los agujeros con unas pinzas. En este procedimiento, retire la mayor parte del pelo del cuero cabelludo del animal con una cortadora de pelo.

A continuación, aplica la crema depilatoria sobre el cuero cabelludo. Extiéndalo uniformemente sobre la superficie y espere unos minutos. Use una espátula para quitar suavemente la crema y el cabello restante.

Enjuague la piel con desinfectante. Inyecte 1 a 2% de lidocaína por vía subcutánea para adormecer la piel. Luego, aplique una sola gota de ungüento veterinario en cada ojo.

Haz una incisión sagital larga y minuciosa a lo largo de la línea media con un bisturí desde la frente hasta el cuello. Posteriormente, diseccionar los tejidos, incluido el periostio, del cráneo. Luego, con un cincel o pinzas de dientes, limpie el área entre las crestas de los dos huesos temporales.

Mantenga el cráneo expuesto retrayendo la piel disecada con cuatro bulldogs. Coloque suavemente las pinzas finas entre el borde empinado del hueso temporal y los músculos y sepárelos. Realice movimientos de movimiento para exponer la mayor superficie posible del hueso temporal, preferiblemente desde el borde del hueso occipital hasta el plano de las suturas coronales sin dañar los músculos.

Después de eso, coloque los retractores bitemporalmente para mantener expuestos los huesos temporales. Enjuague la superficie del cráneo con uno o dos mililitros de peróxido de hidrógeno al 3%. A continuación, lávalo con uno o dos mililitros de agua con mucho cuidado y deja que la superficie de los huesos temporales limpie la humedad con palitos oculares.

A continuación, pruebe si los electrodos de estimulación encajan en la superficie vertical limpia del cráneo. El borde superior del electrodo de estimulación debe estar alineado con el borde de la cresta del hueso temporal. Reajuste los bulldogs y los retractores, o dé forma a los electrodos de estimulación con unas tijeras, si es necesario.

A continuación, rellene las cavidades de los electrodos de estimulación con gel electroconductor. Y coloque una capa delgada de pegamento en el borde de los electrodos. Coloque el electrodo de estimulación sobre la superficie seca del hueso temporal con un movimiento preciso y manténgalo firmemente en su lugar durante un minuto con pinzas finas.

Asegúrate de que no haya humedad en contacto con el pegamento y limpia con palitos oculares si es necesario. Asegúrese de que el electrodo de estimulación esté pegado uniformemente al hueso temporal seco. Limpie la humedad con frecuencia y retraiga los pañuelos circundantes con cuidado.

Pida ayuda si es necesario. Después de eso, aplique cemento dental sobre los bordes del electrodo de estimulación mientras la humedad que se filtra de los tejidos se seca continuamente con punciones oculares. Cubra todo el electrodo de estimulación con cemento.

Después de que el cemento se haya endurecido por completo, repita estos pasos en el lado contralateral. Posteriormente, utilizando una cabeza de perforación de diámetro un 10% más pequeña en comparación con el diámetro del tornillo, taladre algunos agujeros en todo el cráneo para anclar los tornillos. Introduce tornillos en miniatura en los agujeros y aplica cemento dental sobre ellos.

A continuación, continúe con la implantación de los electrodos de registro. Suelde los conectores y fíjelos a la construcción en el extremo. Después, lave abundantemente los pañuelos expuestos con desinfectante.

Inyecte lidocaína del 1 al 2% por vía subcutánea. Luego, para crear los bordes de la herida, enciérrelos con suturas interrumpidas simples alrededor del implante del conector. Posteriormente, desinfectar la herida con povidona yodada.

En este trabajo se muestran los resultados representativos de un sistema de detección e intervención de convulsiones epilépticas de circuito cerrado, aplicado en ratas Long-Evans, que expresa convulsiones espontáneas. Se sabe que este tren muestra los síntomas conductuales en patrones electrográficos de epilepsia de ausencia, llamados descarga de pico y onda. Aquí se muestran los rastros de LFP de la intervención convulsiva, lo que demuestra el rendimiento estable de los estímulos dirigidos temporalmente en la interrupción de las convulsiones durante 16 semanas.

Esto demuestra la robustez y fiabilidad de los electrodos de estimulación implantados. Para poner estos resultados en contexto, aquí está la grabación de un experimento abortado en el que creció tejido secundario entre el hueso temporal y la superficie del electrodo, debido al sellado y cementado incorrectos de los electrodos. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo implantar electrodos de estimulación transcraneal.

Siguiendo este procedimiento, se pueden realizar otros métodos como la implantación de electrodos de registro o ventanas craneales con el fin de registrar diferentes modalidades durante la estimulación.