ラットの脳の片側半球に反復経頭蓋磁気刺激

この実験の全体的な目標は、小動物モデルで片側反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)を実施することです。この方法は、ラットの脳への片側半球刺激を可能にすることにより、rTMSの分子メカニズムに関する重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、片側rTMSに応答して、分子イベントの半球間の違いを調査する機会を提供することです。

この方法に不慣れな人は、rTMSコイルが非常に大きいため脳全体を刺激することや、運動閾値のタイミングに時間がかかり、手間がかかるため、苦労する可能性があります。当研究室の経験豊富な技術者、Jin-Joo Leeが手順を実演します。麻酔をかけた成体の雄ラットに直腸プローブを装着して体温をモニターし、恒温ブランケットを使用して体温を摂氏37度に維持します。

動物の目に軟膏を塗ります。次に、IV麻酔への完全な移行から10分後に、両耳線上の頂点から0.5センチメートル横の点をマークし、コイルホルダーを装置にしっかりと固定します。次に、25 mm の 8 の字コイルの中心をその点に配置し、コイルを地面に対して 45 度角度にします。

コイルの表面を頭蓋骨に対して平らに保ち、刺激強度を徐々に増加させて、コイルを介して10回の連続した二相性刺激によって、5つ以上の触知可能な対側の前足収縮を誘発するために必要な最小刺激強度を決定します。刺激が主に対側の筋肉収縮を引き起こしていることを確認し、同側の収縮はなく、片側の刺激を確保します。水冷システムを使用して、コイルを10分間冷却します。

冷却システムでコイルの温度を維持しながら、ソフトウェアコンソールを使用して、刺激強度をモーターしきい値の100〜110%に設定します。次に、rTMSを1ヘルツの刺激で適用するには、まず入力を1200ショットに20分間設定します。次に、コイルの中心を一方の大脳皮質の標的部位に移動し、コイルを傾けて、コイルの中心と刺激点での頭蓋骨の表面との直接接触を確保します。

20ヘルツの刺激の場合、入力を20分間で1600ショットに設定し、2秒間の刺激を行い、その後28秒間の休息を行います。偽の刺激を与えるには、コイルを頭蓋骨に対して90度回転させて傾け、コイルの端を頭の表面から2センチメートルの位置に置きます。刺激の終わりに、動物が完全な監視で回復するのを待ちます。

この代表的な実験では、8週齢のラット6匹をマイクロ陽電子放出断層撮影法で画像化し、大脳皮質の関心領域における放射性同位体の取り込みを評価しました。対側領域の放射能は、同側領域で得られたデータを正規化するための基準として使用されました。次に、3つの連続した横方向の画像から得られた平均差動取り込み比を平均化してラットの差動取り込み比を計算し、1ヘルツ群で刺激された左皮質領域のグルコース代謝の焦点増加を示しました。

rTMSの一国性をサポートします。このmRNAマイクロアレイ研究では、いくつかの即時初期遺伝子の発現レベルが、rTMS動物の方が偽群よりも有意に高いことが観察されました。さらに、1ヘルツの刺激後、脳由来の神経栄養因子mRNAの発現も刺激された皮質で有意に高くなり、刺激された皮質と反対側の子宮頸部皮質でrTMSによって誘発される変化が異なることが明らかになりました。

一度投与すると、rTMS技術は適切に実行されれば、1時間で完了することができます。この手順を試行する際は、rTMSコイルを適切に配置し、半球の片側刺激を確認するために、コントラおよび同側の前足の収縮を準備するように注意することが重要です。この技術は、トランスレーショナルニューロリハビリテーション研究の分野で、半球間の違いやさまざまな病態の解析を通じて、rTMSの分子メカニズムを探求するのに役立ちます。

このビデオを見れば、小動物モデルで片側rTMSをどのように実施するかを十分に理解できるはずです。