Stimolazione elettrica transcranica cronica e registrazione intracorticale in ratti

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.