Name: 경고 설치류에 Transcranial 전기 두뇌 자극 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 8 s
Description: 배우세요 설치류에서 경고 상태의 뇌에 반복적인 경두개 전기 자극을 적용하는 외과적 방법을. 이 기술은 신경조절 및 신경가소성 연구에 필수적이며 운동 기능 회복 메커니즘을 탐구하는 데 도움이 됩니다.

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이 작품은 독일 연구 재단 (DFG 다시 2740/3-1)에 의해 지원 되었다. 우리가 주문 품 tES 설정 및 DC-자극 기의 사내 생산에 대 한 프랭크 Huethe와 토마스 귄터 감사합니다.

동물을 포함 하는 연구에 대 한 관련 (국가별) 승인 실험을 시작 하기 전에 얻을 수 있어야 합니다. 여기에서 보고 된 모든 동물 실험은 EU 지침 2010/63/EU, 업데이트 독일 동물 보호 법률에 따라 수행 됩니다 (&#34; Tierschutzgesetz &#34;) 2013 년 7 월, 8 월 2013의 업데이트 독일 동물 연구 규정. 지방 자치 단체에 의해 동물 프로토콜 승인 &#34; 위원회는 지역 위원회의 프라이 부르 크의 동물 실험에 대 한 &#34; 및 &#34; 대학 의료 센터 Freiburg의 동물 실험에 대 한 위원회 &#34;.
 1. 계측의 준비와 수술에 대 한 자료 <ol><li> 그림 1에 나열 된 항목 사용할 수 있는 이미 배치 된 수술에 대 한 있는지 확인 하십시오.</li>
	<li>얇은 사각형 백 금 접시를 준비 (예: m m 6 m m x 0.15 m m x 10), 피하는 가슴에 배치 하는 카운터 전극 역할을 것입니다 그리고 격판덮개의 2 개의 반대 모서리에 2 개의 작은 구멍을 펀치.</li>
	<li>솔더는 리드 프리 주석-솔더 백 금 판 (구멍) 없이 모서리 중 하나를 사용 하 여 ~ 10 cm의 길이 가진 절연된 케이블.</li>
	<li>격리에 대 한 납땜 조인트에 조직-아크릴 접착제의 작은 방울을 적용.</li>
</ol> 2. 수술에 대 한 설치류의 준비 <ol><li>쥐 연구 번호를 할당 하 고 준비 된 수술에이 카드</li>
	<li>는 설치류 무게 고 수술 카드에 무게 합니다. (예, 케 타 민 100 mg/kg 체중 플러스 쥐에 대 한 xylazine 70 밀리 그램/kg 체중) 주입 마 취약의 복용량을 계산.</li>
	마 취약의 계산된 금액의 복 (i.p.) 주입 마 취 <li>유발. 
	참고: 흡입 마 취를 대신 사용 하는 경우 (예: isoflurane), 1-2 L/min 산소에서 ~ 4%의 지속적인 흐름 유도 실에서 쥐를 놓습니다.</li>
	<li>검사 깊이 시작 5 분 발가락 핀치 반사에 의해 마 취의 포스트 주입. 발가락 핀치 반사 여전히 있으면 도달 연장 30%의 초기 복용량의를 주입 하 여 마 취의 심화.
	<ol><li>마 취의 초기 복용량의 30%를 주입 해야 실험에서 시간 언제 든 지 발가락 핀치 반사 반환,.</li>
		<li>흡입 마 취를 사용 하 여 유도 챔버에 설치류의 자세 반사의 손실에 대 한 모양과 발가락 핀치 반사의 부족에 의해 마 취의 깊이 확인. 반사 신경은 여전히 존재 하 고, 마 취 약 실에 있는 기간을 확장 합니다. 모든 실험에 걸쳐 ~1-1.5% isoflurane의 유지 관리 농도 도달할 때까지 isoflurane 마 취의 깊이 비율을 적응.</li>
		<li>감소 호흡 하 고 헐 떡이 고의 주파수 발생 때 설치류 차릴 발가락 핀치 반사 또는 자발적인 운동 비율; 낮은, 흡입 마 취의 비율을 증가.</li>
	</ol></li> <li>최대한 빨리 반사는 결 석, 설치류 실험실 벤치에 두거나 손에 잡고. 
	참고: 흡입 마 취를 사용할 경우는 분무기에 연결 된 노즐을 사용 하 여 (지금 2-3%) 간의 지속적인된 감소 isoflurane 흐름 제공.</li>
	<li>쥐에 머리를 제거 &#39; s 머리 면도 지역 귀 귀와 깎기로 귀 뒤에 그냥 rostral 눈높이 사이. 다음은 clavicles까지 칼에서 앞 발 사이의 영역을 면도 하 여 가슴에 머리를 제거. 
	참고: 면도 질 때 긴장 아래 피부 유지.</li>
	<li>커버 각 막을 보호 하기 위해 눈 연 고의 하락을 가진 쥐의 눈.</li>
	<li>표시 쥐 &#39; 할당 된 연구 번호에 따라 s 귀. 
	참고: 학문의 길이 따라 꼬리 마크 충분 한 수 있습니다, 그렇지 않으면 earmarking 표준화 하는 것이 좋습니다.</li>
</ol> 3. 수술: 가슴 전극 이식 참고: 카운터 전극 외부 조끼와 함께 면도 가슴에 배치 되 면이 단계를 건너뛸 수 있습니다.
<ol><li>장소 설치류 (가슴)에 발생 하기 쉬운 작업 테이블. 
	참고: 흡입 마 취의 경우 계속 쥐 &#39; s 주 둥이 마 취 노즐, 더 1.5-2 %isoflurane 농도 감소에 배치.</li>
	<li>소독 살 균 스프레이 함께 또는 살 균 에이전트 (예를 들어, 에탄올 70%)에 흠뻑 젖 고 공기가 건조 하 게 면봉으로 면도 두 피. 두 번 반복.</li>
	<li>중간 귀 수준 rostral 눈높이에서 한 줄에 메스로 피부를 잘라. 
	참고:이 머리의 상단을 향해 이식된 가슴 전극에서 연결 케이블의 터널링에 대 한 허용 하 고도 DCS 전극 소켓 배치에 대 한 원하는 컷.</li>
	<li>가슴 노출 부정사 위치에 쥐를 돌립니다.</li>
	<li>단계 3.2에에서 설명 된 대로 가슴의 피부를 소독.</li>
	<li>오른쪽 가슴의 옆 피부 조직 집게와 함께 상승 하 고 오른쪽 겨드랑이에서 중간 약 0.5 c m의 작은 위는 buttonhole를 잘라. 다음은 위 두개골 방향에 똑바로 화살 컷 확인.</li>
	<li>들은 왼쪽된 주요 가슴 근육에서 피부를 분리 하 여 피하 주머니를 형성 합니다. 이렇게 반복적으로 작은 위를 열어 (또는 염 분 젖은 면봉).</li>
	<li>케이블 경로 후 두의 왼쪽 목 homeostatic 집게를 사용 하 여 표면 근 막 관통 하 여 가슴 주머니에 종료를 따라 열린된 머리 피부에서에서 터널의 오른쪽 면에 동물을 차례.</li>
	<li>신중 하 게 날카로운 전선 이탈을 허용 하지 않고 백 금 전극에 부착 된 전극 케이블의 끝을 잡으려고 homeostatic 집게를 엽니다. 전극 입력 설치류 왼쪽된 hindlimb 향해 납땜 포인트 지향 주머니까지 터널을 통해 케이블을 당겨. 설치류는 경향이 위치로 다시 설정.</li>
	<li>코너 구멍 (4-5 노트는 안정성에 대 한 것이 좋습니다)를 반대 하는 2에 백 금 판 가슴 근 막에 살 균 합성 꼰된 비 흡수 봉합으로 해결.</li>
	<li>마찬가지로 느슨한 매듭, 조직 터널의 입구의 앞에 약간의 루프를 형성 하 여 근 막에 케이블을 연결.</li>
	<li>컷 (동일한 봉합 재료는 전극 및 케이블 사용할 수 있습니다)의 크기에 따라 3-4 피부 봉합 피부 닫습니다.</li>
</ol> 4. 수술: Epicranial tES 소켓의 배치 <ol><li>장소 정위 적 프레임에서 동물. 
	참고: 발가락 핀치 반사와 호흡 패턴을 조정 하는 ~1.5-1 %의 유지 보수 isoflurane 흐름에 마 취약의 농도 낮추면 흡입 마 취를 사용 하 여,.</li>
	<li>단계 3.2에에서 설명 된 대로 면도 두 피 소독.</li>
	<li>중간 귀 수준 rostral 눈높이에서 한 줄에 메스로 피부를 잘라. 
	참고: 경우 가슴 전극 placement 수행한, 4.2와 4.3 단계를 이미 수행한.</li>
	<li>긁어 메스와 철저 하 게 면과 두개골에 (결합 조직)에서 목화와 함께 닦아가 바꿉니다. 불독 클램프와 컷의 4 모서리에 결합 조직 흥분 하 고 그들을 넓히려 수술 필드 옆으로 걸어.</li>
	<li>적용 0.9% 식 염 수를 면봉으로 조직과 뼈 표면 청소. 다음 3% H 2 O 2와 뼈 표면 청소. 조직와의 접촉을 피하십시오. 이로써 뼈를 더 철저 하 게 청소 하 고 뼈에서 작은 출혈이 중지 됩니다. 또한,는 오차 표시 된다. 적당 한 압력을 적용 하는 면봉으로 이러한 오차를 제거. 
	참고:과 오차의 제거는 접착과 뼈에 붙어 tES 소켓의 내 구성을 증가 합니다.
	<ol><li>거침 없는 출혈의 경우 뼈 드릴을 사용 하 고 뼈에 약간의 압력으로 1-3 s 터치. 이 기계적인 절차 대부분의 경우에 중지 됩니다 상당한 난방 없이 출혈. 결코 electrocautery 뼈;에 사용 심지어 간단한 응용 프로그램 뇌 조직 손상 귀 착될 것 이다 (electrocautery 전적으로 사용 해야 상처 조직 출혈).</li>
	</ol></li> <li>고정 나사 설정 준수 향상 됩니다, 드릴 비트 피팅 나사 크기 선택. 미리 손 드릴으로 드릴링에 의해 그리고 뼈 드릴으로 약간의 수직 압력 응용 프로그램에 의해 두 개의 버 구멍 두 개의 서로 다른 뼈 접시에 놓습니다. 전극에 속이 고 다는 것을 방해 수도 tES 소켓의 원하는 위치에 가까운 근접을 피하십시오 (예를 들어, 왼쪽된 기본 모터 피 질 tES에 대 한 선택 바로 정면 및 후부 정수 리 나사 위치).</li>
	<li>이식된 카운터 전극의 경우 터널링된 케이블의 미래 고정을 위한 바로 후부 정수 리 뼈에 있는 제 3의 구멍을 규 석.</li>
	<li>버 구멍에 플라스틱 나사를 배치 하 고 첫 번째 마찰 느낌까지 나사. 다음 3 개의 추가 180 ° 스크류 회전을 수행 합니다. 집게는 스크류의 안정성에 대 한 확인 하 고 하나 더 설정 하지 꽉 충분히 추가. 
	참고: 성인 쥐에 대 한 이렇게 하면 나사에의 경 막 외 배치 경질 또는 (나사 스레드 설계, 회전 수 다를 수 있습니다)에 따라 뇌 손상 없이. 스테인레스 스틸 나사를 사용 하 여 또한 실현 되어야, 이후 neurodegeneration 임계값 이상 DC 전류 밀도, 에서도 나사 배치 않았다 교란 하지 병 변 위치 또는 나사 아래 정도.</li>
	<li>차례 납땜 및 대략 5 분에 대 한 전 열 케이블 occipitally 오른쪽 정수 리 나사 주위 조직 터널 종료 바람 그리고 잘라, 감기 뒤에 약 1 c m 케이블을 떠나. 조심 스럽게 메스와 케이블의 끝에 절연 스트립.</li>
	<li>Cyanoacrylic 접착제와 나사를 뼈 호흡이 케이블을 수정.</li>
	<li>커넥터 및 카운터 전극 케이블의 맨 와이어 리드 프리 주석-솔더의 작은 금액을 적용 하 고 짧게 함께 주석 땜 납이 녹아 때까지 납땜 끝을만 지는 동안 두 사전 납땜된 부분을 누르면 모두 연결 (약 2-3 s). 즉시 후속 조직 손상이와 케이블의 과도 한 금속 난방을 피하기 위해 납땜 팁 제거.</li>
	<li>구부러진, 톱니 모양의 팁 집게와 사용자 정의 만든된 tES 전극 소켓 ( 그림 1B, 빨간색에서)을 선택 하 고 소켓의 아래쪽 가장자리에 cyanoacrylic 접착제의 얇은 층을 적용. 모터 피 질와 4 m m 직경 소켓을 사용 하 여 배치, 2mm 앞쪽은 bregma에서 2mm 측면에서 중반 소켓 포인터를 놓습니다. 이 위치에 대 한 소켓의 내부 중간 국경 화살 봉합에 끝나야 하 고 꼬리 테두리 bregma의 높이에서 종료 해야 합니다. 간단히 (대부분 cyanoacrylic 접착제 강화 압력에 의해) 뼈에 소켓을 누릅니다. 
	참고: 소켓 배치 쉽게 수 있습니다 소켓 위에 직접 광원을 배치.</li>
	<li>소켓의 영역 내에서 뼈가 접착제의 무료 (접착제는 반사 때문에 빛으로 확인) 확인 하십시오. 접착제의 경우 유출, 소켓 제거, 메스와 접착제를 긁 고 단계를 반복 4.12.</li>
	<li>소켓 장소에서 이며 미래의 자극 지역 접착제, 무료 후 먼저이 위치에서 현재의 전철 이어질 수 있는 액체 다리를 피하기 위해 cyanoacrylic 접착제의 작은 방울으로 인접 조직에 소켓의 측면 테두리 인감. 그것은 자극 영역으로 흐름 수 있습니다 너무 많은 접착제는 적용 되지 않습니다 (이 경우 단계로 돌아가서 4.12). 
	참고: 중요 한 자극의 감소 수 있습니다 극적으로 전류 밀도 증가 접착제의 무료 자극 지역 유지 (A/m ²).</li>
	<li>Cyanoacrylic 접착제로 모든 나사 커버.</li>
	<li>믹스 2 분 치과 아크릴 작은 실리콘 튜브 또는 유리에 시멘트. 최대한 빨리 그것은 된다 점성, 뼈에 소켓의 나머지 테두리를 봉인 하기 위해 치과 주걱으로 그것을 적용 합니다. 자극 영역으로 치과 아크릴 시멘트의 어떤 흐름 방지.</li>
	<li>마침내 커버 전체 두개골, 나사, 카운터 전극 케이블 및 소켓 최대 &#8531; 치과 아크릴 시멘트와 소켓의. 시멘트가 올바른 점도: 만약 너무 유체 흐름 것입니다 주변 조직;으로 너무 열심히 하는 경우 그것은 균등 하 게 배포 어렵다.</li>
	<li>모든 뼈를 보호 하 고 시멘트 경화 불독 클램프를 제거, 봉합이 필요 하지 않습니다 있도록에 피부는 그냥 내장 시멘트를 터치 한다. (초기 컷 선택 너무 오래 되었고 결합 조직, 근육이 보이는 경우 적용 한 봉합 단계 3.12에에서 설명 된 대로).</li>
	<li>컷된 피부의 테두리 면봉으로 요오드의 한 레이어를 적용 하 고 carprofen (5 mg/kg 체중의 0.9% 식 염 수 통증 치료 및 유체 교체에 대 한 5-7.5 mL에 용 해)을 피하 주사. 
	참고: 흡입 마 취를 사용 하는 경우 그것을 해제 지금.</li>
	<li>놓고 쥐 마 취에서 회복에 대 한 지구 온난화 상자에서 설치류는 깨어 고 자세 안정성 복원. 
	참고: 확인 하십시오 동물 &#39; s 무게 개발, 상처는 기관에 따라 매일 주, 및 일반적인 복지 기준 &#39; s 추천.</li>
</ol> 5. Transcranial 전기 자극 절차 참고: 마 취 tES 효과 영향을, 가능 하면 경고 설치류에 자극을 수행 것이 좋습니다. 쥐 실험을 시작 하기 전에 최소 5 일 (머리와 가슴 상처의 치유)에 대 한 복구를 허용 합니다. 실험에서 수행할 수 있습니다 이전 시간 포인트 수술 후 가슴의 상처는 대부분 과민성; 외부 카운터 전극, 조끼와 함께 고정을 사용 하는 경우 하지만 동물 전극 조끼에 몇 일 동안 익혀 진다 될 필요가 있고 행동 작업 방해가 발생할 수 있습니다.
<ol><li>TES 전극 소켓 0.9% 식 염 수와 절반를 기포 제거.</li>
	<li>수앞 cathodal tDCS 세션 항상 염소, 확인 하 고 (와 같은 빛나는 은색 표면), 필요한 경우 다시 Ag/AgCl 전극 인터네셔널. Anodal tDCS 세션 전에 자극 동안 좋은 전도도 수 있도록 샌드 페이퍼와 이전 stimulations에서 가능한 초과 AgCl 예금을 제거. ( 그림 1B, 회색 조각) tES 전극 나사 모자 나사. 
	주의: 다시 cathodal tDCS 세션 사이의 전극 인터네셔널를 지도할 것 이다 자극 동안 수돗물의 고갈 및 독성 구축 전기 화학 반응에 의해. 이 조직의 손상을 유발 한다. 단일 세션 내에서 다시 염소 자극 기간 20 분 보다 짧은 경우 필요 하지 않습니다</li>
	<li>머리에 2 명의 커넥터에 케이블을 연결 (anodal 자극에 대 한 anodal 케이블 연결 된 커넥터 나사 모자 cathodal 자극을 위해에 그것은 반대). 
	참고: 외부 배치 카운터 전극에 사용 하 여, 커버 전도성 젤와 설치류에 카운터 전극 &#39; s 가슴. 이것은 전극은 미리 설치류 자극 동안 입을 수 있는 작은 설치류 조끼에 고정 하는 경우 가장 쉬운.</li>
	<li>으로 실험, 케이블 쥐 운동 무료 있도록 케이지 위에 회전에 연결 장소.</li>
	<li>는 자극 설정 (자극 강도, 기간, 시간 아래로 램프) 자극 매개 변수를 조정 하는 고.</li>
	<li>종료 안전 및 단선 경보 상용 자극 장치를 사용 하지 않을 때 일정 전류 흐름 확인 회로에 미터를 포함. 
	참고:이 설정 자극 적용할 수 있는 성능 또는 행동 작업 훈련 동안.</li>
	<li>자극 동안 긴장의 표시 또는 설치류의 불편에 대 한 확인 하십시오.</li>
	<li>자극 끝 후 케이블을 분리, 나사 머리에 전극 cap 및 청소 하 고 면봉으로 소켓을 건조. 가정 환경에 쥐를 반환 하거나 원하는 경우 행동 절차 진행.</li>
</ol>

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<li>Yoon, K. J., Oh, B. -M., Kim, D. -Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+improvement+and+neuroplastic+effects+of+anodal+transcranial+direct+current+stimulation+%28tDCS%29+delivered+1+day+vs.+1+week+after+cerebral+ischemia+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Functional improvement and neuroplastic effects of anodal transcranial direct current stimulation (tDCS) delivered 1 day vs. 1 week after cerebral ischemia in rats.</a> Brain Res. 1452, 61-72 (2012).</li>
<li>Spezia Adachi, L. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exogenously+induced+brain+activation+regulates+neuronal+activity+by+top-down+modulation%3A+conceptualized+model+for+electrical+brain+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Exogenously induced brain activation regulates neuronal activity by top-down modulation: conceptualized model for electrical brain stimulation.</a> Exp Brain Res. 233 (5), 1377-1389 (2015).</li>
<li>Jackson, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safety+parameter+considerations+of+anodal+transcranial+Direct+Current+Stimulation+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%2C+behavior%2C+and+immunity%22%5BJournal%5D)">Safety parameter considerations of anodal transcranial Direct Current Stimulation in rats.</a> Brain, behavior, and immunity. , (2017).</li>
<li>Ordek, G., Groth, J. D., Sahin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+effects+of+ketamine%2Fxylazine+anesthesia+on+the+cerebral+and+cerebellar+cortical+activities+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Differential effects of ketamine/xylazine anesthesia on the cerebral and cerebellar cortical activities in the rat.</a> J Neurophysiol. 109 (5), 1435-1443 (2013).</li>
<li>Sykes, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differences+in+Motor+Evoked+Potentials+Induced+in+Rats+by+Transcranial+Magnetic+Stimulation+under+Two+Separate+Anesthetics%3A+Implications+for+Plasticity+Studies%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neural+Circ%22%5BJournal%5D)">Differences in Motor Evoked Potentials Induced in Rats by Transcranial Magnetic Stimulation under Two Separate Anesthetics: Implications for Plasticity Studies.</a> Front Neural Circ. 10, 80(2016).</li>
<li>Zhang, D. X., Levy, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ketamine+blocks+the+induction+of+LTP+at+the+lateral+entorhinal+cortex-dentate+gyrus+synapses%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Ketamine blocks the induction of LTP at the lateral entorhinal cortex-dentate gyrus synapses.</a> Brain Res. 593 (1), 124-127 (1992).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

이 프로토콜 일반적인 재료와 경고 설치류에 후속 자극 뿐만 아니라 영구 tES 설정의 외과 실현을 위한 절차 단계에 설명합니다. 몇 가지 방법론적 측면 (안전성 및 내성의 tES, 결과 매개 변수) 뿐만 아니라, 개념적 측면 (comparability 인간의 조건, 특정 뇌에 자극의 기대 효과와 tES 실험 쥐의 준비 하는 동안 고려 되어야 하는 지역) 필요. 방법론 관점에서 이식된 가슴 카운터 전극으로 두개골 tES 소켓의 외과 설정 경고, 자유롭게 이동 하는 설치류에서 응용 프로그램에 대 한 있습니다 이후 경도 연구에 대 한 유리 하다. 케이블 연결 및 영구 설정에 설치류의 요법이 니 필요 하지만 나중에, 그것은 함께 행동 작업에도 tES을 허용 한다. 또한, 자극 동안 설치류의 불편은 착용 하는 동안 이식된 전극의 전 케이스와 조직 접촉에서 움직임은 제한 되지 않습니다 때문에 조끼, 수 놓은 카운터 전극에 비해이 설정 가능성이 낮은 자극 보장 됩니다.
제시 tES 설정 전극...

두뇌 기능을 공부 하 고 동작을 수정 (tES) 뇌를 전기 전류의 transcranial 관리 수십 년 동안 사용 되었습니다. 더 최근에, 적용 직접 전류, 또는 자주 noninvasively 그대로 두개골을 통해 교류 전류 (공군, tRNS)를 사용 하 여 두 개 이상의 전극 (anode(s) 및 cathode(s)) 과학 및 임상 관심 받고 있다. 특히, tDCS 건강 한 과목과 정신병 질환을 가진 환자에서 33,200 이상의 세션에서 사용 되 고 나왔다는 안전 하 고 쉽게, 오래 지속 가능한 치료 잠재력과 비용 효과적인 머리 맡 응용 프로그램 행동 효과1. 이 명확 하 게 증가 필요 및 안전 측면을 포함 하 여 기계 론 적인 연구에 과학적 관심을 얻지 못했다. 이 기사에서는 가장 일반적으로 사용 되 형태의 자극, tDCS에.
종에 걸쳐 tDCS 대뇌 피 질의 흥분 및 시 냅 스가 소성을 조절 한다. 쥐와 고양이2,3,4, 자발적인 신경 발사 속도의 극성 종속 변경 또는 변경으로 인간 및 쥐 (모터 갖는 잠재력 (MEP) 진폭에 흥분 변경 보고 모두 cathodal tDCS 후 anodal 및 감소 후 증가: 인간5,6; 마우스7)입니다. Anodal DC 모터 외피의 시 냅 스 효능 증가 또는 hippocampal synapses 생체 외에서 몇 시간 동안 자극 또는 긴 장기 potentiation (LTP) 때 특정 약한 시 냅 스 입력 또는 소성 하기 전에 주어진 공동 적용 자극8,9,10,,1112유도 에 따라, 모터 또는 인지 훈련 성공에 자극의 혜택은 종종 공개만 경우 tDCS 공급 되는 공동 훈련8,13,,1415. 이러한 이전 결과 주로 뉴런의 기능에 기인, 하는 동안 비 신경 세포 (명과) 또한 tDCS의 기능성 효과에 기여할 수 있습니다 주목 해야한다. 예를 들어, astrocytic 세포내 칼슘 수준 경고 마우스16anodal tDCS 동안 증가. 마찬가지로, neurodegeneration에 대 한 임계값 아래 전류 밀도에서 anodal tDCS microglia17의 복용량 의존 활성화를 유도 한다. 그러나, tDCS로 신경 명과 상호 변조 특정 조사 더 필요합니다.
찍은 함께, 동물 연구는 명확 하 게 흥분 및 소성 tDCS의 modulatory 효력의 우리의 이해를 고급. 그러나, 거기에 "역 변환 격차" 관찰 천천히 달리 인간의 tDCS 연구의 간행물에 있는 지 수 증가 및 생체 외에서 그리고 vivo에서에서 tES의 기본 메커니즘의 수사에 약간 증가 동물 모델. 또한, 설치류 tES 모델 높은 가변성 (까지 경 피에서 epicranial 자극), 연구 실험실에서 수행 됩니다 그리고 보고 자극 절차는 종종 방해는 comparability 완전히 투명 하 고 replicability 기초 연구 데이터 결과의 해석의.
여기, 우리가 자세하게에서 transcranial 두뇌 자극 설정 기본 모터 피 질, 변화를 최소화 하면서 인간의 tDCS 조건에 번역을 허용 하 고 수 없이 반복 된 자극을 대상으로 외과 구현 설명 동작을 방해. 후속 tES 경고 쥐에 대 한 단계별 프로토콜 제공 됩니다. TES 경고 설치류에서의 안전한 응용 프로그램의 방법론 및 개념적 측면을 설명 합니다.

<table><tbody><tr><td>Softasept N</td><td>B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland</td><td>3887138</td><td>방부제</td></tr><tr><td>에탄올 70 %</td><td>Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Deutschland</td><td>T913.1</td><td></td></tr><tr><td>아치형 팁 집게</td><td>FST Fine science tools, Heidelberg, Deutschland</td><td>11071-10</td><td></td></tr><tr><td>홍채 집게, 10cm, 스트레이트, 톱니 모양</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>15914</td><td></td></tr><tr><td>메스 핸들 #3, 13cm</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>500236</td><td></td></tr><tr><td>Standard Scalpel Blade #10</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>500239</td><td></td></tr><tr><td>Zelletten 셀룰로오스 면봉</td><td>Lohmann und Rauscher, Neuwied, 독일</td><td>13349</td><td>5 x 4 cm&nbsp;</td></tr><tr><td></td><td>AbbVie Deutschland GmbH 및 Co</td><td>N01AB06</td><td></td></tr><tr><td>Iris Scissors, 11.5cm, Straight</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>501758</td><td>작은 가위</td></tr><tr><td>면봉/면봉</td><td>Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Deutschland</td><td>EH12.1</td><td>Rotilabo</td></tr><tr><td>Kelly 지혈 겸자, 14cm, Straight</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>501241</td><td>수술용 클램프</td></tr><tr><td>전극판(백금)</td><td>맞춤형</td><td>Wissenschaftliche Werkstatt Neurozentrum Uniklinik Freiburg, Deutschland</td><td>10x6mm, 0.15mm 두께</td></tr><tr><td>절연 구리 가닥(~1mm 직경)</td><td>Reichelt elektronik GmbH & Co. KG, Sande, Germany</td><td>LITZE BL</td><td>전극 케이블</td></tr><tr><td>Weller EC 2002 M 납땜 스테이션</td><td>Weller Tools GmbH, Besigheim, Germany</td><td></td><td></td>EC2002M1D</tr><tr><td>Iso-Core EL 0.5 mm</td><td>FELDER GMBH L&ouml; ttechnik, Oberhausen, Deutschland</td><td>20970510</td><td>무연 솔더</td></tr><tr><td>MERSILENE 폴리에스터 섬유 봉합</td>사 <td>Johnson & Johnson Medical GmbH, Ethicon Deutschland, Norderstedt, Germany</td><td>R871H</td><td>nonabsorbable braided suture, 4-0</td></tr><tr><td>Histoacryl</td><td>B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland</td><td>9381104</td><td>cyanoacrylate</td></tr><tr><td>Ketamin 10%</td><td>Medistar GmbH, Germany</td><td>n/a anesthetics</td><td></td></tr><tr><td>Rompun 2% (Xylazine)</td><td>Bayer GmbH, 독일</td> n<td>/a</td><td>마취제</td></tr></tbody></table>

경고 설치류에 transcranial 전기 두뇌 자극

Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

Transcranial 전기 두뇌 자극은 대뇌 피 질의 흥분 및 인간과 설치류에 소성 변조 수 있습니다. 인 간에 있는 자극의 가장 일반적인 형태는 transcranial 직류 자극 (tDCS)입니다. 덜 자주 transcranial 교류 전류 자극 (공군) 또는 transcranial 랜덤 잡음 자극 (tRNS), 공군이 미리 정의 된 주파수 범위 내에서 임의로 적용 하는 전기 전류를 사용 하 여 특정 형태의 사용 됩니다. 실험 및 임상 목적을 위해 둘 다 인간, 비 침 투 적인 전기적 뇌 자극 연구의 증가 기본, 기계, 안전 연구 동물에 대 한 요구는 굴복 했다. 이 문서에서는 경고 설치류에 모터 시스템을 대상으로 그대로 두개골을 통해 transcranial 전기 두뇌 자극 (tES)에 대 한 모델을 설명 합니다. 프로토콜 가슴에 이식된 카운터 전극과 함께 영구 epicranial 전극 소켓의 외과 설정에 대 한 단계별 지침을 제공 합니다. Epicranial 소켓에 자극 전극을 두어서, 다른 전기 자극 종류, tDCS, 공군, 그리고 인간, tRNS 비교를 전달할 수 있습니다. 또한, tES 경고 설치류에 대 한 실제적인 단계 소개 된다. 적용 된 전류 밀도, 자극 기간, 및 자극 유형 실험 필요에 따라 선택할 수 있습니다. 안전 및 내성 양상 주의 장점과 단점이이 설정의 설명 되어 있습니다.

신뢰할 수 있는 반복된 tES 경고 설치류에 대 한 설정의 기술된 구현 기계 실험, 복용량 응답 학문 또는 실험 행동 작업 등으로 쉽게 통합 수 있습니다. 날짜 하려면, (비 침 투) tES를 사용 하 여 동물 연구에서 데이터의 comparability 방해 실험실 사이 tES 자극 설정의 다양성에 의해과 자극 매개 변수 (예를 들어, 다양 한 전류 밀도에서 적용 차이 의해 엄청난 높은 수준 인간의 응용 프로그램에 비해). 따라서, tES의 분야에서 동물 연구의 유익한 값 제한 됩니다. 이 문서는 대상된 피 질 위에 뼈에 "활성" 전극의 배치를 구현 하 여 실험실에 걸쳐 표준화 하기 쉬운 tES 설정 선물 (기본 모터 피 질 (M1) 위에 여기)와 식 염 수는 낫으로 전도성 매체와 카운터 전극 가슴에 배치 (외부 또는 이식).
설치류의 작은 크기를...

이 프로토콜 영구 epicranial 전극 소켓 설치류에 이식된 가슴 전극에 대 한 수술 설정을 설명합니다. 두 번째 전극 소켓에 두어서 transcranial 전기 두뇌 자극의 종류 그대로 두개골을 통해 경고 동물에서 모터 시스템에 전달할 수 있습니다.

경고 설치류에 Transcranial 전기 두뇌 자극

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in ...

이 수술 절차의 전반적인 목표는 각성 상태의 설치류에서 신뢰할 수 있고 반복적인 경두개 전기 뇌 자극을 가능하게 하는 것입니다. 이 방법은 뇌 네트워크의 표적 전기 자극을 통해 운동 기능이나 결손을 개선함으로써 신경 조절 및 신경 가소성 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 각성 상태의 설치류에게 불편함을 유발하지 않고 행동 측정에 대한 간섭을 최소화하면서, 반복적인 비침습적 전기 뇌 자극 세션을 수행할 수 있다는 점입니다.이 방법에 익숙하지 않은 연구자는 흉부에서 머리로 이어지는 터널링의 정확한 경로를 찾는 것과 전극 소켓 배치 전의 골 준비 과정에서 어려움을 겪을 수 있으며, 이는 초보 연구자들에게 종종 까다로운 작업입니다. 전극 소켓 배치를 위한 외과적 단계뿐만 아니라 자극을 위한 전극 준비 및 배치가 실험의 성공에 결정적이므로, 이 방법에 대한 시각적 시연이 매우 중요합니다. 본 연구실의 박사 후보생인 Stephanie Haschka가 각성 상태의 쥐를 대상으로 NEBS 절차를 수행하는 과정을 도울 것입니다.발표자}먼저 설치류를 수술대 위에 흉부를 바닥으로 하여 눕힙니다. 소독제에 적신 면봉으로 제모된 두피를 소독합니다. 공기 중에서 건조시킵니다.그 후 마취 깊이를 확인하고, 메스로 눈의 앞쪽 높이부터 귀의 중간 높이까지 일직선으로 피부를 절개합니다. 다음으로 쥐를 앙와위(supine position)로 돌려 흉부가 노출되게 한 뒤 흉부를 소독합니다. 양손 손가락 두 개로 오른쪽 흉부의 측면 피부를 당기고, 두개골 방향으로 직선상 시상 절개를 실시합니다.작은 가위를 반복적으로 벌려 피부를 왼쪽 대흉근에서 외상 없이 분리하여 피하 포켓을 형성합니다. 다음으로, 동물을 오른쪽으로 눕히고 지혈 겸자를 사용하여 표층 근막을 관통하며, 열려 있는 머리 피부의 왼쪽 후두부 모서리부터 목을 따라 흉근 포켓으로 나오는 케이블 경로를 터널링합니다.지혈 집게를 조심스럽게 벌려 백금 전극에 연결된 전극 케이블의 끝부분을 잡되, 날카로운 와이어가 튀어나오지 않도록 주의합니다. 전극의 소작 지점이 설치류의 왼쪽 뒷다리를 향하도록 하여 전극이 파우치에 들어갈 때까지 케이블을 터널을 통해 잡아당깁니다. 그다음 설치류를 다시 엎드린 자세로 돌려놓습니다.다음으로, 멸균된 합성 꼰 비흡수성 봉합사를 사용하여 백금 플레이트의 마주 보는 두 모서리 구멍을 통해 흉근 근막에 고정합니다. 마찬가지로, 조직 터널 진입 전 부분에 약간의 루프를 형성하도록 느슨한 매듭을 지어 케이블을 근막에 부착합니다. 마지막으로, 절개 부위의 크기에 따라 3~4개의 피부 봉합사로 피부를 봉합합니다.먼저 메스로 두개골 측면의 결합 조직인 골막을 긁어내고 면봉으로 깨끗이 닦아냅니다. 절개 부위의 네 모서리에 있는 결합 조직을 불독 클램프로 고정한 다음, 수술 부위를 개방 상태로 유지하기 위해 측면으로 당겨 고정합니다. 다음으로 0.9% saline을 도포하여 면봉으로 뼈 표면과 조직을 세척합니다.그런 다음 3% Hydrogen Peroxide로 뼈 표면을 세척합니다. 면봉을 사용하여 가시적으로 보이는 골막의 잔여물을 모두 제거하십시오. 고정 나사는 접착제의 부착력을 향상시키므로, 나사 크기에 맞는 드릴 비트를 선택하십시오.핸드 드릴로 사전 천공한 후 본 드릴로 가벼운 입자 압력을 가하여 두 개의 서로 다른 골판에 두 개의 천공 구멍을 만듭니다. 이 비디오에서 보여주는 것처럼 전극을 삽입하는 경우에는 터널링된 케이블을 나중에 고정하기 위해 우측 후두정골에 세 번째 구멍을 뚫습니다. 천공 구멍에 플라스틱 나사를 배치하고 첫 번째 마찰이 느껴질 때까지 나사를 조입니다.그 후 나사를 180도씩 세 번 더 돌립니다. 포셉을 사용하여 나사의 안정성을 확인하고, 충분히 조여지지 않았다면 한 번 더 돌려줍니다. 소작기를 켜고 약 5분 동안 예열합니다.조직 터널에서 나오는 케이블을 오른쪽 두정엽 나사 주변으로 후두부 방향으로 감은 다음, 감은 부분 뒤로 약 1cm의 케이블이 남도록 절단합니다. 메스를 사용하여 케이블 끝의 절연체를 조심스럽게 벗겨냅니다. 그 후 사이아노아크릴레이트 접착제를 사용하여 감은 케이블을 나사와 뼈에 고정합니다.다음으로, 커넥터와 대전극 케이블의 피복이 벗겨진 전선 부분에 무연 주석 납을 소량 도포합니다. 주석 납이 녹을 때까지 납땜 팁을 대고 미리 납이 도포된 두 부분을 짧게 눌러 서로 연결합니다. 케이블의 과도한 금속 가열로 인한 이후의 조직 손상을 방지하기 위해 납땜 팁을 즉시 제거하십시오. 운동 피질 자극에는 직경 4mm 소켓을 사용하십시오.얇은 톱니 모양 팁 포셉으로 맞춤 제작된 tES 전극 소켓을 집어 들고, 소켓의 하단 테두리에 시아노아크릴레이트 접착제를 얇게 도포합니다. 소켓의 내측 경계는 정중 봉합선에서 정확히 끝나야 하며, 내측 경계의 끝부분은 브레그마(bregma)에 위치해야 합니다. 그런 다음 접착제가 굳을 때까지 소켓을 뼈 위에 잠시 눌러 고정합니다.그리고 조명을 사용하여 소켓 영역 내의 뼈에 반사성 접착제가 묻어 있지 않은지 확인하십시오. 소켓이 제대로 배치되고 향후 자극 부위에 접착제가 없는 것이 확인되면, 해당 위치에서 전류 션트(shunting)를 유발할 수 있는 유체 브릿지 형성을 방지하기 위해 소켓의 외측 경계를 인접 조직에 시아노아크릴레이트 접착제 한 방울로 밀봉하십시오. 그런 다음 모든 나사를 시아노아크릴레이트 접착제로 덮으십시오.다음으로, 작은 실리콘 튜브나 유리 용기에서 아크릴 시멘트의 두 성분을 혼합합니다. 점성이 생기면 즉시 치과용 스패출러를 사용하여 소켓의 남은 경계 부위를 뼈에 밀착시켜 밀봉합니다. 마지막으로 두개골 전체와 나사, 대전극 케이블, 그리고 소켓의 약 1/3 지점까지를 치과용 아크릴 시멘트로 덮습니다.모든 뼈가 덮이고 시멘트가 경화되면 불독 클램프를 제거하고 피부를 원래 위치로 되돌립니다. tES 전극 소켓의 절반을 0.9% saline으로 채우고 기포를 제거하는 것으로 시작하십시오. 음극 tES 세션 전에는 염화 상태를 확인하고, 필요한 경우 은-염화은 전극을 다시 염화시키십시오.양극 tES 세션 시작 전, 자극 중 양호한 전도성을 확보하기 위해 사포를 사용하여 이전 자극으로 인해 발생했을 수 있는 과도한 염화은 침전물을 제거하십시오. 그런 다음 tES 전극 캡을 돌려 끼웁니다. 케이블을 머리에 있는 두 개의 커넥터에 연결하십시오.그런 다음 설치류를 실험용 케이지에 넣으며, 케이지 상단의 스위블에 케이블을 연결하여 자유로운 움직임이 가능하도록 합니다. 자극기를 켜고 자극 파라미터를 조정합니다. 마지막으로 자극이 종료된 후, 케이블을 분리하고 머리의 전극 캡 나사를 푼 다음, 면봉으로 소켓을 닦고 건조시킵니다.결과에 따르면, 형태학적 변화로 평가한 미세아교세포 활성화는 31.8 amps per square meter에서 먼저 발생한 반면, 신경 퇴행의 첫 징후는 47.8 amps per square meter에서 검출되었습니다. 샘플 1번부터 4번까지는 양성으로 판정되었습니다. 각성 상태의 쥐에서 47.8 amps per square meter일 때 fluoro-JC 양성 퇴행 뉴런을 가진 뇌 절편의 비율이 더 높게 나타나, 마취가 DCS에 대한 반응 정도에 영향을 미친 것으로 나타났습니다.또한, 고강도에서의 행동적 또는 분자적 효과는 저강도 효과와 기전적으로 다를 것으로 예상됩니다. 흉부 전극 배치를 포함한 이 기술을 숙달하여 적절하게 수행한다면 40분에서 45분 내에 완료할 수 있습니다. 대전극을 외과적으로 배치하지 않은 경우에는 보통 10분에서 15분의 더 짧은 시간이 소요됩니다.이 영상을 시청하고 나면 다양한 NEBS 시뮬레이션 기법을 위한 영구 전극 설치 방법과 각성 상태의 설치류에 eTS를 적용하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 전극이 자극 전에 충분히 준비되지 않은 상태에서 전류를 사용하는 것은 설치류에게 해로울 수 있음을 잊지 마십시오. 따라서 본 절차를 수행하기 전에는 음극 자극 전 전극의 재염화나 양극 자극 전 잔해물 제거와 같은 예방 조치를 항상 취해야 합니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

이 비디오는 실시간 발작 감지를 위해 마취된 쥐에 머리 전극 시스템을 이식하는 방법을 보여줍니다. 이 절차에는 자극 및 전극 기록, 치과용 시멘트로 고정, 헤드 마운트 증폭기에 연결하는 작업이 포함됩니다.

실시간 발작 감지를 위해 쥐 모델에 머리 전극 시스템 이식

출처: Fritsch, B. et al. 경계심 설치류의 경두개 전기 뇌 자극. J. Vis. 경험. (2017년)이 비디오는 전극 이식과 경두개 전기 자극(tES)을 경계하는 쥐의 운동 피질에 적용하는 방법을 보여줍니다. 이는 전극 배치, 자극 전달, 그에 따른 신경 및 미세아교세포 활성화와 관련된 단계를 간략하게 설명하고 신경 치료 잠재력을 강조합니다.

깨어 있는 쥐에서 운동 피질의 경두개 전기 자극

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.

반복적인 경두개 자기 자극을 사용한 쥐의 피질 흥분성 조절

이 프로토콜은 설치류에서 동시에 기능성 자기 공명 영상과 깊은 두뇌 자극을위한 표준 방법을 설명합니다. 이러한 실험 도구를 함께 사용은 거의 모든 뇌 대상에 전기 자극에 대한 응답으로 글로벌 다운 스트림 활동의 탐사 할 수 있습니다.

설치류에 동시 fMRI를 깊은 뇌 자극

쥐의 시상하핵(STN)에 전극을 이식하는 방법을 설명합니다. STN의 더 나은 위치 파악은 마이크로 기록 시스템을 사용하여 달성되었습니다. 또한, 동물의 머리와 자극기 사이의 오래 지속되는 연결을 특징으로 하는 자극 설정이 제공됩니다.

미세 전극은 장기 깊은 뇌 자극 쥐의 Subthalamic 핵에 전극의 주입을 가이드

우리는 쥐의 뇌의 편측성 반구에 반복적인 경두개 자기 자극(rTMS)을 적용하여, 양귁 선의 꼭짓점에서 1cm 측면으로 25mm 8자형 코일을 배치하고 코일을 45° 각도화하여 적용했습니다. rTMS를 위해 사내 수냉식 시스템이 20분 이상 사용되었습니다.

쥐 뇌의 일방적 인 북반구에 반복 경 두개 자기 자극

무선, 멀티 채널 신경 녹음 및 자유롭게 쥐 행동에 자극에 대 한 양방향 시스템 도입. 시스템은 가볍고 콤팩트, 따라서 animal´s 행동 레 퍼 토리에 최소한의 영향을 미치고. 또한,이 양방향 시스템 두뇌 활성화 패턴 및 행동 간의 인과 관계를 평가 하는 정교한 도구를 제공 합니다.

무선, Vivo에서 녹음 하 고 자유롭게 행동 하는 쥐에서 신경 활동의 자극에 대 한 양방향 인터페이스

이 상세한 프로토콜 transcranial 전기 자극 자유롭게 이동 하는 쥐에서의 단기 및 장기 효과 조사 하기 위하여 측 뼈에 transcranial 자극 전극 배치를 설명 합니다.

만성 Transcranial 전기 자극 및 쥐 Intracortical 녹음

깨어 있는 머리 고정 쥐의 기능적 이미징을 위한 상세한 새로운 절차가 설명됩니다.

깨어 있는 머리 고정 쥐의 신경 영상을 위한 머리 임플란트

우리는 뇌 전기장 측정 및 관련 바이오마커-대뇌 혈류의 관점에서 두개외 자극에 대한 용량-반응 곡선을 평가하기 위한 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜은 뇌에 침습적인 전극 배치를 포함하기 때문에 전신 마취가 필요하며 통제된 호흡보다는 자발적 호흡이 선호됩니다.

두개외 자극 전극의 배치 및 마취된 마우스의 대뇌 혈류 및 두개내 전기장 측정

배우세요 설치류에서 경고 상태의 뇌에 반복적인 경두개 전기 자극을 적용하는 외과적 방법을. 이 기술은 신경조절 및 신경가소성 연구에 필수적이며 운동 기능 회복 메커니즘을 탐구하는 데 도움이 됩니다.

경고 설치류에 Transcranial 전기 두뇌 자극

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