Articolo metodologico

Effetti della stimolazione cerebrale profonda sull'attività neuronale dell'ippocampo in un modello di ratto

29 agosto 2025

In questo articolo

Abstract

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Fonte: Selvakumar, T., et al., Analisi dei cambiamenti dell'espressione genica nell'ippocampo del ratto dopo la stimolazione cerebrale profonda del nucleo talamico anteriore. J. Vis. Exp. (2015)

Questo video mostra la procedura per l'impianto di elettrodi nel cervello di ratto per applicare la stimolazione cerebrale profonda (DBS), che modula l'attività neuronale e migliora la comunicazione con l'ippocampo, supportando la sopravvivenza neuronale e la neurogenesi.

Protocollo

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Tutte le procedure che coinvolgono modelli animali sono state esaminate dal comitato istituzionale locale per la cura degli animali e dal comitato di revisione veterinaria JoVE.

1. Chirurgia di stimolazione cerebrale profonda (DBS)

  1. Iniettare la miscela di ketamina/xilazina per via intraperitoneale nell'animale e confermare che abbia raggiunto un piano chirurgico di anestesia (controllando il riflesso di pizzicamento delle dita dei piedi, la profondità della frequenza respiratoria e la regolarità della respirazione). Rimuovere i peli dalla regione del cuoio capelluto che verrà incisa e disinfettare il cuoio capelluto con tre scrub alternati, ciascuno di betadina e alcol o soluzione salina sterile. Fissare e posizionare l'animale sul telaio stereotassico.
  2. Utilizzare cuscinetti circolanti con acqua calda per mantenere la temperatura corporea dell'animale a un livello ottimale. Applicare un lubrificante per gli occhi per proteggere gli occhi dell'animale dall'eccessiva secchezza.
  3. Utilizzare le seguenti coordinate stereotassiche per mirare all'ATN (nucleo talamico anteriore): anterioposteriore -1,6 mm, mediolaterale 1,5 mm e dorsoventrale 5,2 mm.Praticare un'incisione nel cuoio capelluto agittalmente per rivelare il cranio. Usando un paio di divaricatori, fissare il cuoio capelluto inciso per esporre il cranio. Utilizzare soluzione fisiologica sterile per lavare l'incisione. Se l'incisione è troppo bagnata, utilizzare tamponi di cotone sterili per asciugarla. Individua il bregma e contrassegnalo con un pennarello nero. Per guidare la posizione dei fori di bava, fare altri due segni a circa 1,5 mm mediolateralmente su entrambi i lati dalla sutura sagittale e 1,6 mm posteriormente alla sutura coronale.
  4. Usa un trapano a mano per fare i fori di sbavatura. Assicurati che la punta del foro della fresa sia sterile sterilizzandola con etanolo. Tenere il trapano a un angolo di circa 45° rispetto alla superficie del cranio durante la perforazione. Passare frequentemente da un foro all'altro per evitare un calore eccessivo nella posizione di qualsiasi foro di bava.
  5. Continuare a forare fino a quando la dura madre non è esposta. Utilizzando un ago con la punta piegata a forma di "L", rimuovere eventuali pezzi di osso rotti che ostruirebbero l'inserimento dell'elettrodo. Fare attenzione a non danneggiare la dura madre sottostante e/o il tessuto cerebrale durante la rimozione dei frammenti ossei utilizzando l'ago piegato.
    NOTA: È possibile utilizzare anche un ago smussato o una pinza smussata sottile.
  6. Fissare il gruppo a doppio elettrodo all'impugnatura rotante del telaio stereotassico e fissare l'impugnatura a un angolo di 90°. Utilizzando le regolazioni nel telaio stereotassico, posizionare l'elettrodo sinistro esattamente sopra il bregma.
  7. Utilizzando le regolazioni stereotassiche per il posizionamento mediolaterale, spostare con precisione l'elettrodo sinistro di 1,5 mm sul lato sinistro della bregma in modo che ora ci siano due elettrodi perfettamente allineati lungo la sutura coronale ma distanziati di 1,5 mm mediolateralmente dalla bregma.
  8. Utilizzando le regolazioni stereotassiche anteroposteriori, spostare gli elettrodi di 1,6 mm posteriormente alla sutura coronale.
  9. Utilizzare le regolazioni dorso-ventrali per abbassare gli elettrodi per verificare prima se i fori di fresatura sono stati praticati nella posizione corretta in modo che gli elettrodi possano essere inseriti con facilità, senza toccare i bordi ruvidi dei fori di fresa. In tal caso, inserire gli elettrodi a una profondità di 5,2 mm dalla superficie del cranio.
  10. Collegare gli elettrodi tramite cavi a uno stimolatore impostato a 130 Hz, 2,5 V e 90 μsec di larghezza di impulso.
  11. Erogare una stimolazione ad alta frequenza per un'ora (o per un periodo di tempo desiderato secondo la configurazione sperimentale). Durante il corso della simulazione, ricordarsi di garantire regolarmente la corretta profondità dell'anestesia controllando l'assenza di ritiro del piede in risposta a un pizzicamento del dito del piede. Integrare l'anestesia con circa la metà della dose iniziale utilizzata per indurre l'anestesia. Evitare la contaminazione dei guanti sterili durante il controllo della profondità dell'anestesia e sostituirli se necessario. Eseguire la stimolazione unilaterale o bilaterale in base alle proprie esigenze sperimentali. Includere controlli come la stimolazione a bassa frequenza (ad esempio, 10 Hz) e gli animali non stimolati (inserimento di elettrodi senza stimolazione successiva).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Telaio stereotassicoKopf InstrumentsModello 900
DrillDremmel7700, 7.2 V
BisturiBD372610
KetaminePatterson Veterinario07-803-6637Tabella III Sostanza controllata, approvvigionamento, uso e stoccaggio secondo le regole istituzionali
XilazinaPatterson Veterinario07-808-1947
BuprenorfinaPatterson Veterinario07-850-2280Tabella III Sostanza controllata, approvvigionamento, uso e conservazione secondo le regole istituzionali
Graffette chirurgicheConMed Corporation8035
Suture (3-0)Apparecchio Harvard72-3333
Siringa (1 ml, 29 1/2 G)BD329464Sterile, uso per la somministrazione di anestesia per via intraperitoneale
Siringa (3 ml, 25 G)BD309570Sterile, uso per la somministrazione di analgesia per via sottocutanea
AghiBD305761Sterile, da utilizzare per eliminare i pezzi di osso rotto dai fori della fresa
EtanoloFisher Scientific S25309BUtilizzare per la sterilizzazione generale
Lubrificante per gli occhiFisher Scientific19-898-350
StimolatoreMedtronicModello 3628
Elettrodi DBSRhodes Medical Instruments, CASNEX100x-100mmGli elettrodi sono in platino,
Betadine (Povidone-Iodio)concentricoS23125Bastoncini monouso, da utilizzare per sterilizzare il cuoio capelluto prima di praticare l'incisione
e bipolare, PDI

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Telaio stereotassicoimpianto di elettrodistimolazione ad alta frequenzasopravvivenza neuronaleneurogenesicoordinate di Bregmaassemblaggio a doppio elettrodo

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