반복적인 경두개 자기 자극을 사용한 쥐의 피질 흥분성 조절

초록

출처: Beom, J., et al. 쥐 뇌의 편측 반구에 대한 반복적인 경두개 자기 자극. J. Vis. 경험. (2016년)

이 비디오는 피질 흥분성을 조절하기 위해 마취된 쥐에서 반복적 경두개 자기 자극(rTMS)을 적용하는 방법을 보여줍니다. 이 절차에는 기본 자극을 설정하기 위해 운동 역치(MT)를 결정한 다음 MT 이상의 강도로 rTMS를 적용하여 신경 탈분극을 유도하는 것이 포함됩니다. 이 자극은 칼슘 유입을 유발하고 신경영양 인자 생성을 촉진하며 시냅스 가소성을 향상시켜 궁극적으로 피질 흥분성에 영향을 미칩니다.

프로토콜

동물 모델과 관련된 모든 절차는 지역 기관 동물 관리 위원회와 JoVE 수의학 검토 위원회에서 검토되었습니다.

1. 실험 설정

1. 동물 준비
   1. 실험을 시작하기 전에 수컷 Sprague-Dawley 쥐가 새로운 환경에 적응할 수 있도록 1주일 동안 허용합니다.
      참고: 본 연구에서는 8주 된 쥐를 사용했지만 연구 가설에 따라 발달 중인 뇌 또는 성체 뇌를 선택할 수 있습니다.
2. 유도를 위한 흡입 마취
   1. 챔버와 노즈콘을 통해 각각 40%/60% 및 25%/75% 산소/질소에 용해된 이소플루란 5% 및 2%로 마취를 유도하고 유지합니다. 적절한 마취를 확인하기 위해 발가락 꼬집기에 대한 페달 철회 반사를 폐지하는 수준으로 마취 깊이를 조정하십시오.
      참고: 깨어 있는 동물을 사용하는 것이 번역 용어로 더 나은 선택이 될 수 있지만 rTMS 동안 억제하는 데 어려움이 있으며 과도한 스트레스를 받기 쉽습니다.
   2. 직장 탐침으로 체온을 모니터링하고 항온 담요를 사용하여 37°C로 유지합니다. 페달 철회 반사, 온도, 호흡수 및 심박수를 사용하여 마취 깊이를 모니터링합니다.
3. 유지 관리를 위해 정맥 마취로 전환하십시오
   1. 알코올 면봉으로 꼬리를 준비합니다. 정맥(IV) 마취로의 전환을 위해 24게이지 정맥 카테터로 측면 꼬리 정맥에 카테터를 삽입합니다(그림 1A). 프로포폴을 동물에게 정맥 주사(10분에 걸쳐 1mg/[kg·min], 10mg/ml 에멀젼 사용)합니다. 프로포폴 로딩을 시작한 후 5분 후에 이소플루란을 중단하십시오.
   2. 이전 연구에서와 같이 실험 전반에 걸쳐 500 - 700 μg/(kg·min)의 주입 속도로 프로포폴 진정을 유지합니다. 노즈콘을 통해 0.8L/min의 산소를 보충합니다.
      참고: 프로포폴을 사용한 마취는 흡입제에 의한 피질 흥분성의 잠재적 억제를 줄이기 위한 것입니다. 그러나 rTMS 실험에서는 마취가 필수가 아니며 깨어난 동물도 사용할 수 있습니다. 마취 방법은 연구 가설을 고려하여 결정되어야 합니다.
   3. 마취 상태에서 건조함을 방지하기 위해 눈에 동물용 연고를 사용하십시오.
   4. IV 마취로 완전히 전환한 후 10분 후에 자기 자극(섹션 2 참조)을 적용합니다.
4. 회복 조건
   1. 회복 단계에서 활력 징후를 모니터링합니다. 동물이 흉골 누운 자세를 유지할 수 있을 만큼 충분한 의식을 회복할 때까지 동물을 방치하지 마십시오. 동물이 수술을 받은 경우 완전히 회복될 때까지 다른 동물의 회사에 돌려보내지 마십시오.
      참고: 질병 모델에 대한 수술을 시행하는 경우 수술 후 통증 관리가 필요합니다. 그러나 이 rTMS 실험에는 통증 관리가 필요하지 않습니다.

2. 반복 경두개 자기 자극

1. 자극기 및 코일
   1. 25mm 8자 코일을 통해 이상 자극을 전달하는 반복 자극기를 사용하여 자극을 가합니다. 이중귓바퀴 선의 꼭짓점 측면 0.5cm 코일 중심을 찾아 코일을 지면에 대해 45° 각도로 각도를 맞춥니다.
      참고: 코일의 최대 자기장 강도는 4.0T입니다. 마그네틱 코일은 내장 홀더에 단단히 장착됩니다.
2. 모터 임계값
   코
   1. 일의 중심이 이귓바퀴 선의 꼭짓점에서 측면으로 0.5cm에 위치하고 표면이 두개골에 평평하도록 핫스팟에서 모터 임계값(MT)을 결정합니다. 이것은 이전 연구에서 사용된 것과 동일한 방법론입니다.
      참고: MT를 10회 연속 자극에 의해 반대쪽 앞발에 5회 이상의 만져질 수 있는 수축을 유발하는 최소 자극 강도로 정의합니다. 자극이 주로 반대쪽 근육 수축을 유발하는지 확인하여 편측 자극을 보장합니다.
3. rTMS
   1. 심부 마취 안정화 후 10분 후에 rTMS를 적용합니다. 연구 질문에 따라 대뇌 피질에서 선택된 표적 rTMS 부위에 코일의 중심을 배치합니다. 그런 다음 코일을 기울여 자극 지점에서 코일 중심과 두개골 표면 사이의 직접적인 접촉을 보장합니다.
      참고: 예를 들어, 반대쪽 피질에 대한 rTMS의 잠재적인 직접적인 영향을 최소화하기 위해 코일을 지면에 대해 45° 각도로 조정합니다(그림 1B 및 1C).
   2. 동물에게 편측 반구의 20분 rTMS 세션을 제공합니다. 소프트웨어 콘솔을 사용하여 저주파(1Hz), 고주파(20Hz) 또는 가짜 자극 프로토콜로 rTMS를 전달하고 자극 강도를 MT의 100 - 110%로 설정합니다.
   3. 쉬지 않고 1Hz 자극을 수행합니다. 소프트웨어 콘솔을 사용하여 "1,200" 분 동안 "20" 샷을 입력합니다. 20Hz 자극의 경우 2초 동안 자극한 후 28초 동안 휴식을 취합니다. 소프트웨어 콘솔을 사용하여 "1,600"분 동안 "20" 샷을 입력합니다.
   4. 가짜 자극의 경우 코일을 두개골에 수직(90° 회전)으로 기울이고 코일 가장자리를 헤드 표면에서 2cm 떨어진 곳에 놓습니다(그림 1D). 코일 홀더를 주 장치에 단단히 고정하십시오. 실험 중에 코일을 손으로 잡을 필요가 없습니다.
      참고: 음향 및 기타 비특이적 효과를 보상하려면 고유한 자극 프로토콜에 대해 고유한 가짜 프로토콜을 사용해야 합니다. 예를 들어, 1Hz 가짜 자극은 1Hz rTMS 실험에 사용할 수 있습니다.
4. 코일 냉각
   1. 수냉식 시스템을 사용하여 1Hz 및 20Hz 자극 주파수에서 20분 이상 반복적인 자기 자극을 가능하게 합니다(그림 2). 코일이나 자극기의 온도는 모니터링되지 않지만 과열을 방지하기 위해 실험 중에 코일의 전체 길이를 둘러싼 얼음물을 순환시킵니다.
      참고: 시중에서 판매되는 냉각된 쥐 코일도 사용할 수 있습니다.
   2. 가능하면 rTMS 기계의 가열 게이지를 보고 코일 온도를 모니터링하십시오.
      참고: rTMS 자극과 관련된 부작용은 없었습니다. 그러나 자극 코일 근처에 금속 귀 식별 태그를 사용하면 화상 위험이 있습니다.

결과

그림 1. 실험적 설정. (ᅡ) 측면 꼬리 정맥(화살표)에 정맥 카테터를 삽입하고 이소플루란을 사용한 마취와 정맥 프로포폴로 전환한 후 산소 보충을 위해 노즈콘을 사용합니다. (B) rTMS 동안 등쪽 전외측 보기. (C) 등쪽 후방 보기. 8자 코일의 표면은 반대쪽 피질의 잠재적인 직접적인 자극을 최소화하기 ...

재료