Modulation de l’excitabilité corticale chez un rat à l’aide d’une stimulation magnétique transcrânienne répétitive

Résumé

Source : Beom, J., et al. Stimulation magnétique transcrânienne répétitive à l’hémisphère unilatéral du cerveau du rat. J. Vis. Exp. (2016)

Cette vidéo démontre l’application de la stimulation magnétique transcrânienne répétitive (rTMS) chez des rats anesthésiés pour moduler l’excitabilité corticale. La procédure consiste à déterminer le seuil moteur (MT) pour établir la stimulation de base, puis à appliquer la rTMS à une intensité supérieure à la MT pour induire une dépolarisation neuronale. Cette stimulation déclenche l’afflux de calcium, favorise la production de facteurs neurotrophiques et améliore la plasticité synaptique, influençant finalement l’excitabilité corticale.

Protocole

Toutes les procédures impliquant des modèles animaux ont été examinées par le comité institutionnel local de protection des animaux et le comité d’examen vétérinaire JoVE.

1. Configuration

1. expérimentale Préparation animale
   Laisser les
   1. rats mâles Sprague-Dawley 1 semaine s’adapter à leur nouvel environnement avant de commencer l’expérience.
      NOTE : Bien que des rats âgés de 8 semaines aient été utilisés dans la présente étude, un cerveau en développement ou adulte peut être choisi en fonction des hypothèses de recherche.
2. Anesthésie par inhalation pour l’induction
   1. Induisez et maintenez l’anesthésie avec 5 % et 2 % d’isoflurane dissous dans 40 %/60 % et 25 %/75 % d’oxygène/azote via une chambre et un cône nasal, respectivement. Ajustez la profondeur de l’anesthésie au niveau de l’abolition du réflexe de retrait de la pédale au pincement des orteils pour confirmer une anesthésie correcte.
      REMARQUE : L’utilisation d’animaux éveillés peut être un meilleur choix en termes de traduction, mais il est difficile de se retenir pendant la SMTr et ils sont sujets à un stress excessif.
   2. Surveillez la température corporelle à l’aide d’une sonde rectale et maintenez-la à 37 °C à l’aide d’une couverture homéotherme. Surveillez la profondeur de l’anesthésie à l’aide du réflexe de retrait de la pédale, de la température, de la fréquence respiratoire et de la fréquence cardiaque.
3. Passez à l’anesthésie intraveineuse pour l’entretien
   1. Préparez la queue avec un tampon imbibé d’alcool. Cathétériser une veine latérale de la queue à l’aide d’un cathéter veineux de calibre 24 pour la transition vers l’anesthésie intraveineuse (IV) (figure 1A). Chargez le propofol par voie intraveineuse (1 mg/[kg·min] pendant 10 min, en utilisant une émulsion de 10 mg/ml) aux animaux. Arrêtez l’isoflurane 5 minutes après le début de la charge de profofol.
   2. Maintenir la sédation au propofol à un débit de perfusion de 500 à 700 μg/(kg·min) tout au long de l’expérience, comme lors d’une étude précédente. Compléter l’oxygène à 0,8 L/min via un cône nasal.
      REMARQUE : L’anesthésie avec du propofol vise à réduire la suppression potentielle de l’excitabilité corticale par l’agent d’inhalation. Cependant, l’anesthésie n’est pas obligatoire dans les expériences de SMTr, et des animaux éveillés peuvent également être utilisés. Les méthodes d’anesthésie doivent être décidées en tenant compte des hypothèses de recherche.
   3. Utilisez une pommade vétérinaire sur les yeux pour prévenir la sécheresse sous anesthésie.
   4. Appliquez une stimulation magnétique (voir rubrique 2) 10 min après la transition complète vers l’anesthésie IV.
4. Conditions de récupération
   1. Surveiller les signes vitaux pendant la phase de récupération. Ne laissez pas l’animal sans surveillance jusqu’à ce qu’il ait repris une conscience suffisante pour maintenir le décubitus sternal. Si un animal a subi une intervention chirurgicale, ne le retournez pas en compagnie d’autres animaux avant d’être complètement rétabli.
      REMARQUE : Si une intervention chirurgicale pour un modèle de maladie est pratiquée, la gestion de la douleur post-chirurgicale est nécessaire. Cependant, la gestion de la douleur n’est pas nécessaire pour cette expérience de SMTr.

2. Stimulation magnétique transcrânienne répétitive

1. Stimulateur et bobine
   1. Appliquez la stimulation à l’aide d’un stimulateur répétitif qui délivre des stimuli biphasiques via une bobine en forme de 8 de 25 mm. Localisez le centre de la bobine à 0,5 cm latéralement au sommet sur la ligne biauriculaire et angulez la bobine à 45° par rapport au sol.
      REMARQUE : L’intensité maximale du champ magnétique de la bobine est de 4,0 T. La bobine magnétique est montée fermement sur un support intégré.
2. Seuil moteur
   1. Déterminez le seuil moteur (MT) au point chaud, avec le centre de la bobine positionné à 0,5 cm latéralement du sommet sur la ligne biauriculaire et avec la surface plate sur la calvaire. Il s’agit de la même méthodologie utilisée dans une étude précédente.
      REMARQUE : Définissez la MT comme l’intensité minimale d’un stimulus évoquant 5 contractions palpables ou plus sur la patte avant controlatérale par 10 stimuli consécutifs. Vérifiez si la stimulation provoque principalement une contraction musculaire controlatérale pour assurer une stimulation unilatérale.
3. Application de la rTMS
   1. Appliquer la rTMS 10 min après la stabilisation de l’anesthésie profonde. Placez le centre de la bobine sur le site cible de la SMTr, sélectionné dans les cortex cérébraux en fonction des questions de recherche. Ensuite, inclinez la bobine pour assurer un contact direct entre le centre de la bobine et la surface du crâne au point de stimulation.
      REMARQUE : Par exemple, angulez la bobine à 45° par rapport au sol pour minimiser un effet direct potentiel de la SMTr sur le cortex controlatéral (Figure 1B et 1C).
   2. Soumettez les animaux à une séance de SMTr de 20 minutes de l’hémisphère unilatéral. À l’aide de la console logicielle, administrez la SMTr avec un protocole de stimulation basse fréquence (1 Hz), haute fréquence (20 Hz) ou simulé, et réglez l’intensité de la stimulation à 100 - 110 % de la MT.
   3. Effectuez une stimulation 1 Hz sans repos. À l’aide de la console logicielle, saisissez « 1 200 » prises de vue pendant « 20 » min. Pour une stimulation à 20 Hz, effectuez 2 secondes de stimulation suivies de 28 secondes de repos. À l’aide de la console logicielle, saisissez « 1 600 » prises de vue pendant « 20 » min.
   4. Pour une stimulation simulée, inclinez la bobine perpendiculairement (rotation à 90°) à la calvaria et placez le bord de la bobine à 2 cm de la surface de la tête (Figure 1D). Fixez fermement le support de bobine à l’appareil principal ; il n’est pas nécessaire de tenir la bobine à la main pendant l’expérience.
      REMARQUE : Pour compenser les effets acoustiques et autres effets non spécifiques, des protocoles fictifs distincts doivent être utilisés pour des protocoles de stimulation distincts. Par exemple, la stimulation simulée à 1 Hz peut être utilisée pour des expériences de SMTr à 1 Hz.
4. Refroidissement de la bobine
   1. Utilisez un système de refroidissement par eau pour permettre une stimulation magnétique répétitive pendant plus de 20 minutes à des fréquences de stimulation de 1 et 20 Hz (Figure 2). Faites circuler de l’eau glacée sur toute la longueur de la bobine pendant l’expérience pour éviter la surchauffe, bien que la température de la bobine ou du stimulateur ne soit pas surveillée.
      REMARQUE : Des bobines de rat refroidies disponibles dans le commerce peuvent également être utilisées.
   2. Si possible, surveillez la température de la bobine en consultant la jauge de chauffage de la machine rTMS.
      REMARQUE : Il n’y a eu aucune conséquence indésirable liée à la stimulation rTMS. Il existe toutefois un risque potentiel de brûlure si des étiquettes d’identification d’oreille en métal sont utilisées à proximité de la bobine de stimulation.

Résultats

Figure 1. Paramètres expérimentaux. (a) Un cathéter intraveineux est inséré au niveau d’une veine latérale de la queue (flèche), et un cône nasal est utilisé pour l’anesthésie avec l’isoflurane ains...

Matériaux