Stimulation transcrânienne électrique cérébrale chez les rongeurs alertes

L'objectif général de cette procédure chirurgicale est de permettre une stimulation cérébrale électrique transcrânienne fiable et répétée chez des rongeurs éveillés. Cette méthode peut contribuer à répondre à des questions clés dans le domaine de la neuromodulation et de la neuroplasticité, grâce à une stimulation électrique ciblée des réseaux cérébraux afin d'améliorer la fonction motrice ou de corriger des déficits. Le principal avantage de cette technique réside dans sa capacité à réaliser des séances répétées de stimulation cérébrale électrique non invasive chez des rongeurs éveillés, sans provoquer de malaise ni interférer de manière significative avec les mesures comportementales.

Les personnes novices dans cette méthode peuvent éprouver des difficultés, car il est souvent difficile pour les investigateurs inexpérimentés de trouver le bon trajet pour le tunnel allant de la poitrine à la tête, ainsi que de préparer correctement l’os avant la pose de la douille d’électrode. Une démonstration visuelle de cette méthode est essentielle, car les étapes chirurgicales de placement de la douille d’électrode, ainsi que la préparation et la mise en place des électrodes pour la stimulation, seront cruciales pour la réussite des expériences. Notre candidate au doctorat, Stephanie Haschka, aidera à réaliser les procédures de NEBS chez des rats éveillés.

Présentateur}Commencez par placer le rongeur sur le ventre sur la table d'opération. Désinfectez le cuir chevelu rasé avec un coton-tige imbibé d'agent antiseptique. Laissez sécher à l'air.

Ensuite, après avoir vérifié la profondeur de l'anesthésie, incisez la peau avec un scalpel selon une ligne unique allant du niveau de l'œil rostral jusqu'au niveau de l'oreille moyenne. Puis, placez le rat en position dorsale afin d'exposer le thorax et désinfectez la région thoracique. Tendez la peau latérale du thorax droit avec deux doigts et réalisez une incision sagittale droite en orientation crâniale.

Former une poche sous-cutanée en dissociant atraumatiquement la peau du grand muscle pectoral gauche, en ouvrant et fermant plusieurs fois les ciseaux. Ensuite, placer l'animal sur son côté droit, puis créer un trajet en tunnel depuis l'angle occipital gauche de la peau crânienne ouverte, le long du cou, jusqu'à l'ouverture dans la poche pectorale. Pour cela, pénétrer le fascia superficiel à l'aide de pinces hémostatiques.

Ouvrez soigneusement la pince hémostatique pour saisir l'extrémité du câble d'électrode fixé à l'électrode en platine, sans laisser de fils pointus s'échapper. Tirez doucement sur le câble à travers le tunnel jusqu'à ce que l'électrode pénètre dans la poche, orientée de façon que le point de cautérisation soit dirigé vers le membre postérieur gauche du rongeur. Ensuite, remettez le rongeur en position pronaire.

Ensuite, fixez la plaque de platine avec un fil synthétique tressé stérile non résorbable au fascia pectoral, en utilisant les deux trous d'angle opposés. De la même manière, fixez le câble au fascia à l’aide d’un nœud lâche formant une légère boucle avant l’entrée du tunnel tissulaire. Enfin, fermez la peau à l’aide de trois à quatre points de suture cutanés, selon l’importance de l’incision.

Commencez par gratter le périoste, le tissu conjonctif sur le crâne latéral, à l’aide du scalpel, puis essuyez soigneusement avec des cotons-tiges. Fixez le tissu conjonctif aux quatre coins de l’incision à l’aide de pinces hémostatiques, puis laissez-les pendre latéralement afin de maintenir le champ opératoire ouvert. Ensuite, appliquez du sérum physiologique à 0,9 % pour nettoyer la surface osseuse et les tissus avec des cotons-tiges.

Ensuite, nettoyez la surface osseuse avec du peroxyde d'hydrogène à 3 %. Utilisez un coton-tige pour éliminer tout résidu de périoste dès qu'il devient visible. Comme les vis de fixation amélioreront l'adhérence du sédatif, choisissez une mèche de foret adaptée à la taille de la vis.

Pratiquez deux trépanations sur deux plaques osseuses différentes en effectuant d'abord un perçage préliminaire à l'aide d'une perceuse manuelle, puis en exerçant une légère pression avec une fraise chirurgicale. Dans les cas où un électrode est implanté, comme illustré dans cette vidéo, pratiquez une troisième trépanation située sur l'os pariétal postérieur droit afin de fixer ultérieurement le câble enfoui. Insérez les vis en plastique dans les trépanations et vissez jusqu'à ressentir le premier frottement.

Effectuez ensuite trois tours supplémentaires de vis de 180 degrés. Utilisez une pince pour vérifier la stabilité de la vis et ajoutez un tour supplémentaire si elle n'est pas suffisamment serrée. Allumez le fer à cautériser et faites-le préchauffer pendant environ cinq minutes.

Enrouler le câble sortant du tunnel tissulaire occipital autour de la vis pariétale droite, puis le couper en laissant environ un centimètre de câble derrière l’enroulement. Retirer soigneusement l’isolation à l’extrémité du câble à l’aide d’un scalpel. Fixer ensuite le câble enroulé à la vis et à l’os à l’aide de colle cyanoacrylate.

Ensuite, appliquez une petite quantité d’étain de soudure sans plomb sur le connecteur et sur les fils dénudés du câble de l’électrode auxiliaire, puis reliez-les en appuyant brièvement les deux parties préalablement soudées l’une contre l’autre tout en touchant la pointe du fer à souder jusqu’à ce que l’étain fonde. Retirez immédiatement la pointe du fer à souder afin d’éviter une surchauffe excessive du métal du câble, pouvant entraîner des lésions tissulaires. Pour la stimulation du cortex moteur, utilisez une douille de quatre millimètres de diamètre.

Prendre le logement d'électrode tES sur mesure avec une pince fine à extrémité cannelée, puis appliquer une fine couche de colle cyanoacrylate sur le bord inférieur du logement. Le bord intermédiaire du logement doit s'arrêter exactement à la suture sagittale, et le bord intérieur du logement doit se terminer au niveau du bregma. Appuyer ensuite brièvement le logement contre l'os jusqu'à ce que la colle durcisse.

Et utilisez une lumière pour vous assurer que l'os situé dans la zone du logement ne présente pas de colle réfléchissante. Une fois le logement en place et la zone future de stimulation exempte de colle, scellez le bord latéral du logement au tissu voisin à l’aide d’une petite goutte de colle cyanoacrylée afin d’éviter un pont liquide pouvant entraîner un court-circuit du courant à cet endroit. Ensuite, recouvrez toutes les vis avec de la colle cyanoacrylée.

Ensuite, mélanger les deux composants du ciment acrylique dans un petit tube en silicone ou en verre. Dès que le mélange devient visqueux, l'appliquer à l’aide d'une spatule dentaire afin de sceller les bords restants du logement au niveau de l'os. Enfin, recouvrir l'ensemble du crâne, des vis, du câble de l'électrode de contre-électrode, ainsi que jusqu'à un tiers du logement, avec du ciment acrylique dentaire.

Une fois que tout l'os est recouvert et que le ciment a durci, retirez les pinces bulldog et repositionnez la peau. Commencez par remplir à moitié la douille de l'électrode tES avec une solution saline à 0,9 % et éliminez les bulles d'air. Avant les séances de tES cathodique, vérifiez la chloruration et, si nécessaire, rechlorurez l'électrode en argent chloruré d'argent.

Avant les séances de tES anodique, retirez d'éventuels dépôts excessifs de chlorure d'argent provenant de stimulations antérieures à l'aide de papier de verre afin d'assurer une bonne conductivité pendant la stimulation. Ensuite, vissez le casque d'électrode tES. Connectez les câbles aux deux connecteurs situés sur la tête.

Ensuite, placer le rongeur dans la cage expérimentale avec les câbles reliés à un rotule situé au-dessus de la cage, permettant des mouvements libres. Allumer le stimulateur et régler les paramètres de stimulation. Enfin, à la fin de la stimulation, déconnecter les câbles, dévisser le capuchon de l'électrode sur la tête et nettoyer et sécher le logement avec un coton-tige.

Les résultats ont indiqué que l'activation des microglies, évaluée par l'altération morphologique, s'est produite initialement à 31,8 amps par mètre carré, tandis que les premiers signes de neurodégénérescence ont été détectés à 47,8 amps par mètre carré. Les échantillons un à quatre ont été classés comme positifs. L'anesthésie a influencé l'ampleur de la réponse à la DCS, car le pourcentage de tranches cérébrales présentant des neurones dégénératifs positifs au fluoro-JC chez les rats éveillés était plus élevé à 47,8 amps par mètre carré.

En outre, les effets comportementaux ou moléculaires à forte intensité devraient être mécaniquement différents par rapport aux effets à faible intensité. Une fois maîtrisée, cette technique, incluant la mise en place des électrodes thoraciques, peut être réalisée en 40 à 45 minutes si elle est correctement effectuée. Une durée plus courte de 10 à 15 minutes est généralement nécessaire si aucune électrode de contre-électrode n'est placée chirurgicalement.

Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière de mettre en place un dispositif d'électrodes permanent pour les différentes techniques de simulation NEBS et de comment appliquer un eTS chez des rongeurs éveillés. N'oubliez pas que le travail avec des courants électriques peut être nocif pour le rongeur si les électrodes ne sont pas suffisamment préparées avant la stimulation. Des précautions telles que la re-chloruration de l'électrode avant une stimulation cathodique ou l'élimination des débris avant une stimulation anodique doivent toujours être prises avant d'effectuer cette procédure.