Nous décrivons une méthode expérimentale préclinique pour évaluer la neuromodulation métabolique induite par la stimulation cérébrale profonde aiguë avec le FDG-TEP in vivo . Ce manuscrit comprend toutes les étapes expérimentales, de la chirurgie stéréotaxique à l’application du traitement de stimulation et à l’acquisition, au traitement et à l’analyse des images TEP.
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Article de méthode
In vivo Tomographie par émission de positons pour révéler les schémas d’activité induits par la stimulation cérébrale profonde chez le rat
Dans cet article
Résumé
Résumé
La stimulation cérébrale profonde (SCP) est une technique neurochirurgicale invasive basée sur l’application d’impulsions électriques aux structures cérébrales impliquées dans la physiopathologie du patient. Malgré la longue histoire de DBS, son mécanisme d’action et ses protocoles appropriés restent flous, soulignant la nécessité de recherches visant à résoudre ces énigmes. En ce sens, l’évaluation des effets in vivo de la SCP à l’aide de techniques d’imagerie fonctionnelle représente une stratégie puissante pour déterminer l’impact de la stimulation sur la dynamique cérébrale. Ici, un protocole expérimental pour des modèles précliniques (rats Wistar), combiné à une étude longitudinale [18F]-fluorodeoxyclucose positron emission tomography (FDG-PET), pour évaluer les conséquences aiguës de la DBS sur le métabolisme cérébral est décrit. Tout d’abord, les animaux ont subi une chirurgie stéréotaxique pour l’implantation bilatérale d’électrodes dans le cortex préfrontal. Une tomodensitométrie (TDM) post-chirurgicale de chaque animal a été acquise pour vérifier l’emplacement des électrodes. Après une semaine de récupération, un premier FDG-PET statique de chaque animal opéré sans stimulation (D1) a été acquis, et deux jours plus tard (D2), un deuxième FDG-PET a été acquis pendant que les animaux étaient stimulés. Pour cela, les électrodes ont été connectées à un stimulateur isolé après administration de FDG aux animaux. Ainsi, les animaux ont été stimulés pendant la période d’absorption du FDG (45 min), enregistrant les effets aigus de la SCP sur le métabolisme cérébral. Compte tenu de la nature exploratoire de cette étude, les images FDG-PET ont été analysées par une approche voxel basée sur un test T apparié entre les études D1 et D2. Dans l’ensemble, la combinaison de la SCP et des études d’imagerie permet de décrire les conséquences de la neuromodulation sur les réseaux neuronaux, aidant finalement à résoudre les énigmes entourant la SCP.
Introduction
Le terme neurostimulation englobe un certain nombre de techniques différentes visant à stimuler le système nerveux avec un objectif thérapeutique1. Parmi elles, la stimulation cérébrale profonde (SCP) se distingue comme l’une des stratégies de neurostimulation les plus répandues dans la pratique clinique. La SCP consiste en la stimulation de noyaux cérébraux profonds avec des impulsions électriques délivrées par un neurostimulateur, implanté directement dans le corps du patient, à travers des électrodes placées dans la cible cérébrale pour être modulées par chirurgie stéréotaxique. Le nombre d’articles évaluant la faisabilité de l’application d....
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Protocole
Les procédures expérimentales sur les animaux ont été menées conformément à la directive 2010/63/UE du Conseil des Communautés européennes et approuvées par le Comité d’éthique pour l’expérimentation animale de l’hôpital Gregorio Marañón. Un résumé graphique du protocole expérimental est présenté à la figure 1A.
1. Localisation de cibles cérébrales par neuroimagerie in vivo
- Préparation des animaux
NOTE: Des rats Wistar mâles de ~300 g ont été utilisés.- Placez l’animal dans une boîte d’induction d’anesthésie et scellez le dessus.
- Allumez le vaporisateur de sévoflur....
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Résultats
Les animaux ont été sacrifiés à l’aide de CO2 à la fin de l’étude ou lorsque le bien-être de l’animal était compromis. Un exemple d’étude complète de TEP/TDM sur un animal opéré est présenté à la figure 3. Ainsi, l’électrode insérée dans le cerveau du rat peut être clairement observée dans l’image CT montrée à la figure 3A. Cette modalité d’imagerie fournit de bonnes informations anatomiques et facilite l’enregistrement des images FDG-TEP, étant donné.......
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Discussion
Compte tenu des progrès dans la compréhension de la fonction cérébrale et des réseaux neuronaux impliqués dans la physiopathologie des troubles neuropsychiatriques, de plus en plus de recherches reconnaissent le potentiel de la SCP dans un large éventail de pathologies neurologiques2. Cependant, le mécanisme d’action de cette thérapie reste incertain. Plusieurs théories ont tenté d’expliquer les effets obtenus dans des circonstances pathologiques et de stimulation spécifiques, mais l’hétérogénéité.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs déclarent qu’il n’y a pas de conflits d’intérêts en relation avec cet article.
Remerciements
Nous remercions Prof. Christine Winter, Julia Klein, Alexandra de Francisco et Yolanda Sierra pour leur soutien inestimable dans l’optimisation de la méthodologie décrite ici. MLS a été soutenu par le Ministerio de Ciencia e Innovación, Instituto de Salud Carlos III (numéro de projet PI17/01766 et numéro de subvention BA21/0030) cofinancé par le Fonds européen de développement régional (FEDER), « A way to make Europe »; CIBERSAM (numéro de projet CB07/09/0031); Delegación del Gobierno para el Plan Nacional sobre Drogas (numéro de projet 2017/085); Fundación Mapfre; et Fundación Alicia Koplowitz.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Scanner 7-Tesla Biospec 70/20 | Bruker, Allemagne | SN0021 | Scanner IRM pour l’imagerie des petits animaux |
| Betadine | Meda Pharma S.L., Espagne | 644625.6 | Solution d’iode (iodopovidone) |
| Beurer IL 11 | Beurer | SN87318 | Lumière infrarouge |
| Câble bipolaire 50 cm avec maille de 50 cm couvrant jusqu’à 100 cm | Plastics One, USA | 305-305 (CM) | |
| Câble bipolaire TT2 ; 50 cm jusqu’à 100 cm | Plastics One, USA | 305-340/2 | Câble bipolaire TT2 ; 50 cm jusqu’à 100 cm |
| Buprex | Schering-Plough, S.A | 961425 | Buprénorphine (analgésique) |
| Ceftriaxona Reig Jofré ; 1g IM | Laboratorio Reig Jofré ; S.A., Espagne | 624239.1 | Ceftriaxone (antibiotique) |
| Collecteur | Plastics One, USA | SL2+2C | Commutateur 4 canaux pour DBS |
| Électrodes concentriques bipolaires platine-iridium | Plastics One, USA | MS303/8-AIU/Spc | Électrodes pour DBS |
| Driller | Bosh | T58704 | Driller |
| FDG | Curium Pharma Spain S.A., Espagne | ----- | 2-[18F]fluoro-2-désoxy-D-glucose (radiotraceur TEP) |
| Coussin chauffant | DAGA, Espagne | 23115 | Coussin chauffant |
| Ketolar | Pfizer S.L., Espagne | 776211.9 | Kétamine (médicament anesthésique) |
| Lipolasique 2 mg/g | Bausch & Lomb S.A, Espagne | 65277 | Gel lubrifiant ophtalmique |
| MatLab R2021a | The MathWorks, Inc | Logiciel d’assistance pour SPM12 | |
| MRIcro | McCausland Center for Brain Imaging, ; Université de Caroline du Sud, États-Unis | v2.1.58-0 | Logiciel pour le prétraitement et l’analyse de l’imagerie |
| Station de travail multimodale (MMWKS) | BiiG, Espagne | Logiciel pour le traitement et l’analyse de l’imagerie | |
| Omicrom VISION | VET RGB Medical Devices, Espagne | 731100 ReV B | Cardiorespiratoire pour l’imagerie de petite |
| taille Prevex Cotton buds | Prevex, Finlande | ----- | Cotton buds |
| Sevorane | AbbVie Spain, S.L.U, Spain | 673186.4 | Sevoflurane (anesthésie inhalatoire) |
| Petites vis | Max Witte GmbH | 1,2 x 2 DIN 84 A2 | Petites vis |
| Standard U-Frame Instrument stéréotaxique pour rat, 18° ; Barre d’oreille | Harvard Apparatus, États-Unis | 75-1801 | Cadre stéréotaxique à deux bras pour rat |
| Cartographie paramétrique statistique (SPM12) | The Wellcome Center for Human Neuroimaging, UCL Queen Square Institute of Neurology, Royaume-Uni | SPM12 | Logiciel pour l’analyse d’imagerie par voxel |
| STG1004 | Multi Channel Systems GmbH, Allemagne | STG1004 | Stimulateur isolé |
| SuperArgus Scanner | PET/CTSedecal, Espagne | S0026403 | Scanner NanoPET/CT pour l’imagerie des petits animaux |
| Fil de suture avec aiguille, 1/º ; | Lorca Maríacute ; n S.A., Espagne | 55325 | Suture non résorbable en soie naturelle tressée 1/0, avec aiguille triangulaire |
| Technovit 4004 (poudre et liquide) | Technique Kulzer, Allemagne | 64708471 ; 64708474 | Ciment dentaire acrylique pour robinet de craniotomie |
| Wistar rats (Rattus norvergicus) | Charles River, Espagne | animalerie | Modèle animal utilisé |
| Xylagesic | Laboratorios Karizoo, A.A, Espagne | 572599-4 | Xylazine (anesthésique) |
| Normon S.A., Espagne | 602910 | Mépivacaïne en gel à usage topique |
Références
- Gildenberg, P. L. Neuromodulation: A historical perspective. Neuromodulation. 1, 9-20 (2009).
- Lee, D. J., Lozano, C. S., Dallapiazza, R. F., Lozano, A. M. Current and future directions of deep brain stimulation for neurological and psychiatric disorders.
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Réimpressions et autorisations
