Name: Stimolazione elettrica transcranica cronica e registrazione intracorticale in ratti (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 51 s
Description: Impara a fabbricare e impiantare elettrodi per stimolazione transcranica cronica in ratti liberamente mobili. Questa tecnica consente di studiare gli effetti a lungo termine della stimolazione elettrica sulle reti cerebrali.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Questo lavoro è stato supportato da EU-FP7-ERC-2013-a partire grant (No.337075), il programma 'Slancio' dell'Accademia ungherese delle scienze (LP2013-62) e la concessione di GINOP-2.3.2-15-2016-00018. Ringraziamo Máté Kozák per documentare la stimolazione e la registrazione di elettrodi e Mihály Vöröslakos per le discussioni fruttuose durante la progettazione del protocollo.

Tutti i metodi descritti qui sono in conformità con le direttive del Consiglio delle Comunità europee (86/609 ECC) e sono stati approvati dal comitato etico per la ricerca animale presso l'Albert Szent-Györgyi medica e farmaceutica Center dell'Università di Szeged (XIV/218/2016).
1. fabbricazione di elettrodi di stimolazione
<ol><li>Per rendere una stimolazione dell'elettrodo, tagliata sei pezzi 10 cm di lunghezza dei fili di aggancio in miniatura, rimuovere 2 cm di rivestimento su un'estremità e 1 cm su altra estremità.</li>
	<li>Attorcigliare due cavi e saldarli al lato più corto di pelati.</li>
	<li>Acquisire una striscia di tre confezioni di nastro di qualsiasi circuito integrato con cassa SOT-353.</li>
	<li>Cucire i fili intrecciati attraverso i tre fori del pacchetto. Il segmento più pelato dei fili dovrebbe essere nelle cavità del pacchetto. Posizionare i cavi in modo che la fine dell'isolamento è in linea con il bordo dei fori.</li>
	<li>Mettere il cemento dentale sui fori per fissare i fili. Attenzione: Il cemento dentale deve essere abbastanza denso per evitare perdite nella cavità del pacchetto.</li>
	<li>Una volta che il cemento è solidificato (minimo 10 min), il pacchetto flip e mettere un sottile strato di colla nel foro per formare un sigillo a tenuta stagna verso il cemento poroso. Evitare di incollare i fili pelati.</li>
	<li>Attorcigliare i cavi sul lato più corto di pelati e saldarli (Figura 1A).</li>
	<li>Afferrare il segmento più pelato dei fili con la punta delle pinzette bene, arrotolarle intorno e avvolgerli nelle cavità (Figura 1B). Tagliare il cavo in eccesso, se necessario.</li>
</ol>2. fabbricazione di elettrodi di registrazione
<ol><li>Per effettuare una registrazione dell'elettrodo tripletto (Figura 1-D), taglia un pezzo lungo un cm di tubo in acciaio inox utilizzando rotante ad alta velocità ha visto. Togliere la pinna dalle estremità del tubo con un ago appuntito e assicurarsi che il tubo sia pulito di detriti e completamente permeabile. Nota: Non utilizzare pinze, come essi falserà il tubo.</li>
	<li>Piegare un lamierino distanziatore placcato oro bordo con una lunghezza minima di 3 cm per formare un supporto J-figura. Tagliare la gamba più lunga della forma 'J' e saldare insieme per ottenere indietro la forma originale di realizzare una giunzione staccabile tra la parte lineare lunga, che si terrà dal dispositivo stereotassica, e la forma di 'U', in modo da tenere l'elettrodo e servire come un punto di ancoraggio . Incollare il tubo e la gamba più corta del titolare 'J' insieme. Colla, alcune barre di lunghezza aggiuntiva di 1 cm, se necessario, per la stabilità.</li>
	<li>Tagliare 3 pezzi di fili elettrodo lungo 2,5 cm in acciaio inox, forbici ultrafini. Assicurarsi che si tratta di un taglio di chiaro e nitida, e l'isolamento è intatta la superficie circolare del filo elettrodo. Assicurarsi inoltre che la punta di taglio non è piegata a causa della forza applicata. Piegare 1 o 2 mm a un'estremità di ciascuno dei fili ad angoli diversi (ad es., una sinistra dritto, uno 45 ° e un angolo retto) per renderli distinguibili.</li>
	<li>Riempire il tubo con i fili, scegliere un'appropriata spaziatura degli elettrodi per l'esperimento (ad es., per campo potenziale locale corticale (LFP) e registrazione di densità (CSD) fonte corrente, la sporgenza raccomandata delle punte dei fili dalla apertura del tubo: 4,5 mm e 4,1 mm 3,7 mm, rispettivamente). Nota quale filo corrisponde a quale profondità per mantenere un ordine corretto.</li>
	<li>Una volta che i fili Allinea a destra vicino a vicenda e sono paralleli con il tubo, per fissare i cavi degli elettrodi, posizionare una sola goccia di colla liquida a entrambe le estremità del tubo con un ago appuntito. Assicurarsi che la colla è che scorre nel tubo a causa dell'effetto capillare, ma non verso i siti di registrazione alle estremità sporgenti.</li>
	<li>Preparare una scheda di interfaccia di elettrodo con un microconnettore corretto compatibile con il sistema di registrazione per essere utilizzato.</li>
	<li>Introdurre l'estremità non-registrazione, piegata dei fili nei fori della scheda di interfaccia elettrodo corrispondente al canale di registrazione desiderato. Quando tutti i fili sono in posizione, spingere i pin dorati nei fori con le pinzette. Nota: Perni di oro possono essere fissati in posizione utilizzando cemento dentale, ma nella maggior parte dei casi, è abbastanza stabile anche senza questo passaggio di sicurezza.</li>
</ol>3. anestesia
<ol><li>Metti l'animale in una camera di induzione di anestesia sigillato e riempirlo con 4-5% di isoflurane in aria medicale 2 L/min.</li>
	<li>Quando il ratto è recumbent, rimuovere l'animale dalla camera e posizionarlo in una cornice stereotassica con un pezzo di naso di adeguata ventilazione.</li>
	<li>Impostare il livello di isoflurane al 2%, anche se il tasso del flusso d'aria deve rimanere la stessa. Controllare il livello dell'anestesia. Se c'è un'assenza del riflesso di ritiro della zampa in risposta a pizzicare, continuare, altrimenti aumentare la profondità dell'anestesia.</li>
	<li>Monitorare e mantenere la temperatura corporea del ratto a 37 ± 0,5 ° C con un sistema di monitoraggio omeotermi. Applicare una goccia di unguento di paraffina sugli occhi per prevenire la disidratazione della cornea. Ripetere questa procedura durante l'intervento chirurgico più volte, se necessario.</li>
	<li>Iniettare per via sottocutanea di 0,3 mg/kg atropina per evitare la formazione di muco nelle vie aeree. Ripetere questa operazione ogni quattro ore in caso di interventi chirurgici più lunghi. Monitorare la respirazione e regolare del vaporizzatore, se necessario.</li>
</ol>4. l'impianto della stimolazione ed elettrodi di registrazione
Nota: Autoclave tutto il necessario chirurgico degli strumenti e seguire attentamente le norme generali di asepsi e antisepsi durante l'intera procedura. Evitare di toccare le aree non sterile all'esterno dell'area chirurgica. Immergere gli elettrodi in alcol etilico (70%) per 30 min prima dell'impianto.
<ol><li>Rimuovere la maggior parte dei capelli dal cuoio capelluto con un tagliatore di capelli. Applicare la crema depilatoria sul cuoio capelluto, distribuirlo uniformemente sulla superficie e attendere qualche minuto. Usare una spatola per rimuovere delicatamente la panna e i capelli rimanenti. Sciacquare la pelle con acqua, poi con un disinfettante.</li>
	<li>Iniettare lidocaina 1-2% (non superare una dose totale di 7 mg/kg) per via sottocutanea per intorpidire la pelle. Applicare una sola goccia di Unguento veterinario per gli occhi (per esempio, paraffina).</li>
	<li>Fare un'approfondita e un'incisione sagittale lunga (~ 2 cm) sulla linea mediana con un bisturi, dalla fronte al collo. Sezionare i tessuti compreso il periostio dal cranio, quindi utilizzando una pinzetta scalpello o dente pulire l'area tra cristae delle due ossa temporali. Mantenere il cranio esposto ritraendo la pelle dissecata utilizzando quattro bulldogs.</li>
	<li>Delicatamente posto bene pinzette tra il bordo ripido dell'osso temporale e i muscoli e separarli. Fare movimenti jigging per esporre come gran parte della grande superficie dell'osso temporale possibile, preferibilmente dal bordo dell'osso occipital al piano delle suture coronali, senza danneggiare i muscoli.</li>
	<li>Posto bitemporally Divaricatori per mantenere le ossa temporali esposte.</li>
	<li>Sciacquare la superficie del cranio con 1-2 mL 3% H2O2, poi lavare con 1-2 mL di acqua.</li>
	<li>Asciugare la superficie delle ossa temporali molto attentamente, assorbire l'umidità con bastoni oculare. Verificare se gli elettrodi di stimolazione adatta sulla superficie pulita cranio verticale (bordo superiore dell'elettrodo stimolazione dovrebbe essere in linea con il bordo del crista dell'osso temporale). Ri-regolare i bulldogs e i divaricatori o gli elettrodi di stimolazione di forma con le forbici, se necessario.</li>
	<li>Riempire le cavità della stimolazione elettrodi con electroconductive gel e mettere un sottile strato di colla sul cerchio degli elettrodi.</li>
	<li>Posizionare l'elettrodo di stimolazione sulla superficie asciutta dell'osso temporale con un movimento preciso e tenerlo saldamente in posizione per un minuto con le pinzette bene. Assicurarsi che l'umidità non sia a contatto con la colla. Assorbire con bastoni oculare, se necessario. Attenzione: nel caso in cui qualsiasi instabilità dell'elettrodo è vissuto, rimuoverlo. Dopo la pulizia l'osso, ripetere questo passaggio con un nuovo elettrodo di stimolazione.</li>
	<li>Mettere cemento dentale oltre i bordi dell'elettrodo di stimolazione, mentre l'umidità che perde dei tessuti è continuamente prosciugato con bastoni oculare. Coprire l'elettrodo di stimolazione intero con cemento.</li>
	<li>Dopo che il cemento è completamente indurito, ripetere questi passaggi sul lato controlaterale.</li>
	<li>Praticare dei fori in tutto il cranio per viti di ancoraggio. Guidare in miniatura viti nei fori e mettere cemento dentale su di loro. Uso un diametro più piccolo di ~ 10% rispetto al diametro della vite di testa del trapano.</li>
	<li>A seconda dello scopo degli esperimenti, un connettore per le estremità dei cavi di saldatura, posizionarlo sulla superficie e coprire con cemento, o continuare impiantare gli elettrodi di registrazione e le fibre ottiche o preparare una finestra cranica sopra il cranio. In quest'ultimo caso, saldare i connettori e ancorarli al costrutto solo alla fine. In caso di necessità di registrazioni simultanee a lungo termine di TES e LFP, impiantare le triplette di suddetto elettrodo invece di singoli fili. Nota: Questa configurazione permette la rimozione di comuni modalità stimolazione manufatti8. Per i dettagli dell'impianto di elettrodi di registrazione, vedere precedenti protocolli14,15.</li>
	<li>Lavare i tessuti esposti abbondantemente con un disinfettante. Iniettare lidocaina 1-2% (non superare una dose totale di 7 mg/kg) per via sottocutanea.</li>
	<li>Sbrigliare i bordi della ferita e chiuderle con i suturare interrotti semplici intorno il connettore/impianto. Disinfettare la ferita con povidone-iodio.</li>
	<li>Iniettare carprofene 5 mg/kg per via sottocutanea. Ripetere l'operazione se necessario. Nota: Eventuali altri analgesici possono essere utilizzati i requisiti prefissati dal Consiglio locale permesso etico di corrispondenza.</li>
	<li>Sospendere l'anestesia, rilasciare il earbars e il nasello e mettere l'animale in una gabbia di recupero post-operatorio per ritrovare la coscienza.</li>
	<li>Assicurarsi che l'animale è sotto stretta supervisione durante le prime ore postoperatorie. Continuare a monitorare periodicamente l'area dell'impianto. Nota: L'animale non deve essere lasciato incustodito fino a quando ha riacquistato coscienza sufficiente per mantenere decubito sternale. Casa l'animale individualmente fino al completo recupero dalla procedura.</li>
</ol>

<ol><li>Ozen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+electric+stimulation+entrains+cortical+neuronal+populations+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+neuroscience+%3A+the+official+journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Transcranial electric stimulation entrains cortical neuronal populations in rats.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 30 (34), 11476-11485 (2010).</li>
<li>Ali, M. M., Sellers, K. K., Frohlich, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+alternating+current+stimulation+modulates+large-scale+cortical+network+activity+by+network+resonance%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+neuroscience+%3A+the+official+journal+of+the+Society+for+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Transcranial alternating current stimulation modulates large-scale cortical network activity by network resonance.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 33 (27), 11262-11275 (2013).</li>
<li>Helfrich, R. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Entrainment+of+brain+oscillations+by+transcranial+alternating+current+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Current+biology+%3A+CB%22%5BJournal%5D)">Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation.</a> Current biology : CB. 24 (3), 333-339 (2014).</li>
<li>Bikson, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+direct+current+stimulation+for+major+depression%3A+a+general+system+for+quantifying+transcranial+electrotherapy+dosage%5BTitle%5D)+AND+%22Current+treatment+options+in+neurology%22%5BJournal%5D)">Transcranial direct current stimulation for major depression: a general system for quantifying transcranial electrotherapy dosage.</a> Current treatment options in neurology. 10 (5), 377-385 (2008).</li>
<li>Lefaucheur, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence-based+guidelines+on+the+therapeutic+use+of+transcranial+direct+current+stimulation+%28tDCS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+neurophysiology+%3A+official+journal+of+the+International+Federation+of+Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Evidence-based guidelines on the therapeutic use of transcranial direct current stimulation (tDCS).</a> Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 128 (1), 56-92 (2017).</li>
<li>Kuo, M. F., Nitsche, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+transcranial+electrical+stimulation+on+cognition%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+EEG+and+neuroscience%22%5BJournal%5D)">Effects of transcranial electrical stimulation on cognition.</a> Clinical EEG and neuroscience. 43 (3), 192-199 (2012).</li>
<li>Sandrini, M., Fertonani, A., Cohen, L. G., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double+dissociation+of+working+memory+load+effects+induced+by+bilateral+parietal+modulation%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Double dissociation of working memory load effects induced by bilateral parietal modulation.</a> Neuropsychologia. 50 (3), 396-402 (2012).</li>
<li>Berenyi, A., Belluscio, M., Mao, D., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Closed-loop+control+of+epilepsy+by+transcranial+electrical+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Closed-loop control of epilepsy by transcranial electrical stimulation.</a> Science. 337 (6095), New York, N.Y. 735-737 (2012).</li>
<li>Kozak, G., Berenyi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustained+efficacy+of+closed+loop+electrical+stimulation+for+long-term+treatment+of+absence+epilepsy+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+reports%22%5BJournal%5D)">Sustained efficacy of closed loop electrical stimulation for long-term treatment of absence epilepsy in rats.</a> Scientific reports. 7 (1), 6300(2017).</li>
<li>Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+do+you+feel+if+I+apply+transcranial+electric+stimulation%3F+Safety%2C+sensations+and+secondary+induced+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+neurophysiology+%3A+official+journal+of+the+International+Federation+of+Clinical+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? Safety, sensations and secondary induced effects.</a> Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 126 (11), 2181-2188 (2015).</li>
<li>Marshall, L., Binder, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contribution+of+transcranial+oscillatory+stimulation+to+research+on+neural+networks%3A+an+emphasis+on+hippocampo-neocortical+rhythms%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+human+neuroscience%22%5BJournal%5D)">Contribution of transcranial oscillatory stimulation to research on neural networks: an emphasis on hippocampo-neocortical rhythms.</a> Frontiers in human neuroscience. 7, 614(2013).</li>
<li>Reato, D., Rahman, A., Bikson, M., Parra, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+weak+transcranial+alternating+current+stimulation+on+brain+activity-a+review+of+known+mechanisms+from+animal+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+human+neuroscience%22%5BJournal%5D)">Effects of weak transcranial alternating current stimulation on brain activity-a review of known mechanisms from animal studies.</a> Frontiers in human neuroscience. 7, 687(2013).</li>
<li>Thut, G., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+insights+into+rhythmic+brain+activity+from+TMS-EEG+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+cognitive+sciences%22%5BJournal%5D)">New insights into rhythmic brain activity from TMS-EEG studies.</a> Trends in cognitive sciences. 13 (4), 182-189 (2009).</li>
<li>Gage, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+implantation+of+chronic+neural+electrodes+for+recording+single+unit+activity+and+electrocorticographic+signals%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+visualized+experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (60), (2012).</li>
<li>Vandecasteele, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+recording+of+neurons+by+movable+silicon+probes+in+behaving+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+visualized+experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (61), e3568(2012).</li>
<li>Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Dudek, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+Continuous+EEG+Monitoring+in+Small+Rodent+Models+of+Human+Disease+Using+the+Epoch+Wireless+Transmitter+System%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+visualized+experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (101), e52554(2015).</li>
<li>Ung, K., Arenkiel, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber-optic+implantation+for+chronic+optogenetic+stimulation+of+brain+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+visualized+experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Fiber-optic implantation for chronic optogenetic stimulation of brain tissue.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (68), e50004(2012).</li>
<li>Mostany, R., Portera-Cailliau, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+craniotomy+surgery+procedure+for+chronic+brain+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+visualized+experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">A craniotomy surgery procedure for chronic brain imaging.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (12), (2008).</li>
</ol>

Antal Berényi è il proprietario e fondatore della Amplipex Ltd, una società di produzione su larga scala multiplexing amplificatori di biosegnali. Gábor Kozák e Tamás Földi non hanno nulla a rivelare.

La fase più critica del presente protocollo è l'incollaggio del pacchetto degli elettrodi sulla superficie dell'osso. In caso di impropria tenuta, un gap si forma tra gli elettrodi e l'osso e tessuto cicatriziale secondaria può crescere in questa lacuna, che diminuisce la qualità della stimolazione. La superficie dell'osso deve essere completamente asciutta durante la procedura di incollaggio sulla confezione, e nel caso di verifica di instabilità degli elettrodi, deve essere rimosso e sostituito con un nuovo pacchetto p...

Stimolazione elettrica transcranica (TES) è un approccio metodologico prezioso per influenzare l'attività cerebrale in modo temporalmente limitato. A seconda delle dimensioni e il posizionamento degli elettrodi di stimolazione, TES può interessare volumi cervello grande e salire sul treno popolazioni neuronali diffuso1,2,3. La stimolazione transcranica diretta corrente è già medicamente approvata per il trattamento del disturbo depressivo maggiore4,5e molti si concentrano studi per mostrare gli effetti cognitivi della stimolazione transcranica in esseri umani6 , 7. Inoltre, promettenti risultati sono stati segnalati per quanto riguarda il potenziale di TES nel controllare i grippaggi epilettici8,9.
Nonostante l'intensa attività di ricerca, ci sono ancora molte questioni aperte per quanto riguarda il meccanismo dettagliato della azione, effetti collaterali e il risultato a lungo termine dell'applicazione di questo metodo10,11,12. Di conseguenza, è estremamente importante avere un protocollo affidabile, riproducibile per studiare gli effetti di TES in modelli animali. Dato che molti disturbi (ad es., depressione, epilessia e schizofrenia) possono solo essere estesamente studiati in animali svegli, e la natura di queste condizioni mediche solitamente richiedono il trattamento a lungo termine, forniamo un protocollo per la cronica impianto di elettrodi di transcranial in ratti. Il metodo qui presentato può essere utilizzato per studi comportamentali o può essere combinato con l'impianto di elettrodi di registrazione (cioè, fili, sonde in silicone, juxtacellular elettrodi) o con windows cronica cranica per esperimenti elettrofisiologici e formazione immagine studia, rispettivamente. Secondo il disegno sperimentale, la tempistica degli stimoli può essere casuale o attivati da un evento per spunti comportamentali specifiche, o per le caratteristiche elettrofisiologiche del cervello particolare Stati (sequestri, oscillazioni di teta)8, 11 , 13.
È importante ricordare che in contrasto con l'approccio umano attualmente utilizzato, che utilizza un incorporamento di elettrodi posizionati sulla pelle, qui vi mostriamo un metodo che utilizza la destra l'impianto sottocutaneo sopra la superficie dell'osso temporale, dal ratti a malapena tollerare qualsiasi elemento posizionato sulla loro pelle che è facilmente raggiungibile utilizzando le zampe.
In linea con i principi della sostituzione, riduzione e raffinatezza, a causa della natura cronica dell'impianto, questo metodo aiuta a ridurre il numero di animali, dal momento che ogni animale possa essere reclutati in differenti condizioni sperimentali per mesi, consentendo l'uso di meno animali per testare varie ipotesi.
Nello studio presente, forniamo un protocollo dettagliate dell'elettrodo di stimolazione transcranica (Figura 1A-B) di produzione e dimostrare l'impianto cronico di questi elettrodi su ossa temporali di un six-month-old ratto maschio lungo Evans.

<table><tbody><tr><td>Cianoacrilato liquido</td><td>Henkel</td><td>Loctite 401</td><td></td></tr><tr><td>Cianoacrilato gel</td><td>Henkel</td><td>Loctite 454</td><td></td></tr><tr><td>Filo per elettrodi di stimolazione</td><td>Phoenix Wire Inc.</td><td>36744MHW - Distanziatore per scheda metallica di collegamento microminiaturizzato in PTFE</td> Interconnessione E-tec SP1-020-S378/01-55 Connettore Interconnessione E-tec P2510I-02 Imballaggio in nastro per elettrodi di stimolazione Nexperia 74HC1G00GW È possibile utilizzare l'imballaggio in nastro di qualsiasi circuito integrato con custodia SOT-353 Grip Cement Mastice di grado industriale Dentsply <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>675571 (polvere) 675572 (solvente)</td><td></td></tr><tr><td>Gel elettroconduttivo</td><td>Rextra</td><td>ECG Gel</td><td></td></tr><tr><td>Filo per elettrodi di registrazione</td><td>California Fine Wire Co.</td><td>.002 (50 micron) Tungsteno 99,95% (Materiale CFW #: 100-211), HMl-Natural, tagliato a pezzi da 3,0 pollici, Rotondo, Filo del pezzo di lunghezza tagliata</td> Forbici ultrafini Hammacher Instrumente Stainless HSB 544-09 Tubo in acciaio inossidabile Vita Needle Company 29 RW, tubo 304SS, saldato TIG e spina Sega rotativa ad alta velocità Dremel Modello # 395 Supporto per sega rotante <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Dremel</td><td>Modello # 220</td><td></td></tr><tr><td>Disco da taglio per sega rotante</td><td>Dremel</td><td>Modello # 409</td><td></td></tr><tr><td>Bastoncini oculari</td><td>Lohmann-Rauscher</td><td>Pro-ophta Bastoncini</td><td></td>oculari</tr><tr><td>Disinfettante umido</td><td>Egis</td><td>Betadine</td><td></td></tr><tr><td>Disinfettante secco</td><td>Wagner Pharma</td><td>Reseptil-urea</td><td></td></tr><tr><td>Trapano</td><td>NSK-Nakanishi Regno Unito</td><td>Vmax35RV Pack</td><td></td></tr><tr><td>Viti di ancoraggio</td><td>Antrin Miniature Specialties, Inc.</td><td>000-120x1/16 RILEGATURA SL MS SS</td><td></td></tr></tbody></table>

stimolazione elettrica transcranica cronica e registrazione intracorticale in ratti

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Stimolazione elettrica transcranica (TES) è un approccio relativamente semplice e potente per influenzare diffuso attività cerebrale in modo casuale o in modo attivati da un evento di circuito chiuso. Anche se molti studi si stanno concentrando sui possibili benefici e gli effetti collaterali di TES in cervelli sani e patologici, ci sono ancora molte questioni aperte fondamentali per quanto riguarda il meccanismo di azione della stimolazione. Perciò, vi è un chiaro bisogno di per un metodo affidabile e riproducibile per testare l'acuta e gli effetti cronici di TES in roditori. TES possono essere combinati con normali tecniche comportamentali, elettrofisiologiche e di formazione immagine per studiare reti neuronali in vivo. L'impianto di elettrodi di stimolazione transcranica non impongono vincoli supplementari sul disegno sperimentale, mentre offre uno strumento versatile, flessibile per manipolare l'attività cerebrale. Qui forniamo un protocollo dettagliate per fabbricare ed impiantare elettrodi di stimolazione transcranica per influenzare l'attività cerebrale in modo temporalmente limitato per mesi.

L'impianto di elettrodi di stimolazione cronica (Figura 1B) può essere combinato con un ulteriore impianto di elettrodi (Figura 1-D) di registrazione. Tali impostazioni sono adatti per formare sistemi di stimolazione per interferire con le attività specifiche del cervello e registrazione su richiesta. Qui presentiamo i risultati rappresentativi di un rilevamento di epilessia di circuito chiuso e sistema di interv...

Questo protocollo dettagliato descrive il posizionamento di elettrodo stimolazione transcranica su osso temporale al fine di studiare gli effetti a breve e a lungo termine della stimolazione elettrica transcranica in liberi di muoversi.

Stimolazione elettrica transcranica cronica e registrazione intracorticale in ratti

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

L'obiettivo generale di questa procedura è mostrare un protocollo passo dopo passo per fabbricare e impiantare elettrodi di stimolazione transcranica cronica. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della neurostimolazione, come gli effetti a lungo termine della stimolazione elettrica transcranica diffusa temporalmente mirata. Il vantaggio principale di questa tecnica è che le dimensioni ridotte dell'impianto rendono questa metodica adatta ad essere combinata con le normali tecniche elettrofisiologiche, optogenetiche e di imaging in animali che si muovono liberamente.Le implicazioni di questa tecnica sono centrate sulla terapia dell'epilessia, della depressione e di altri disturbi neuro-psicologici perché è in grado di influenzare prontamente reti cerebrali su larga scala. Per realizzare un elettrodo di stimolazione, tagliare sei pezzi lunghi 10 centimetri di fili di collegamento in miniatura. Rimuovere due centimetri di rivestimento su un'estremità e un centimetro sull'altra estremità.Quindi, attorciglia due cavi insieme e saldali con il lato staccato più corto. Successivamente, acquisisci una striscia di tre confezioni a nastro di qualsiasi circuito integrato con custodia SOT-353. Cucire i fili intrecciati attraverso i tre fori della confezione.Il segmento più lungo e sbucciato dei fili dovrebbe trovarsi nelle cavità della confezione. Posizionare il cavo in modo che l'estremità dell'isolamento sia in linea con il bordo dei fori. Quindi, applicare il cemento dentale sui fori per fissare i fili.Una volta che il cemento si è solidificato, capovolgere la confezione per inserire un sottile strato di super colla nel foro per formare una tenuta ad acqua verso il cemento poroso. Evitare di incollare i fili staccati. Dopodiché, attorcigliare i cavi insieme sul lato staccato più corto e saldarli.Afferra il segmento più lungo e sbucciato dei fili con la punta di una pinzetta fine. Arrotolali e avvolgili nelle cavità. Se necessario, tagliare il cavo in eccesso.Per realizzare un elettrodo tripletto di registrazione, tagliare un pezzo di tubo di acciaio inossidabile lungo un centimetro utilizzando una sega rotante ad alta velocità. Rimuovere l'aletta dalle estremità del tubo con un ago affilato e assicurarsi che il tubo sia privo di detriti e completamente permeabile. Piega il perno distanziatore della scheda placcato in oro con la lunghezza minima di tre centimetri per formare un supporto a forma di J.Taglia la gamba più lunga della forma a J e saldala insieme per ripristinare la forma originale per creare un giunto staccabile tra la parte lineare lunga, che sarà trattenuta dal dispositivo stereotassico, e la forma a U, che terrà l'elettrodo e fungerà da punto di ancoraggio. Successivamente, incollare insieme il tubo e la gamba più corta del supporto a J. Incolla alcune barre aggiuntive lunghe un centimetro, se necessario, per stabilità.Quindi, taglia tre pezzi di fili di elettrodi lunghi 2,5 centimetri con forbici ultrasottili in acciaio inossidabile. Assicurarsi che si tratti di un taglio netto e netto e che l'isolamento sia intatto sulla superficie circolare del filo dell'elettrodo. Inoltre, assicurarsi che la punta tagliata non sia piegata a causa della forza applicata.Piegare uno o due millimetri su un'estremità di ciascuno dei fili con angoli diversi per renderli distinguibili. Successivamente, riempire il tubo con i fili e scegliere una spaziatura appropriata degli elettrodi per l'esperimento. Notare quale filo corrisponde a quale profondità per mantenere un corretto ordine dei canali.Una volta che i fili si allineano uno accanto all'altro e sono paralleli al tubo, fissa i fili dell'elettrodo posizionando una singola goccia di super colla liquida su entrambe le estremità del tubo con un ago affilato. Assicurarsi che la colla scorra nel tubo a causa dell'effetto capillare, ma non verso i siti di registrazione alle estremità sporgenti. Predisporre una scheda di interfaccia elettrodo con un apposito microconnettore compatibile con un sistema di registrazione da utilizzare.Quindi, introdurre le estremità piegate dei fili nei fori della scheda di interfaccia dell'elettrodo corrispondenti al canale di registrazione desiderato. Quando tutti i fili sono in posizione, spingere i perni d'oro nei fori con una pinzetta. In questa procedura, rimuovere la maggior parte dei peli dal cuoio capelluto dell'animale con un tagliacapelli.Successivamente, applicare la crema depilatoria sul cuoio capelluto. Stenderlo uniformemente sulla superficie e attendere qualche minuto. Utilizzare una spatola per rimuovere delicatamente la crema e i capelli rimanenti.Sciacquare la pelle con un disinfettante. Iniettare dall'1 al 2% di lidocaina per via sottocutanea per intorpidire la pelle. Quindi, applicare una singola goccia di unguento veterinario su ciascun occhio.Praticare un'incisione sagittale accurata e lunga lungo la linea mediana con un bisturi dalla fronte al collo. Successivamente, sezionare i tessuti, compreso il periostio, dal cranio. Quindi, utilizzando uno scalpello o una pinzetta per denti, pulire l'area tra le cristae delle due ossa temporali.Mantieni il cranio esposto ritraendo la pelle sezionata usando quattro bulldog. Posiziona delicatamente le pinzette sottili tra il bordo ripido dell'osso temporale e i muscoli e separali. Fai movimenti oscillanti per esporre il più possibile l'ampia superficie dell'osso temporale, preferibilmente dal bordo dell'osso occipitale al piano delle suture coronali senza danneggiare i muscoli.Successivamente, posizionare i divaricatori bitemporalmente per mantenere esposte le ossa temporali. Sciacquare la superficie del cranio con uno o due millilitri di perossido di idrogeno al 3%. Quindi lavalo con uno o due millilitri di acqua molto accuratamente e lascia che la superficie delle ossa temporali assorba l'umidità con bastoncini oculari.Quindi, verificare se gli elettrodi di stimolazione si adattano alla superficie verticale del cranio pulita. Il bordo superiore dell'elettrodo di stimolazione deve essere in linea con il bordo della crista dell'osso temporale. Regolare nuovamente i bulldog e i divaricatori o, se necessario, modellare gli elettrodi di stimolazione con le forbici.Successivamente, riempire le cavità degli elettrodi di stimolazione con gel elettroconduttivo. E metti un sottile strato di colla sul bordo degli elettrodi. Posizionare l'elettrodo di stimolazione sulla superficie asciutta dell'osso temporale con un movimento preciso e tenerlo saldamente in posizione per un minuto con una pinzetta sottile.Assicurarsi che l'umidità non sia a contatto con la colla e, se necessario, pulire con bastoncini oculari. Assicurarsi che l'elettrodo di stimolazione sia incollato uniformemente all'osso temporale asciutto. Asciugare frequentemente l'umidità e ritrarre con cura i tessuti circostanti.Chiedi assistenza se necessario. Successivamente, applicare il cemento dentale sui bordi dell'elettrodo di stimolazione mentre l'umidità che fuoriesce dai tessuti viene continuamente asciugata con bastoncini oculari. Coprire l'intero elettrodo di stimolazione con cemento.Dopo che il cemento si è completamente indurito, ripetere questi passaggi sul lato controlaterale. Successivamente, utilizzando una testa di perforazione di diametro inferiore del 10% rispetto al diametro della vite, praticare alcuni fori su tutto il cranio per l'ancoraggio delle viti. Avvita le viti in miniatura nei fori e applica del cemento dentale su di essi.Quindi, continuare con l'impianto degli elettrodi di registrazione. Saldare i connettori e ancorarli al costrutto all'estremità. Successivamente, lavare abbondantemente i tessuti esposti con disinfettante.Iniettare dall'1 al 2% di lidocaina per via sottocutanea. Quindi, per allevare i bordi della ferita, racchiuderli con semplici suture interrotte attorno all'impianto del connettore. Successivamente, disinfettare la ferita con iodio povidone.Qui, mostriamo i risultati rappresentativi di un sistema di rilevamento e intervento delle crisi epilettiche a circuito chiuso, applicato su ratti Long-Evans, che esprime crisi spontanee. Questo treno è noto per mostrare i sintomi comportamentali nei modelli elettrografici di epilessia di assenza, chiamati scariche a picco e onda. Qui sono mostrate le tracce LFP dell'intervento convulsivo, che dimostrano la prestazione stabile degli stimoli temporalmente mirati nell'interruzione delle crisi per 16 settimane.Ciò dimostra la robustezza e l'affidabilità degli elettrodi di stimolazione impiantati. Per contestualizzare questi risultati, ecco la registrazione di un esperimento abortito in cui il tessuto secondario è cresciuto tra l'osso temporale e la superficie dell'elettrodo, a causa della sigillatura e della cementazione improprie degli elettrodi. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come impiantare elettrodi di stimolazione transcranica.Dopo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi come l'impianto di elettrodi di registrazione o finestre craniche per registrare diverse modalità durante la stimolazione.

chronic-transcranial-electrical-stimulation-intracortical-recording

Research

Ricerca

JoVE Journal

Neuroscience

Neuroscienze

Forniamo informazioni utili per i chirurghi che stanno imparando il processo di impianto di elettrodi di registrazione croniche neurali. Tecniche per sistemi di elettrodi sia penetranti e superficie sono descritti in un modello animale roditore.

Impianto chirurgico di elettrodi neurali cronici per la registrazione di attività singola unità e segnali Electrocorticographic

Questo video dimostra il metodo di impiantare un sistema di elettrodi sulla testa in un ratto anestetizzato per il rilevamento delle crisi in tempo reale. La procedura include il posizionamento di elettrodi di stimolazione e registrazione, il loro fissaggio con cemento dentale e il collegamento a un amplificatore montato sulla testa.

Impianto di un sistema di elettrodi sulla testa in un modello di ratto per il rilevamento delle crisi epilettiche in tempo reale

Fonte: Fritsch, B. et al. Stimolazione cerebrale elettrica transcranica nei roditori allertati. J. Vis. Exp. (2017)Questo video mostra l'impianto di elettrodi e l'applicazione della stimolazione elettrica transcranica (tES) alla corteccia motoria di ratti allertati. Delinea le fasi coinvolte nel posizionamento degli elettrodi, nell'erogazione della stimolazione e nella conseguente attivazione neuronale e microgliale, evidenziandone il potenziale neuroterapeutico.

Stimolazione elettrica transcranica della corteccia motoria in un ratto sveglio

Fonte: Beom, J., et al. Stimolazione magnetica transcranica ripetitiva all'emisfero unilaterale del cervello di ratto. J. Vis. Exp. (2016)Questo video mostra l'applicazione della stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS) nei ratti anestetizzati per modulare l'eccitabilità corticale. La procedura prevede la determinazione della soglia motoria (MT) per stabilire la stimolazione basale, seguita dall'applicazione di rTMS a un'intensità superiore alla MT per indurre la depolarizzazione...

Modulazione dell'eccitabilità corticale in un ratto mediante stimolazione magnetica transcranica ripetitiva

In questo studio viene presentata la metodologia su come eseguire registrazioni elettrofisiologiche in vivo multi-site dal percorso iperdirezionale in anestesia uretanica.

acuto<em&gt; In Vivo</em&gt; Registrazioni elettrofisiologiche dei potenziali del campo locale e dell&#39;attività multi-unità dal percorso iperdirezionale nei ratti anestetizzati

Questo protocollo descrive un set-up chirurgico per un socket di elettrodo epicranica permanente e un elettrodo impiantato in roditori. Inserendo un secondo elettrodo nella presa, diversi tipi di stimolazione elettrica cerebrale transcranica possono essere consegnati per il sistema motorio in allerta animali attraverso il cranio intatto.

Stimolazione elettrica cerebrale transcranica in roditori avvisi

Una connessione wireless, sistema bidirezionale per registrazioni neurale multicanale e stimolazione a comportarsi liberamente ratti è stato introdotto. Il sistema è leggero e compatto, avendo così un impatto minimo sul repertorio del comportamento umano. Inoltre, questo sistema bidirezionale fornisce un sofisticato strumento per valutare le relazioni causali tra pattern di attivazione del cervello e comportamento.

Una connessione Wireless, interfaccia bidirezionale per registrazione In Vivo e la stimolazione dell'attività neurale a comportarsi liberamente ratti

Descriviamo un protocollo per la valutazione delle curve dose-risposta per la stimolazione extracranica in termini di misurazioni del campo elettrico cerebrale e di un rilevante biomarcatore-flusso sanguigno cerebrale. Poiché questo protocollo prevede il posizionamento invasivo di elettrodi nel cervello, è necessaria l'anestesia generale, con la respirazione spontanea preferita alla respirazione controllata.

Posizionamento di elettrodi stimolanti extracranici e misurazione del flusso sanguigno cerebrale e dei campi elettrici intracranici in topi anestetizzati

Questo studio presenta un metodo scalabile, affidabile e riproducibile per registrazioni corticali croniche ripetute in un modello suino. Il metodo ha applicazioni in vari campi delle neuroscienze, tra cui la ricerca sul dolore e la diagnostica delle malattie neurologiche.

Tecnica della finestra cranica cronica per registrazioni corticali ripetute durante l'anestesia nei suini

Qui, presentiamo due protocolli per la registrazione della micro-elettrocorticografia ad alta densità (μEcoG) in ratti e topi, inclusi metodi chirurgici, di impianto e di registrazione. Le registrazioni μECoG vengono eseguite in combinazione con la registrazione di politrodi laminari nella corteccia uditiva del ratto o con la manipolazione optogenetica dell'attività neurale nella corteccia somatosensoriale del topo.

Indagini multiscala sull'elaborazione corticale integrando politrodi laminari e optogenetica con la microcorticografia nei roditori

Impara a fabbricare e impiantare elettrodi per stimolazione transcranica cronica in ratti liberamente mobili. Questa tecnica consente di studiare gli effetti a lungo termine della stimolazione elettrica sulle reti cerebrali.

Stimolazione elettrica transcranica cronica e registrazione intracorticale in ratti

Esplora altri video