טראנס גירוי חשמלי מוחי בחולדות התראה

המטרה הכללית של פרוצדורה כירורגית זו היא לאפשר גרייה חשמלית חוזרת ואמינה של המוח דרך הגולגולת (transcranial electrical brain stimulation) במכרסמים ערים. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחום הנוירומודולציה והנוירופלסטיות, באמצעות גרייה חשמלית ממוקדת של רשתות מוחיות לשיפור התפקוד המוטורי או לטיפול בליקויים מוטוריים. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת מפגשי גרייה חשמלית חוזרים ובלתי פולשניים של המוח במכרסמים ערים, ללא גרימת אי-נוחות ובמינימום הפרעה למדידות ההתנהגותיות שלהם.

חוקרים שאינם בקיאים בשיטה זו עלולים להיתקל בקשיים, שכן מציאת הנתיב הנכון לביצוע המנהור מהחזה אל הראש, כמו גם הכנת העצם לפני מיקום תושבת האלקטרודה, הן פעולות שלעתים קרובות קשה לביצוע עבור חוקרים חסרי ניסיון. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית, שכן השלבים הכירורגיים למיקום תושבת האלקטרודה, כמו גם הכנת האלקטרודה ומיקומה לצורך גרייה, יהיו מכריעים להצלחת הניסויים. דוקטורנטית שלנו, Stephanie Haschka, תסייע בביצוע הליכי ה-NEBS בחולדות ערניות.

מגיש}התחילו בהנחת המכרסם על חזהו על שולחן הניתוחים. חטאו את הקרקפת הגבורה באמצעות מטבוי ספוג בחומר חיטוי. הניחו לזה להתייבש באוויר.

לאחר בדיקת עומק ההרדמה, חתכו את העור באמצעות סכין מנתחים בקו אחד מגובה העין הרוסטרלי ועד למרכז האוזן. לאחר מכן, העבירו את החולדה למצב שכיבה על הגב (supine) כך שבית החזה יהיה חשוף, וחטאו את החזה. מתחו את העור הלטרלי של החזה הימני באמצעות שתי אצבעות ובצעו חתך סגיטלי ישר בכיוון קרניאלי.

צרו כיס תת-עורי על ידי ניתוק לאטראומטי של העור מהשריר החזי המג'ורי השמאלי, ועשו זאת באמצעות פתיחה חוזרת של המספריים הקטנים. לאחר מכן, הפכו את בעל החיים על צדו הימני, וצרו מנהרה לנתיב הכבל מהפינה האוקסיפיטלית השמאלית של עור הראש הפתוח, לאורך הצוואר, עד ליציאה אל הכיס החזי. בצעו זאת באמצעות חדירה לפסציה השטחית בעזרת פינצטה המוסטטית.

פתחו בזהירות את המלקחיים ההומוסטטיים כדי לתפוס את קצה כבל האלקטרודה המחובר לאלקטרודת הפלטינה, מבלי לאפשר לחוטים חדים לבלוט. משכו את הכבל דרך התעלה עד שהאלקטרודה נכנסת לכיס, כאשר נקודת הצריבה מופנית לעבר הגפה האחורית השמאלית של המכרסם. לאחר מכן, החזירו את המכרסם למצב שכיבה על הבטן.

בשלב הבא, קבעו את לוח הפלטינה לפסציה הפקטורלית (pectoral fascia) באמצעות תפר סינתטי קלוע סטרילי שאינו נספג, בשני חורי הפינה המנוגדים. באופן דומה, חברו את הכבל לפסציה באמצעות קשר רפוי היוצר לולאה קטנה לפני הכניסה למנהרת הרקמה. לבסוף, סגרו את העור בשלושה עד ארבעה תפרי עור, בהתאם לגודל החתך.

התחילו בקילוף הפריוסטאום (periosteum), רקמת החיבור שעל הגולגולת, לצדדים באמצעות סכין מנתחים, ונגבו היטב בעזרת מקלוני צמר גפן. קבעו את רקמת החיבור בארבע פינות החתך באמצעות תפסני בולדוג (bulldog clamps), ולאחר מכן תלו אותם לצדדים כדי לשמור על שדה הניתוח פתוח. לאחר מכן, מרחקו 0.9% saline כדי לנקות את פני השטח של העצם ואת הרקמה בעזרת מקלוני צמר גפן.

לאחר מכן, נקה את פני העצם באמצעות 3% Hydrogen Peroxide. השתמש במקלון צמר גפן כדי להסיר שאריות של ה-periosteum ככל שהן הופכות גלויות. מכיוון שברגי קיבוע ישפרו את היצמדות החומר המרגיע, בחר מקדח המתאים לגודל הבורג.

בצעו שני חורי קידוח בשתי לוחות עצם שונות על ידי קידוח מקדמי עם מקדח ידני, ולאחר מכן על ידי הפעלת לחץ קל של חלקיקים באמצעות מקדח עצם. במקרים של אלקטרודה מושתלת, כפי שמוצג בסרטון זה, קדחו חור שלישי הממוקם בעצם הפריאטלית האחורית הימנית לצורך קיבוע עתידי של הכבל המועבר בתעלות. הכניסו את הברגים הפלסטיים לחורי הקידוח והבריגו עד להרגשת החיכוך הראשוני.

לאחר מכן, בצעו שלושה סיבובי בורג נוספים של 180 מעלות. השתמשו בפינצטה כדי לבדוק את יציבות הבורג והוסיפו סיבוב אחד נוסף אם הוא אינו מהודק מספיק. הדליקו את מכשיר הצריבה וחממו אותו מראש למשך כחמש דקות.

לפפו את הכבל היוצא ממנהרת הרקמה באופן אוקסיפיטלי סביב הבורג הפריאטלי הימני, ולאחר מכן גזרו אותו כך שיישאר כסנטימטר אחד של כבל מעבר לליפוף. הסִירו בזהירות את הבידוד מקצה הכבל באמצעות סקלפל. לאחר מכן, קבעו את הכבל הלפוף לבורג ולעצם באמצעות דבק ציאנואקרילט.

בשלב הבא, מרחו כמות קטנה של בדיל ללא עופרת למחבר ולחוטים החשופים של כבל אלקטרודת הנגד, וחברו את שניהם על ידי לחיצה קצרה של שני החלקים המצופים זה אל זה תוך כדי נגיעה עם קצה מכשיר ההלחמה עד להמסת הבדיל. הסירו את קצה מכשיר ההלחמה באופן מיידי כדי למנוע חימום יתר של המתכת בכבל, שעלול להוביל לנזק לרקמות. לצורך גרייה של קליפת המוח המוטורית (motor cortex), השתמשו בתושבת בעלת קוטר של 4 mm.

הרימו את תושבת אלקטרודת ה-tES שהוכנה בהזמנה מיוחדת באמצעות פינצטה בעלת קצה משונן ודק, ומרחו שכבה דקה של דבק ציאנואקרילט על השפה התחתונה של התושבת. הגבול הבין-מדיאלי של התושבת צריך להסתיים בדיוק בתפר הסגיטלי, והגבול הפנימי העליון צריך להסתיים ב-bregma. לאחר מכן, לחצו את התושבת קצרה על העצם עד שהדבק מתקשה.

השתמשו בתאורה כדי לוודא שעל העצם בתוך אזור השקע אין דבק מחזיר אור. לאחר שהשקע במקומו, ואזור הגירוי העתידי נקי מדבק, אטמו את הגבול הצדי של השקע לרקמה השכנה באמצעות טיפה קטנה של דבק ציאנואקרילט, כדי למנוע גשר נוזלים שעלול להוביל לניתוב זרם (shunting) במיקום זה. לאחר מכן, כסו את כל הברגים בדבק ציאנואקרילט.

בשלב הבא, ערבב את שני מרכיבי הצמנט האקרילי בתוך מבחנת סיליקון קטנה או בכלי זכוכית. ברגע שהתערובת הופכת לצמיגית, מרח אותה באמצעות שפכטל דנטלי כדי לאטום את השוליים הנותרים של השקע לעצם. לבסוף, כסה את כל הגולגולת, את הברגים, את כבל אלקטרודת הנגד ועד 1/3 מהשקע בצמנט אקרילי דנטלי.

לאחר שכל העצם מכוסה והמלט התקשחה, הסר את תפסני הבולדוג (bulldog clamps) והחזר את העור למקומו. התחל במילוי של חצי משקע אלקטרודת ה-tES ב-0.9% saline והסר בועות אוויר. לפני מפגשי tEs קתודיים, בדוק את רמת הכלור, ובמידת הצורך, בצע כלור מחדש לאלקטרודת הכסף-כלוריד הכסף.

לפני מפגשי tES אנודיים, הסר משקעי כסף כלוריד אפשריים שנוצרו מעיבורים קודמים באמצעות נייר זכוכית, כדי לאפשר מוליכות טובה במהלך הגירוי. לאחר מכן, הברג את כיפת אלקטרודת ה-tES. חבר את הכבלים לשני המחברים שעל הראש.

לאחר מכן, הניחו את המכרסם בכלוב הניסוי כאשר הכבלים מחוברים למסובב (swivel) מעל לכלוב, המאפשר תנועה חופשית. הפעילו את הסטיםולטור וכווננו את פרמטרי הגירוי. לבסוף, עם סיום הגירוי, נתקו את הכבלים, פתחו את מכסה האלקטרודה על הראש, ונקו וייבשו את התושבת באמצעות מקלון צמר גפן.

התוצאות הצביעו על כך שהפעלה של מיקרוגליה, כפי שהוערכה באמצעות שינוי מורפולוגי, התרחשה תחילה ב-31.8 amps per square meter, בעוד שהסימנים הראשונים של ניוון עצבי זוהו ב-47.8 amps per square meter. דגימות אחת עד ארבע דורגו כחיוביות. ההרדמה השפיעה על עוצמת התגובה ל-DCS, שכן אחוז פרוסות המוח עם נוירונים ניווניים חיוביים ל-fluoro-JC בחולדות ערות היה גבוה יותר ב-47.8 amps per square meter.

יתרה מכך, השפעות התנהגותיות או מולקולריות בעוצמות גבוהות צפויות להיות שונות מבחינה מכניסטית בהשוואה להשפעות בעוצמה נמוכה. לאחר רכישת מיומנות, ניתן לבצע טכניקה זו, כולל הצבת אלקטרודות על החזה, בתוך 40 עד 45 דקות אם היא מבוצעת כראוי. בדרך כלל נדרש זמן קצר יותר של 10 עד 15 דקות אם לא הוצבה אלקטרודה נגדית באופן כירורגי.

לאחר צפייה בסרטון זה, תגמרו עם הבנה טובה של אופן הצבת מערך אלקטרודות קבוע עבור טכניקות סימולציה שונות של NEBS, וכיצד להחיל eTS במכרסמים במצב עירנות. זכרו כי עבודה עם זרמים חשמליים עלולה להזיק למכרסם אם האלקטרודות לא הוכנו כראוי לפני הגירוי. יש לנקוט תמיד באמצעי זהירות לפני ביצוע הליך זה, כגון כלורינציה חוזרת של האלקטרודה לפני גירוי קתודי או הסרה של פסולת לפני גירוי אנודי.