Name: 慢性的な経頭蓋電気刺激およびラットの皮質内の記録 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 51 s
Description: 学ぶ ラットの経頭蓋電気刺激電極の作製と埋め込みプロトコル。自由に動く動物で長期的な脳機能への影響を評価し、てんかんやうつ病などの神経精神疾患治療への応用可能性を探索する方法です。

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この作品が支持された EU-FP7-ERC-2013-開始 '勢い' ハンガリー科学アカデミー (LP2013-62)、GINOP-2.3.2-15-2016-00018 助成プログラム助成金 (No.337075) による。ありがとう Máté Kozák 刺激を文書化し、有意義な議論のプロトコル設計時に電極と Mihály Vöröslakos を記録します。

ここで説明するすべての方法は、コミュニティの欧州理事会の指令に従って (86/609 ECC) アルバート ・ セント ・ イシュトバーン Györgyi 医療薬学の大学センターで動物研究の倫理委員会によって承認されているとセゲド (XIV/218/2016)。
1. 刺激電極の作製
<ol><li>1 つの刺激電極、ミニチュアのフックアップ ワイヤの六つの 10 cm 長い部分をカット削除の一端にクラッドともう一方の端に 1 cm 2 cm します。</li>
	<li>2 本のケーブルを撚り合わせて、皮をむいた短辺で半田付け。</li>
	<li>SOT 353 ケースとあらゆる集積回路の 3 つのテープ包装のストリップを取得します。</li>
	<li>パッケージの 3 つの穴を介してツイスト線をステッチします。ワイヤの長い皮をむいたセグメントはパッケージの空洞にする必要があります。断熱材の端が穴の縁に沿ったようにケーブルを配置します。</li>
	<li>ワイヤーを固定する穴に歯科用セメントを置きます。 注意: 歯科用セメントをパッケージのキャビティに漏出を避けるために十分な高密度にする必要があります。</li>
	<li>セメントが固化 (最小 10 分) と、パッケージを反転し、セメント系多孔質に向かって水密シールを形成する穴に瞬間接着剤の薄い層を置きます。皮をむいた線を接着しないでください。</li>
	<li>短い皮をむいた側のケーブルを一緒にねじるし、半田付け (図 1 a)。</li>
	<li>もはや皮をむいたセグメント線の高級ピンセットの先端をつかんで、それらをロールバック空洞 (図 1 b) にそれらをラップします。必要な場合は、余分なケーブルをカットします。</li>
</ol>2. 記録電極の作製
<ol><li>1 つの記録を作成するには、トリプレット電極 (図 1D)、高速ロータリーを使用してステンレス鋼チューブの 1 センチの部分をカットを見た。鋭い針とチューブの端からフィンを削除し、チューブが残骸のきれい、完全に透過性であることを確認します。 注: 彼らはチューブを歪めるが、ペンチを使用しないでください。</li>
	<li>J 形のホルダーを形成する 3 cm の長さの最小な金メッキ基板スペーサー ピンを曲げます。「J」形状の長い脚をカットし、、電極を保持し、アンカリング ポイントとして 'U' 形状と脳定位固定装置によって開催される、長い直線部分の取り外し可能なジョイントさせる元の形を取り戻すため一緒にはんだ付け.チューブで一緒に 'J' ホルダーの短い足を接着します。安定性のため、必要に応じていくつかの追加の 1 cm 長い棒を接着します。</li>
	<li>ステンレス鋼、超はさみで 2.5 cm 長い電極線の 3 の部分をカットします。クリアでシャープなカット、断熱材、電極ワイヤーの円形の面でそのままになっていることを確認します。また適用される力のためカットの先端が曲がっていないことを確認します。1、2 mm (例えば、1 つの左ストレート 1 45 °、1 つ直角) それらを区別する別の角度で線のそれぞれの一方の端を曲げます。</li>
	<li>ワイヤーと管を埋める、実験用電極の適切な間隔を選択 (例えば、皮質のローカル フィールド ポテンシャル (LFP) と現在ソース密度 (CSD) 登録からワイヤーの先端の推奨の突出のため、チューブを開く: 4.5 mm 4.1 〜 3.7 mm、それぞれ)。どの線が適切なチャネルの順序を維持するための深さに対応するメモ。</li>
	<li>一度ワイヤーは隣同士に右揃え、チューブに平行、電極ワイヤを修正する配置液体接着剤で一滴チューブの両端に鋭い針で。接着剤が管毛細管効果によりは突出の端に記録サイトない方に流れることを確認します。</li>
	<li>使用する記録システムと互換性のある適切な自電極インター フェース ボードを準備します。</li>
	<li>目的の記録のチャネルに対応する電極のインタ フェース ボードの穴にワイヤの非記録、曲がった先端をご紹介します。すべてのワイヤが位置、ピンセットで、金色のピンを穴に押し込みます。 注: 歯科用セメントを使ってその場で金のピンを修正可能性がありますが、ほとんどの場合、それは十分に安定してなくてもこの安全手順。</li>
</ol>3. 麻酔
<ol><li>シール麻酔誘導室に動物を置き、イソフルラン 2 L/分医療空気中の 4-5% でそれを埋めます。</li>
	<li>ラットがリカンベント、商工会議所から動物を削除し、適切な換気の鼻部分を固定フレームに置きます。</li>
	<li>気流の率は同じままですが、2% にイソフルラン レベルを設定します。麻酔のレベルを確認します。つまんでに応えて足引っ込め反射がない場合、続行、麻酔の深さが増加します。</li>
	<li>監視し、37 ± 0.5 ° C 恒温監視システムでラットの体温を維持します。角膜の乾燥を防ぐために目にパラフィン軟膏の滴を適用します。この手順、手術中に数回、必要に応じて繰り返します。</li>
	<li>気道における粘液形成を避けるためにアトロピンを 0.3 mg/kg を皮下注入します。この長い手術の場合は 4 時間ごとに繰り返します。呼吸を監視し、必要な場合、気化器を調整します。</li>
</ol>4. 刺激と記録電極の注入
注: オートクレーブ外科すべての必要な機器および慎重に全体の手順中に無菌と消毒の一般的な規則に従います。外科領域以外の非滅菌の分野を触れないでください。移植前に 30 分のエチルアルコール溶液 (70%) 電極を浸します。
<ol><li>髪クリッパーで頭皮から髪の毛のほとんどを削除します。頭皮に脱毛クリームを適用、表面に均等に広げ、数分待ってから。ヘラを使用すると、クリーム、残りの髪を慎重に取り外します。消毒し、水で皮膚を洗い流します。</li>
	<li>1-2% リドカインを注入する (7 mg/kg の総線量を超えない) 皮下に皮膚を麻痺させます。獣医軟膏 (例えばパラフィン) 目の一滴を適用します。</li>
	<li>首に額から、メスに正中線で徹底したと長い (~ 2 cm) 矢状切開を行います。頭蓋骨の骨膜を含む組織を解剖し、2 つの側頭骨の稜間区域をきれいに彫刻刀や歯のピンセットを使用しています。4 ブルドッグを使用して切り裂かれた皮膚の取り消しによって公開される頭蓋骨をしてください。</li>
	<li>優しく頭骨の急な端と筋の間の高級ピンセットを置き、それらを分離します。筋肉を損傷することがなく、好ましくは冠状縫合の平面に後頭骨の端から、できるだけ側頭骨の大規模な表面の多くとして公開するジグの動きを確認します。</li>
	<li>リトラクター公開側頭骨を保つために bitemporally を配置します。</li>
	<li>リンスと 1-2 の mL 3% H2O2頭蓋骨の表面、1-2 mL の水で洗ってください。</li>
	<li>側頭骨の表面を非常に慎重に空気乾燥、眼の棒で水分をモップでふきます。(刺激電極の上部の縁は側頭骨の稜の端に沿ってする必要があります) 洗浄垂直頭蓋骨表面上に刺激電極に適合する場合をテストします。ブルドッグと、リトラクターを再調整または必要に応じてハサミでは、刺激電極の形状します。</li>
	<li>導電性電極ゲルし、電極の縁に接着剤の薄い層を置く刺激の空洞を埋めます。</li>
	<li>1 つの正確な動きと側頭骨の乾燥表面刺激電極を配置、しっかりと場所に保持 1 分の高級ピンセットで。水分が接着剤との接触がないことを確認してください。必要に応じて眼棒をモップします。 注意: 電極の任意の不安定を経験した場合、それを削除します。骨を洗浄後新しい刺激電極でこの手順を繰り返します。</li>
	<li>組織の漏れの水分は継続的に眼の棒で乾燥する間、刺激電極のエッジ上歯科用セメントを置きます。セメントを用いた全体刺激電極をカバーします。</li>
	<li>セメントが完全に硬化すると、側でこれらの手順を繰り返します。</li>
	<li>すべてのネジをアンカーのため頭蓋骨のいくつかの穴をドリルします。穴にミニチュアねじをドライブし、それらを歯科用セメントを置きます。~ 10% 小径ドリルねじ径と比較して頭を使用します。</li>
	<li>実験の目的に応じてケーブルの両端にコネクタをはんだ付け、セメントでカバーして、表面の上に置きます記録電極と光ファイバーを植え付けることを続行または頭蓋骨の頭蓋ウィンドウを準備します。後者の場合、コネクタをはんだ付けし、終了時にのみ構築にそれらを固定します。長期同時 TES と LFP 録音の必要な場合インプラントの単一ケーブルの代わりに前述の電極三つ子を実行します。 注: このセットアップは、共通モード刺激工芸品8の除去のためことができます。電極注入の記録の詳細については、以前のプロトコル14,15を参照してください。</li>
	<li>消毒剤と豊富露出した組織を洗浄します。1-2% リドカインを注入する (7 mg/kg の総線量を超えない) 皮下。</li>
	<li>傷のエッジを創傷清拭し、コネクタ/インプラント周囲の簡単な縫合で閉じる。ポビドン ヨードで傷口を消毒します。</li>
	<li>Carprofene 5 mg/kg を皮下注入します。必要に応じて、この手順を繰り返します。 注: 他の鎮痛薬は、ローカル倫理許可委員会によって設定された要件と一致する使用可能性があります。</li>
	<li>麻酔を中断、earbars とノーズピース、解放および意識を取り戻すために術後の回復ケージに動物を置きます。</li>
	<li>最初の術後の時間中に近い監督の下で動物が確実します。インプラント領域を定期的に監視し続けます。 注: 動物残さないように無人までそれは胸骨の横臥を維持するために十分な意識を取り戻しました。プロシージャから完全復旧まで個別に動物の家。</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>
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<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>

Berényi、所有者と Amplipex 株式会社は、大規模な多重生体アンプを製造会社の創始者です。日時: Kozák とタマス Földi 開示するものがあります。

このプロトコルの最も重要なステップは、骨表面に電極パッケージの接着です。不適切なシーリングの場合、骨と電極のギャップが形成され、二次瘢痕組織は刺激性を軽減このギャップに育てることができます。パッケージにこだわりの手順中に骨表面が完全に乾燥する必要があり、電極の不安定性が発生している場合にする必要があります削除して最良の結果を得るために新しいパッケージに置き換えられます。
このメソッドの制限は、手術後の皮膚が完全に閉じられていないと感染のリスクが比較的高いがあることです。消毒液と後で粉体、回復中に最初の 4-5 日で術後のケアは、感染症を防ぐのに役立ちます。我々 の経験でこの治療法は外の世界に向かって傷を閉じることができます完全に瘢痕組織の形成を促進します。
ここで提案電極作製が特別のニーズに応じて特定の実験の導電性材料の変更する必要があるなど、最も安い、最もアクセスしやすい方法の 1 つ、ケーブルの表面をコーティング非偏光電極インターフェイスの材料、例えばPEDOT:PSS。電極パッケージは...

経頭蓋電気刺激 (TES) は一時的に拘束された方法で脳の活動に影響を与える貴重な方法論的アプローチです。サイズ、刺激電極の配置に応じて TES が大脳のボリュームに影響を与えるし、びまん性神経集団を同調1,2,3。経頭蓋直流電流刺激が大鬱病性障害の4、5と多くの研究は人間6経頭蓋刺激の認知的効果を示す焦点の治療のため既に医学的に承認されました。,7します。 さらに、有望な結果をてんかん発作8,9を制御する TES の可能性について報告しました。
集中的な研究にもかかわらずまだこの方法10、11,12を適用する長期的な結果、潜在的な副作用は、アクションの詳細なメカニズムについて多くの未解決の問題があります。したがって、動物モデルでの TES の効果を調査するため、再現性のある堅牢なプロトコルを持っている非常に重要です。ためのプロトコルを提供我々 目を覚まし動物 (例えばうつ病、てんかん、統合失調症) の多くの疾患が広く調査のみ、これらの医療条件の本質は、通常長期の治療を必要と、慢性的なラット頭蓋電極の注入。ここで紹介した方法は行動研究のため使用することができます。 または (すなわちワイヤー、シリコン プローブの、juxtacellular 電極) 記録電極の注入したり、電気生理学的実験のため慢性頭蓋ウィンドウに結合することができます。イメージング研究、それぞれ。実験的なデザインによって刺激のタイミングはランダムまたはイベントによってトリガーされる特定の行動キューまたは特定の頭脳の状態 (発作、シータ)8,の電気生理学的特徴をすることができます。11,13。
それは、皮膚に装着した電極の形態を使用して、現在使用されている人間のアプローチと対照をなしてを示すラットから側頭骨の表面に皮下注入右をほとんど採用方法を言及することが重要彼らの足を使用して簡単にアクセス可能である彼らの皮膚上に配置何かに耐えます。
注入の慢性的な性質のため交換、削減、および改良の原則に則り、このメソッドは、使用できるようにヶ月間、さまざまな実験条件で各動物を募ることができますので、動物の数を減らすのに役立ちます少ない動物の様々 な仮説をテストします。
本研究では、経頭蓋刺激電極 (図 1 aB) 製造の詳細なステップバイ ステップのプロトコルを提供し、6 ヶ月歳の頭骨上これらの電極の慢性的な注入を実証男性のロング ・ ラット。

<table><tbody><tr><td>シアノアクリレート液体</td><td>ヘンケル</td><td>ロックタイト 401</td><td></td></tr><tr><td>シアノアクリレートゲル</td><td>ヘンケル</td><td>ロックタイト454</td><td></td></tr><tr><td>刺激電極用ワイヤー</td><td>フェニックスワイヤー株式会社</td><td>36744MHW - PTFEマイクロミニチュアフックアップワイヤー</td><td></td></tr><tr><td>ボードスペー</td><td>サーE-tec相互接続</td><td>SP1-020-S378 / 01-55</td><td></td></tr><tr><td>コネクタ</td><td>E-tec相互接続</td><td>P2510I-02</td><td></td></tr>刺激<tr><td>電極用テープ包装</td><td>Nexperia</td><td>74HC1G00GW</td><td>SOT-353ケースを備えた任意の集積回路のテープ包装は、</td></tr><tr><td>グリップセメント工業グレードの</td><td>コーキングデンツプライを使用できます</td><td>675571(粉末)675572(溶剤)</td><td></td></tr><tr><td>導電性ゲル</td><td>Rextra</td><td>ECG Gel</td><td></td></tr><tr><td>Recording electrode wire</td><td>California Fine Wire Co.</td><td>.002 (50 ミクロン) タングステン 99.95% (CFW 材質 #: 100-211)、HMl-Natural、3.0 インチにカット、丸型、カット長ピースワイヤー</td><td></td></tr><tr><td>超極細はさみ</td><td>Hammacher Instrumente</td><td>Stainless HSB 544-09</td><td></td></tr><tr><td>ステンレス鋼管</td><td>Vita Needle Company</td><td>29 RW、304SS チューブ、TIG 溶接およびプラグ</td><td></td></tr><tr><td>高速ロータリーソー</td><td>ドレメル</td><td>モデル #395</td><td></td></tr><tr><td>ロータリーソーホルダー</td><td>ドレメル</td><td>モデル#220</td><td></td></tr><tr><td>ロータリーソーカットオフホイール</td><td>ドレメル</td><td>モデル#409</td><td></td></tr><tr><td>オキュラースティック</td><td>Lohmann-Rauscher</td><td>Pro-ophta オキュラースティック</td><td></td></tr><tr><td>ウェット消毒剤</td><td>イージス</td><td>ベタジン</td><td></td></tr><tr><td>ドライ消毒剤</td><td>ワーグナーファーマ</td><td>レセプチル尿素</td><td></td></tr><tr><td>ボール盤</td><td>NSK-中西 イギリス</td><td>Vmax35RVパック</td><td></td></tr><tr><td>アンカリングネジ</td><td>Antrin Miniature Specialties, Inc.</td><td>000-120x1/16 SL バインド MS SS</td><td></td></tr></tbody></table>

慢性的な経頭蓋電気刺激およびラットの皮質内の記録

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

経頭蓋電気刺激 (TES) は、ランダムまたは閉ループ イベント発生方法でびまん性脳活動に影響を与える強力な比較的簡単なアプローチです。多くの研究が可能な利点および健康および病理学的頭脳の TES の副作用を中心に、まだ刺激の作用機序に関する多くの基本的な未解決の問題があります。したがって、明確がある急性をテストする堅牢で再現可能な方法および齧歯動物の TES の慢性効果のため必要があります。TES は、神経ネットワークの体内を調べる正規行動、イメージング、電気生理学的手法と組み合わせることができます。脳の活動を操作するための汎用性の高い、柔軟なツールを提供しながら、経頭蓋刺激電極の注入は実験的なデザインで余分な制約を課しません。ここでを作製し、インプラントの経頭蓋刺激電極ヶ月拘束された一時的な脳の活動に影響を与える詳細なステップバイ ステップのプロトコルを提供します。

慢性刺激電極 (図 1 b) の注入は、電極 (図 1D) の追加注入と組み合わせることができます。このような設定は、オン ・ デマンド記録と特定の脳の活動を妨害する刺激システムを形成する適しています。閉ループてんかん検出と介入システム、ロング ・ ラット自発性発作 (図 2 a)9を表現する適用の代表の結果をご紹介します。この緊張感・行動の症状てんかん (小発作) がない場合 (図 2 b) を見るに知られています。記録として、てんかん発作の場合皮質内信号をリアルタイムに分析、脳のスパイク波の活動を妨害する現時点で適切な分離刺激発生器に、トリガーを送信します。ターンでは、刺激発生器は、電荷平衡三相刺激両耳側の刺激電極による発作活動を中断するために提供しま...

この詳細なプロトコルは、自由行動ラットの経頭蓋電気刺激の短期および長期効果を調査するために、側頭骨に経頭蓋刺激電極配置をについて説明します。

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

この手順の全体的な目標は、慢性経頭蓋刺激電極を作製して埋め込むための段階的なプロトコルを示すことです。この方法は、時間的に標的を絞った拡散経頭蓋電気刺激の長期的な影響など、神経刺激分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、インプラントのサイズが小さいため、この方法を自由に動く動物の通常の電気生理学的光遺伝学的およびイメージング技術と組み合わせるのに適していることです。この技術の意味は、大規模な脳ネットワークに迅速に影響を与えることができるため、てんかん、うつ病、およびその他の神経心理学的障害の治療に集中しています。刺激電極を作るには、長さ10センチメートルのミニチュアフックアップワイヤーを6本カットします。一方の端にあるクラッディングの2センチメートル、もう一方の端にあるクラッディングの1センチメートルを取り外します。次に、2本のケーブルを撚り合わせ、短い方の剥がれた面をハンダ付けします。その後、SOT-353ケースを備えた集積回路の3つのテープパッケージのストリップを入手します。撚り線をパッケージの3つの穴に通します。ワイヤーの剥がれた部分が長い方は、パッケージの空洞内にある必要があります。絶縁体の端が穴の端と揃うようにケーブルを配置します。次に、穴に歯科用セメントを塗布してワイヤーを固定します。セメントが固まったら、パッケージを裏返して、穴に瞬間接着剤の薄い層を挿入し、多孔質セメントに向かって水タイプのシールを形成します。剥がれたワイヤーを接着しないでください。その後、剥がした短い方の方でケーブルを撚り合わせ、はんだ付けします。細いピンセットの先端でワイヤーの長い剥がれた部分をつかみます。それらを転がし、空洞に巻き付けます。必要に応じて余分なケーブルを切断します。記録用トリプレット電極を作るには、1cmの長さのステンレス管を高速回転鋸で切断します。鋭利な針でチューブの端からフィンを取り外し、チューブに破片がなく、完全に透過性があることを確認します。金メッキの基板スペーサーピンを最小3センチの長さで曲げると、J字型のホルダーになります。J字型の長い方の脚をカットしてはんだ付けすると、元の形状に戻り、定位固定装置が保持する長い直線部分と、電極を保持して固定点となるU字型との間に取り外し可能な接合部を作ります。その後、チューブとJホルダーの短い脚を接着します。安定性のために、必要に応じて追加の1センチメートルの長いバーを接着します。次に、長さ2.5センチの電極線をステンレス製の極細ハサミで3本カットします。それが明確で鋭いカットであり、電極ワイヤの円形表面で絶縁体が損傷していないことを確認してください。また、力が加わってカット先端が曲がっていないか確認してください。各ワイヤーの一方の端を1mmまたは2mm異なる角度で曲げて、区別できるようにします。その後、チューブにワイヤーを充填し、実験用の電極の適切な間隔を選択します。適切なチャネル順序を維持するために、どのワイヤがどの深さに対応するかに注意してください。ワイヤーが互いに並んでチューブと平行になったら、チューブの両端に液体瞬間接着剤を1滴鋭利な針で配置して電極ワイヤーを固定します。毛細管現象により接着剤がチューブに流れ込んでいるのに、突き出た端の記録部位に向かっていないことを確認してください。使用する記録系に対応した適切なマイクロコネクタを備えた電極インターフェースボードをご用意ください。次に、ワイヤの曲がった端を、目的の記録チャネルに対応する電極インターフェースボードの穴に導入します。すべてのワイヤーが所定の位置にあるとき、ピンセットで金のピンを穴に押し込みます。この手順では、バリカンで動物の頭皮からほとんどの髪を取り除きます。次に、脱毛クリームを頭皮に塗ります。表面に均等に広げ、数分待ちます。ヘラを使ってクリームと残りの髪をやさしく取り除きます。消毒剤で皮膚を洗い流してください。1〜2%のリドカインを皮下に注入して皮膚を麻痺させます。.次に、各目に獣医軟膏を1滴塗ります。額から首までメスで正中線に沿って徹底的かつ長い矢状切開を行います。その後、頭蓋骨から骨膜を含む組織を解剖します。次に、ノミまたは歯のピンセットを使用して、2つの側頭骨の深部の間の領域を清掃します。4匹のブルドッグを使用して解剖した皮膚を引っ込めて、頭蓋骨を露出させたままにします。細いピンセットを側頭骨の急な端と筋肉の間にそっと置き、それらを分離します。筋肉に損傷を与えることなく、後頭骨の端から冠状縫合糸の平面まで、側頭骨の大きな表面をできるだけ露出させるように、揺れる動きをします。その後、リトラクターをバイテンポラリーに配置して、側頭骨を露出させたままにします。頭蓋骨の表面を1〜2ミリリットルの3%過酸化水素ですすいでください。次に、1〜2ミリリットルの水で非常に慎重に洗い、側頭骨の表面を残して眼球棒で水分を拭き取ります。次に、刺激電極が洗浄された垂直頭蓋骨表面にフィットするかどうかをテストします。刺激電極の上端は、側頭骨のクリスタの端と一直線に並んでいる必要があります。必要に応じて、ブルドッグとリトラクターを再調整するか、ハサミで刺激電極を成形します。その後、刺激電極の空洞を導電性ゲルで満たします。そして、電極の縁に接着剤の薄い層を置きます。刺激電極を側頭骨の乾燥した表面に1回正確な動きで置き、細いピンセットで1分間しっかりと固定します。接着剤に湿気が触れていないことを確認し、必要に応じて眼球スティックで拭き取ります。刺激電極が乾燥した側頭骨に均一に接着されていることを確認してください。水分をこまめに拭き取り、周囲の組織を慎重に引っ込めます。必要に応じて支援を求めてください。その後、刺激電極の端に歯科用セメントを塗布し、組織の漏れた水分を眼球スティックで連続的に乾燥させます。刺激電極全体をセメントで覆います。セメントが完全に固まったら、反対側でこれらの手順を繰り返します。その後、ネジの直径に比べて直径が10%小さいドリルヘッドを使用して、頭蓋骨全体にネジを固定するための穴を開けます。ミニチュアネジを穴に打ち込み、その上に歯科用セメントを塗布します。その後、記録電極の埋め込みを続けます。コネクタをはんだ付けし、端で構造物に固定します。その後、露出した組織を消毒剤で十分に洗います。1〜2%のリドカインを皮下注射します。.次に、創傷エッジを繁殖させるために、コネクタインプラントの周囲に単純な中断された縫合糸でそれらを囲みます。その後、傷口をポビドンヨードで消毒します。ここでは、自然発作を発現するLong-Evansラットに適用された閉ループてんかん発作検出および介入システムの代表的な結果を示します。この列車は、スパイク放電と波放電と呼ばれる欠神てんかんの電気写真パターンの行動症状を示すことが知られています。ここに示されているのは、発作介入のLFPトレースであり、16週間の発作の中断における時間的標的刺激の安定したパフォーマンスを示しています。これは、埋め込まれた刺激電極の堅牢性と信頼性を示しています。これらの結果を文脈に当てはめるために、電極の不適切なシーリングとセメントのために側頭骨と電極表面の間に二次組織が成長した中止された実験の記録を以下に示します。このビデオを見れば、経頭蓋刺激電極の埋め込み方法について十分に理解できるはずです。この手順に続いて、刺激中にさまざまなモダリティを記録するために、記録電極や頭蓋窓の埋め込みなどの他の方法を実行できます。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

我々は、慢性神経記録電極を注入するプロセスを学習している外科医のための有用な情報を提供します。浸透と表面の両方電極システムの技術は、げっ歯類の動物モデルで説明されています。...

単一ユニット活動とElectrocorticographic信号を記録するための慢性神経電極の外科的移植

このビデオでは、麻酔をかけたラットに頭部上の電極システムを埋め込んで、リアルタイムの発作検出を行う方法を実演しています。この手順には、刺激電極と記録電極を配置し、歯科用セメントで固定し、ヘッドマウントアンプに接続することが含まれます。...

ラットモデルに頭部電極システムを埋め込むことで、リアルタイムに発作を検出

出典: Fritsch, B. et al.警戒型げっ歯類における経頭蓋電気脳刺激J. Vis. 経験。(2017年)このビデオでは、警戒ラットの運動皮質への電極の埋め込みと経頭蓋電気刺激 (tES)...

覚醒ラットにおける運動皮質の経頭蓋電気刺激

出典: Beom, J., et al.ラット脳の片側半球への反復経頭蓋磁気刺激J. Vis. 経験。(2016年)このビデオは、麻酔をかけたラットにおける皮質興奮性を調節するための反復経頭蓋磁気刺激 (rTMS) の適用を示しています。この手順では、ベースライン刺激を確立するための運動閾値 (MT) を決定し、その後、MT を超える強度で rTMS...

反復経頭蓋磁気刺激を用いたラットの皮質興奮性の調節

この研究では、方法論は、ウレタン麻酔下での超指向経路からのマルチサイトインビボ電気生理学的記録をどのように行うかについて提示されている。...

急性<em&gt;インビボ</em&gt;麻酔ラットにおけるHyperdirect経路からの局所場ポテンシャルとマルチユニット活性の電気生理学的記録

このプロトコルでは、恒久的な帽状電極ソケットと齧歯動物に注入された胸電極の手術のセットアップについて説明します。ソケットに 2 つ目の電極を付けてそのまま頭蓋骨を介して警告動物のモーター...

警告齧歯動物で経頭蓋脳の電気的刺激

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ワイヤレス、 In Vivo記録そして自由行動下ラットにおける神経活動の刺激のための双方向インタ フェース

頭蓋外刺激の用量反応曲線を脳電界測定と関連するバイオマーカー-脳血流の観点から評価するためのプロトコルについて説明します。このプロトコルは脳への侵襲的な電極の配置を含むので、全身麻酔が、制御された呼吸よりもむしろ自発呼吸が好まれる必要である。...

麻酔マウスにおける頭蓋外刺激電極の配置と脳血流および頭蓋内電界の測定

この研究は、ブタモデルで慢性皮質記録を繰り返すためのスケーラブルで信頼性が高く、再現性のある方法を示しています。この方法は、疼痛研究や神経疾患診断など、神経科学のさまざまな分野で応用されています。...

ブタの麻酔中に皮質記録を繰り返すための慢性頭蓋窓法

ここでは、ラットとマウスの高密度微小皮質電位法(μEcoG)記録のための2つのプロトコル(外科手術、移植、記録方法を含む)を紹介します。μECoG記録は、ラット聴覚皮質における層流ポリトロード記録、またはマウス体性感覚皮質における神経活動の光遺伝学的操作と組み合わせて行われます。...

げっ歯類における層流ポリトロードと光遺伝学とマイクロ皮質電図法の統合による皮質処理のマルチスケール研究

学ぶ ラットの経頭蓋電気刺激電極の作製と埋め込みプロトコル。自由に動く動物で長期的な脳機能への影響を評価し、てんかんやうつ病などの神経精神疾患治療への応用可能性を探索する方法です。

慢性的な経頭蓋電気刺激およびラットの皮質内の記録

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