Name: ツールとしての迷走神経刺激は、絶滅の学習のための関連経路の可塑性を誘導するために (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-08-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 2 s
Description: 学ぶ 迷走神経刺激を用いた条件付き恐怖の消去とシナプス可塑性の誘導法。電極構築・埋め込み、聴覚恐怖条件付け、凍結反応測定を含む。不安障害治療への応用可能性を示す神経科学的手法です。

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この研究は、国立精神衛生研究所MH 086960-01A1 (Christa K. McIntyre)の支援を受けました。

著者には競合する利益や対立はありません。

ここでは、馴化の合図への曝露19の単一のセッション中に馴化恐怖の絶滅を容易にし、infralimbic皮質および20の学習消滅を媒介することができる基底外側扁桃体との間の経路における可塑性を調節するために使用されるプロトコルを提示します。このプロトコルの成功のための重要なステップは、絶滅のトレーニング中VNSの適切な配信です。そのため、特別なケアは、カフ電極の構造及び迷走神経の周りのカフの配置に与えられるべきです。カフ電極の建設プロセスでは、配線の露出部分が正しい位置にあることを確認することが重要です。同様に、手術中に、特別な努力が適切な位置にカフを配置するとカフと刺激間の回路は、実験の過程で無傷のままであるような場所で十分にそれを固定するためになされるべきです。カフの適切な機能は、bの必要があります（ステップ4.8で概説されるように）行動試験後に再び（ステップ3.2.20に概説されるように）、eは、手術後にチェック。 VNSは、中枢神経系で活性を調節するを通じてメカニズムは完全には理解されていません。子宮頸部迷走神経は、それぞれ<su...

古典的恐怖条件付けは、不安障害の生物学的基礎を研究するために広く使用されている動物モデルを提供します。恐怖条件付け、嫌悪刺激（無条件刺激、米国、 例えば、フットショック）中にこのようなトーンおよび/ ​​またはコンテキスト（; CS条件刺激）として、中性刺激と一緒に提示されています。恐怖条件付けの間、CSと米国との間の関連が形成されています。最終的にはCSの提示だけでは恐怖反応（; CR条件反応）を誘発します。恐怖消去では、CSは、CRが徐々に1を減少させる、米国の非存在下で繰り返し提示されています。このように、条件付け恐怖の絶滅は、彼らはもはや嫌悪結果を予測する際、中性刺激に恐ろしい行動反応が減衰していないされているアクティブなプロセスです。馴化応答の消滅を学習団体と競合新しい思い出の統合を必要とします。不安障害の特徴はIMPAですIRED絶滅2-4。このように、動物モデルでの馴化恐怖の絶滅は、阻害学習と人間の不安障害5,6のための行動療法のモデルとしての両方の重要なパラダイムとして機能します。 恐怖と人間の不安との間に密接な対応があるので、これらの研究は、このような心的外傷後ストレス障害などの不安関連障害の生物学的性質への洞察を提供することができ、それらを扱うための戦略を開発するために役立つと考えられています。前臨床研究の重要な目標は、絶滅の学習を支援するために絶滅の学習を統合するために絶滅回路にターゲットを絞った可塑性を誘導することです。迷走神経刺激（VNS）の継続的な作業に従事した脳領域およびシナプスの緊密な時間的および回路固有の変調を提供するために使用されるかもしれない低侵襲neuroprostheticアプローチです。持っているテキサス大学ダラス校のMichael Kilgardのグループからの最近の一連の研究個別の感覚や運動刺激とその対VNSを示す（ 例えば、音やレバープル）が耳鳴り7を治療するため、または脳卒中8-10次の運動障害を克服するために皮質の可塑性を促進する上で非常に有効です。また、同様に、学習後の短い時間窓内で発生する非偶発VNS、皮質可塑性を促進し、ラットおよびヒト11-13でメモリの統合を強化します。 副交感神経経路における迷走神経の役割を考慮すると、それはメモリとシナプス可塑性の調節に関与することができることは驚くべきことではありません。非常に感情的なイベントは、非感情的な思い出よりも強い思い出を生成する傾向があります。これは、メモリの統合のストレスホルモンの影響に起因する可能性が高いです。ストレスホルモンのアドレナリンの訓練後の投与は、ヒトおよび非ヒト動物における記憶の固定を強化するが、アドレナリンは、15血液脳関門14を通過しません</suP&gt;。そのため、ストレス誘導アドレナリン放出は、メモリの統合を強化するために、間接的に脳に影響を与える必要があります。強力な証拠が迷走神経は、アドレナリンと脳循環との間のリンクであることを示唆しています。宮下とウィリアムズ16は、アドレナリンの全身投与は迷走神経発火を増加し、扁桃体17にノルエピネフリンのレベルを増加させたことがわかりました。 βアドレナリン受容体は迷走神経が長期メモリに感情的に喚起する経験をオン経路の役割を果たしていることを示唆している扁桃体18にブロックされているときにアドレナリンの全身投与は、メモリの統合を強化していません。 このように、訓練をVNSをペアリングすると、ラット19,20における絶滅学習の統合を強化する補強材の存在しない状態で条件付け手がかりにメモリの統合と露出をサポートする脳の変化を強化する可能性を秘めています。ここでは、VNS ​​Aの使用を記載していますSAツールは、皮質の可塑性を促進し、条件付け恐怖応答の消滅を容易にします。

<table><tbody><tr><td>アルコール</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>アトロピン</td><td>フィッシャー</td><td>A0132-5G</td><td></td></tr><tr><td>ベタジン</td><td>ヘンリー・シャイン</td><td>69066950</td><td></td></tr><tr><td>過酸化水素&nbsp;</td><td>CVS</td><td>209478</td><td></td></tr><tr><td>ケタミン</td><td>ヘンリー・シャイン&nbsp;</td><td>1129300</td><td></td></tr><tr><td>マルカイン</td><td>ヘンリー シャイン</td><td>6312615</td><td></td></tr><tr><td>鉱油</td><td>CVS</td><td>152355</td><td></td></tr><tr><td>ネオスポリン</td><td>CVS</td><td>629451</td><td></td></tr><tr><td>酸素</td><td>ホーム デポ</td><td>304179</td><td></td></tr><tr><td>ペニシリン</td><td>フィッシャー</td><td>PENNA-10MU</td><td></td></tr><tr><td>プロパン</td><td>ホーム デポ</td><td>304182</td><td></td></tr><tr><td>キシラジン</td><td>ヘンリー・シャイン</td><td>4019308</td><td></td></tr><tr><td>ツール</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ジュエリートーチ</td><td>スミス機器</td><td>23-1001D</td><td></td></tr><tr><td>ソーイングニードル</td><td>ウォルグリーン</td><td>441831</td><td></td></tr><tr><td>#5鉗子(2)</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>11254-20</td><td></td></tr><tr><td>はんだごて</td><td>ホームデポ&nbsp;</td><td></td><td></td>203525863</tr><tr><td>AmScope SM-4TX-144A 3.5X-45X回路基板ブーム実体顕微鏡+ 144 LED</td><td>AmScope</td><td>SM-4TX-144A</td><td></td></tr><tr><td>ヘルピングハンズ</td><td>AMシステム&nbsp;</td><td>726200</td><td></td></tr><tr><td>メスブレードホルダー</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>10003-12</td><td></td></tr><tr><td>メタルヤスリ</td><td>ホームデポ</td><td>6601</td><td></td></tr><tr><td>定規</td><td>ホームデプ</td>ト<td>202035324</td><td></td></tr><tr><td>湾曲止血&nbsp;</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>130009-12</td><td></td></tr><tr><td>ファインはさみ</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>14058-09</td><td></td></tr><tr><td>スパチュラ</td><td>ファインサイエンスツール</td><td></td><td></td></tr><tr><td>スモールドライバー</td><td>ホームデポ</td><td>646507</td><td></td></tr><tr><td>磁気固定具リトラクションシステム</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>18200-04、18200-01、18200-05</td><td></td></tr>加熱<tr><td>パッド</td><td>ウォルグリーン</td><td>30294</td><td></td></tr><tr><td>クリッパー</td><td>ウォルグリーン 277966</td><td></td><td></td></tr><tr><td>シャーピー</td><td>ステープル</td>ズ <td>125328</td><td></td></tr><tr><td>リング鉗子</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>11103-09</td><td></td></tr><tr><td>カスタム マイクロピペット ガラス ツール (J 字型およびストレート) - ホウケイ酸ガラス</td><td>サッター機器</td><td>B150-110-10</td><td></td></tr><tr><td>アドソン鉗子</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>11006-12</td><td></td></tr><tr><td>袖口</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>チューブ</td><td>Braintree Scientific Inc</td><td>MRE-065</td><td></td></tr><tr><td>プラチナ イリジウム ワイヤー</td><td>Medwire</td><td>10IR9/49T</td><td></td></tr><tr><td>ゴールド ピン</td><td>Mill-Max</td><td>1001-0-15-15-30-27-04-0</td><td></td></tr><tr><td>縫合糸</td><td>Henry Schein</td><td>100-5797</td><td></td></tr><tr><td>22 G 針</td><td>フィッシャー&nbsp;</td><td>14-815-525</td><td></td></tr><tr><td>ペーパーテープ</td><td>フィッシャー&nbsp;</td><td>03-411-602</td><td></td></tr><tr><td>はんだ</td><td>ホームデポ</td><td>327793</td><td></td></tr><tr><td>フラックス&nbsp;</td><td>ホームデポ</td><td>300142</td><td></td></tr><tr><td>メスブレード、10または15</td><td>Stoelting</td><td>52173-10</td><td></td></tr><tr><td>Silastic Laboratory Tubing .51 mm ID x .94 mm OD</td><td>Fisher&nbsp;</td><td>508-002</td><td></td></tr><tr><td>ヘッドキャップ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>コネクタ ピース (オス)</td><td>オムネティクス コネクタ コーポレーション</td><td>A25001-004</td><td></td></tr><tr><td>ヘッドキャップ ピース (メス)</td><td>オムネティクス コネクタ</td><td>コーポレーション A24001-004</td><td></td></tr><tr><td>ティーツ デンタル アクリル、液体、粉末</td><td>AMシステム</td><td>525000、526000</td><td></td></tr><tr><td>26ゲージソリッド銅線</td><td>ステープル</td><td>1016882 &nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>手術</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>骨ネジ</td><td>Stoelting+CB33:C61</td><td>51457</td><td></td></tr><tr><td>メスの刃、10または15</td><td>Stoelting</td><td>52173-10</td><td></td></tr><tr><td>1 ml注射器</td><td>Fisher</td><td>14-826-261</td><td></td></tr><tr><td>22 G Needles</td><td>Fisher&nbsp;</td><td>14-815-525</td><td></td></tr><tr><td>27 G ニードル</td><td>フィッシャー</td><td>14-826-48</td><td></td></tr><tr><td>2" x 2" ガーゼ</td><td>フィッシャー</td><td>22-362-178</td><td></td></tr><tr><td>スワブ</td><td>フィッシャー</td><td>19-120-472</td><td></td></tr><tr><td>子犬パッド</td><td>PetCo</td><td>1310747</td><td></td></tr><tr><td>キム ワイプ</td><td>フィッシャー</td><td>06-666-A</td><td></td></tr><tr><td>チャンバーと行動設定&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ハスキーメタルフロントベースキャビネット(30WX19DX34H)</td><td>ホームデポ</td><td>100607961</td><td></td></tr><tr><td>静かなバリア&shy;HD防音材(シート)(PSA)</td><td>soundproofcow.com</td><td>10203041</td><td></td></tr><tr><td></td><td>10432400</td><td></td><td></td></tr><tr><td>絶縁パルス刺激装置モデル2100</td><td>AMシステム</td><td>720000</td><td></td></tr><tr><td>デジタルカメラ soundproofcow.com、ロジクールウェブカメラC210</td>ロジ<td>クール</td><td>B003LVZO88</td><td></td></tr><tr><td>MatLab</td><td>Mathworks.com</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sinometer 10 MHz シングルチャンネルオシロスコープ</td><td>Sinometer</td><td>CQ5010C</td><td></td></tr><tr><td>OxyLED T-01 DIY Stick-On Anywhere 4-LED タッチタップライト</td><td>OXYLED</td><td>B00GD8OKY0</td><td></td></tr><tr><td>5k Ω ポテンショメータ</td><td>Alpha Electronics</td><td>B00CTWDHIO</td><td></td></tr><tr><td>Extech 407730 40-to-130-Decibel デジタルサウンドレベルメーター</td><td>Extech Instruments</td><td>B000EWY67W</td><td></td></tr><tr><td>DSCK-C デュアル出力、スクランブルショッカーキン</td><td>ダーサイエンティフィック株式会社</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ツールとしての迷走神経刺激は、絶滅の学習のための関連経路の可塑性を誘導するために

Vagus Nerve Stimulation as a Tool to Induce Plasticity in Pathways Relevant for Extinction Learning

Extinctionは、中立的な刺激に対する行動反応が、その行動を維持してきた強化を提供しなくなったときに、その反応を弱めるプロセスを説明しています。恐怖と人間の不安との間には密接な関係があるため、絶滅学習の研究は、心的外傷後ストレス障害などの不安関連障害の生物学的性質についての洞察を提供し、それらを治療するための戦略を開発するのに役立つ可能性があります。前臨床研究は、消滅学習を支援し、新たに形成された記憶を強化するために、消滅回路に標的を絞った可塑性を誘導することを目的としています。迷走神経刺激法(VNS)は、神経伝達物質の時間的および回路特異的な放出を緊密に行う強力なアプローチであり、その結果、進行中のタスクに関与するニューロンネットワークの調節がもたらされます。VNSはラットとヒトの両方で記憶の固定化を促進し、VNSと条件付き手がかりへの曝露を組み合わせると、ラットの消滅学習の統合が促進されます。ここでは、カスタムメイドの部品の準備と、ラットのVNSに必要な外科的処置に関する詳細なプロトコルを提供します。このプロトコルを使用して、VNSが聴覚恐怖条件付けタスクにおける条件付け恐怖反応の消滅をどのように促進できるかを示します。さらに、VNSは、消滅記憶の発現と調節に関与する扁桃体(BLA)の基底外側複合体(BLA)との後辺縁下(IL)内側前頭前野との間の経路でシナプス可塑性を調節するという証拠を提供します。

このセクションでは、ラットにおける条件付け恐怖応答の発現を減少させるために消光学習と組み合わせてVNSを用いることにより得ることができる結果の例を示します。 1日目及び2日目（聴覚恐怖条件付け）のために、ラットをfootshocksがトーンと​​ペアにされた聴覚恐怖条件付け作業に訓練しました。 3日目（前処理試験）で、トーンが凍結レベルを測定し、条件付け恐怖反応の獲得を推測するfootshocksの非存在下で発表されました。 4日目（治療）のラットは、グループ固有の絶滅のトレーニングと治療を受け：4トーンのプレゼンテーションがVNSまたは偽刺激や、偽刺激と拡張消光群では、20トーンのプレゼンテーションのいずれかと対になりました。凍結のレベルだけではCS（ポスト処理試験）（ 図3AのCFタイムライン）の4プレゼンテーションに応じて5日目で再度試験しました。共に非強化暴露限られた数の（4）を受けた動物絶滅段階中のnditionedトーンは以下の復職日（ 図3B）に馴化恐怖でわずかな減少を示します。対照的に、VNS治療ラットは、単一吸光トレーニングセッション...

迷走神経刺激（VNS）は、行動の範囲を変更するには、前脳にターゲットを絞ったシナプス可塑性を誘導するためのツールと​​して浮上しています。このプロトコルは、恐怖の絶滅メモリの統合を容易にするためにVNSを実装する方法について説明します。

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been ...

本手順の全体的な目的は、迷走神経を刺激することで条件付けられた恐怖の消去を促進することです。まず、迷走神経に電流を供給するための電極を作製します。次に、これらの電極を迷走神経の中頸部付近に植え込み、回復期間を経てヘッドキャップを装着します。その後、動物に聴覚恐怖条件付けを行い、迷走神経刺激または擬似刺激を伴う消去訓練を実施します。最終ステップは、条件付け恐怖の発現をテストし、条件付けによるすくみ反応の減少を評価することです。最終的に、迷走神経刺激は消去ネットワークに可塑性を誘導することで、消去学習を促進するために用いられます。全身投与などの既存の手法と比較したこの技術の主な利点は、治療のタイミングを精密に制御できることであり、これにより、進行中の行動と対にしたネットワーク特異的な神経伝達物質の放出を達成することが可能です。この手法は、感情的な学習と記憶の分野における重要な疑問、特にエピネフリンやグルココルチコイドなどのストレスホルモンの放出が長期記憶の固定にどのように影響するかを解明するのに役立ちます。この技術の応用範囲は、不安症やトラウマ関連疾患の治療に用いられる曝露療法や、依存症からのリハビリテーションにまで及びます。さらに、迷走神経刺激は、脳卒中や外傷性脳損傷後の運動学習など、シナプス可塑性における他の学習モデルにも適用可能です。準備として、針を用いて穿孔ツールを作成し、マイクロレナインチューブを4 cm、ドリルベッドにスリップさせます。次に、針ドリルを使用して、2 mm間隔で正方形の四隅となるように4つの穴を開けます。穴の縁にバリがなく、きれいに開いている必要があります。次に、穴の間でチューブを縦方向に切断します。次に、縫合糸を使用して、カフを迷走神経の両側に固定するためのリギングを作成します。チューブと糸が三角形になるように、プラスチックから約2cm離れたところで縫合糸を互いに結び、各縫合糸の長さを結び目から約8cm伸ばしておきます。次に、絶縁された7芯の白金イリジウム線を70 millimeterのセグメントに切断します。続いて、ジュエリー用トーチを用いて、電線の一端から約1centimeterの絶縁材を取り除きます。次に、炎を用いて、露出している白金イリジウム線を溶かします。この手法を用いて、露出した7本の白金イリジウム線をまとめて1本のより強固な線にし、融合させた線分の一端とは反対側の端を溶かして球状にします。絶縁体の剥離を最小限に抑えながら、白金イリジウム線を溶かして小さな球状にしてください。次に、ネジ山のあるプラスチック製のカフの切断端を水平面に沿ってテープで固定します。この際、ネジ山をきつく引き、カフを伸ばした状態にしてください。ピンセットを使用して、準備したワイヤーの露出端を右下の穴に通し、カフの中央まで引き寄せます。その後、ワイヤー

vagus-nerve-stimulation-as-tool-to-induce-plasticity-pathways

Research

JoVE Journal

Behavior

行動

出典: Sanchez, C. A., et al.ラットへの慢性移植のための末梢神経刺激電極の作製J. Vis.

ラットにおける慢性移植末梢神経カフ電極による迷走神経刺激

出典: Childs, J. E., et al.絶滅学習に関連する経路の可塑性を誘導するツールとしての迷走神経刺激。J. Vis. 経験。(2015年)このビデオでは、凍結行動を軽減するためのラットモデルにおける迷走神経刺激 (VNS) の方法を示します。恐怖状態のラットは、音の再曝露中に VNS...

凍結行動を軽減するためのラットモデルにおける迷走神経刺激

出典: Moeller, S., et al., 治療抵抗性うつ病における補助神経刺激ツールとしての迷走神経刺激。J. Vis. 経験。(2019年)このビデオでは、治療抵抗性うつ病 (TRD) の補助神経刺激療法としての迷走神経刺激 (VNS)...

治療抵抗性うつ病を管理するための迷走神経刺激療法

このプロトコルは、ラットが学習と記憶の課題に従事している間に、離散的な脳領域でのニューロン活動を一時的および遠隔的に沈黙させる方法を説明しています。このアプローチは、薬理遺伝学(Designer-Receptors-Exclusively-Activate-by-Designer-Drugs)と、学習のさまざまな要素を区別するように設計された行動パラダイム(感覚プレコンディショニング)を組み合わせたものです。...

学習の離散段階中げっ歯類におけるリモートサイレン神経活動のための方法

光遺伝学アプローチは広く神経活動を操作し、脳機能の影響を評価するために使用されます。ここでは、この技術は、光活性化剤チャネルロドプシンのインビボでの発現の際に、恐怖に関連する回路内の特定の長距離およびローカル神経接続のシナプス特性のex vivo分析を可能にすることが概説されています。...

脳スライスにおける恐怖回路のex vivo光遺伝学解剖

迷走神経刺激は、末梢の炎症を減少させる強力な効果があることが証明されています。ここでは、限られた炎症反応におけるコリン作動性抗炎症メカニズムのさらなる調査を可能にする修正された迷走神経刺激プロトコルを紹介します。...

回復時間の増加とリミテッド炎症反応における迷走神経刺激メカニズムを研究するためにLPSの管理を減少

迷走神経刺激 (VNS) は治療抵抗性うつ病 (TRD) の補助治療として有効であること示されています。VNS は抗うつと antisuicidal の効果と生活の質の改善に します。このプロトコルでは、ステップバイ ステップ ガイドの管理と TRD...

治療抵抗性うつ病の補助神経ツールとして迷走神経刺激

技術、潜在的なターゲット、および人間の耳に対する経皮的耳介迷走神経刺激 (taVNS)...

研究室管理の経皮的心房迷走神経刺激 (taVNS): 技術、ターゲット、および考慮事項

小さなげっ歯類で使用するために慢性的に埋め込まれた末梢神経カフ電極を構築するための既存のアプローチは、多くの場合、特殊な機器および/または高度な訓練を受けた人員を必要とします。このプロトコルでは、慢性的に埋め込まれたカフ電極を作製するためのシンプルで低コストのアプローチを示し、ラットにおける迷走神経刺激(VNS)の有効性を実証する。...

ラットの慢性移植のための末梢神経刺激電極の調製

ここで説明する方法は、ラットの行動関連回路におけるコカイン誘発可塑性を光遺伝学的に逆転させるために使用される手順を概説する。視床-扁桃体シナプスの持続的な低周波光刺激は、長期うつ病(LTD)を誘発します。コカインを経験したラットにおける in vivo 光遺伝学的に誘導されたLTDは、その後の手がかり動機による薬物探索の減弱をもたらした。...

オプトジェネティクスを使用して神経可塑性を逆転させ、ラットのコカイン探索を阻害する

本プロトコルは、ラットの腹部迷走神経に電極アレイを埋め込むための外科的技術と、埋め込まれたデバイスを使用した慢性電気生理学的検査および刺激の方法を説明する。...

覚醒ラットにおける腹部迷走神経刺激および記録研究のための移植手術

学ぶ 迷走神経刺激を用いた条件付き恐怖の消去とシナプス可塑性の誘導法。電極構築・埋め込み、聴覚恐怖条件付け、凍結反応測定を含む。不安障害治療への応用可能性を示す神経科学的手法です。

ツールとしての迷走神経刺激は、絶滅の学習のための関連経路の可塑性を誘導するために

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