Name: Micro-elektrode Begeleide Implantatie van elektroden in de nucleus subthalamicus van Rats naar Lange termijn Deep Brain Stimulation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-10-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 52 s
Description: Leer micro-elektrode begeleide implantatie van elektroden in de nucleus subthalamicus van ratten voor langdurige deep brain stimulation. Deze methode verbetert de nauwkeurigheid van elektrodeplaatsing aanzienlijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

We willen de heer Wabbel bedanken voor het voorbereiden van de draden en de heer Tietsch voor het bouwen van de pluggen en kooien volgens onze plannen. Dit werk werd ondersteund door de Deutsche Forschungsgemeinschaft (Sonderforschungsbereich 688). Felix Fluri heeft een beurs van het Interdisziplinäre Zentrum für Klinische Forschung (IZKF), University Clinics Würzburg, Duitsland.

Dierproeven werden goedgekeurd door de Universiteit van Würzburg en de gerechtelijke overheden (Neder-Franken, goedkeuringsnummer: 54-2531.01-102 / 13) en uitgevoerd volgens de aanbevelingen voor onderzoek in de experimentele beroerte bestudeert 17 en de huidige dier Onderzoek: Melding In vivo experimenten Guidelines (http://www.nc3rs.org.uk/arrive-guidelines). 1. Anesthesie <ol><li> Controleer de anesthesiesysteem voldoende hoeveelheden toevoer gas (zuurstof) en isofluraan zorgen voor de duur van de procedure. Sluit de neuskegel van de snijtand bar van het stereotaxische instrument en zet de snijtand bar op -3,3 mm. </li><li> Zet de gastoevoer (2 l / min). Plaats de rat in een doos en sluit de top. Zet de isofluraan vaporizer tot 3,5%. </li><li> Wanneer de rat ligfiets, schakelt het systeem waardoor het verdovingsmiddel gas stroomt naar de neuskegel die is bevestigd aan de snijtand bar. </li><li> Verwijder de rat uit de doos kamer en scheren het gebied tussen de oren en de ogen; met behulp van een wattenstaafje gedrenkt in Jodosept PVP, zwabberen het geschoren gebied om eventuele losse haren te verwijderen. </li><li> Plaats de rat in de neuskegel (figuur 1) en verder de anesthesie met isofluraan 2,5% in O 2 (1 l / min). Controleer het niveau van de anesthesie door knijpen het interdigitale gebied. Als de rat voldoende is verdoofd, worden de defensieve reflexen afgeschaft (dat wil zeggen, de intrekking van de voet). </li><li> Monitor ademhaling en respons op stimulatie tijdens procedure en pas de verdamper indien nodig. </li><li> Breng vet zalf op de ogen tot droog voorkomen terwijl onder narcose. Monitoren en onderhouden van de lichaamstemperatuur bij 37 ± 0,5 ° C door een feedback-gecontroleerde verwarmingssysteem. </li></ol> 2. Chirurgie <ol><li> Houd het operatiegebied steriele gedurende de gehele operatie. Zodra de surgeon&#39;s handen zijn steriel en het operatiegebied is steriel, bewegen alleen carefully en vergeet niet om de steriliteit te breken. Dit omvat ook een steriel veld (dwz steriel waterdichte gordijnen) waarop men kan neergezet instrumenten. </li><li> Injecteer 0,2 ml mepivacaïne subcutaan in het midden van het geschoren gebied. Mepivacaïne is een lokaal verdovingsmiddel dat een werkingsduur van maximaal 3 uur heeft. Het zal verder verdoven van het chirurgische gebied. </li><li> Met behulp van een scalpel een middellijn incisie die tussen de oren en zich uitstrekt naar 2 cm. Zorg ervoor dat de periosteum (glimmende membraan onder de huid) ook wordt ingesneden. Expose de schedel met vier klemmen (figuur 2). </li><li> Met behulp van een wattenstaafje, verwijder voorzichtig het beenvlies totdat de coronale en sagittale hechtingen worden blootgesteld; daarna, stelpen van het bloed met watten. </li><li> Bepaal de coördinaten van de bregma behulp van een naald in een houder sonde vast, en markeer het punt van de naald met een zwarte viltstift. Met behulp van de anterieure / posterieure (AP), middellijn / laterale(ML) en dorsoventral (DV) rijden schroeven, plaats de punt van de naald direct over de bregma. </li><li> Neem de AP en ML nonius schaal metingen: trek 3,6 mm van de AP lezen en 2,5 mm van de ML lezing elektrode implantatie in de rechter STN, of voeg 2,5 mm voor de elektrode implantatie in de linker STN. Deze positie wordt door de kleurstof van de viltstift gemarkeerd na verlaging van de punt van de naald naar het oppervlak van de schedel. </li><li> Klem de tandheelkundige boor op de grote probe houder van de stereotaxische instrument. Verplaats de tandheelkundige boor om de berekende gebied - dat wil zeggen, het gemarkeerde punt op de schedel. Kijkend door de microscoop, boor een gat (diameter van ongeveer 1 mm) door de schedel tot de dura zichtbaar is (de schedel is ongeveer 1 mm dik). Trek de dura met behulp van micro-dissectie pincet of een steriele naald. De dura is sterk genoeg om het uiteinde van de elektrode te vernietigen. </li><li> Boor een gat met de tandheelkundige boor in elke frontale squama en de interparietal squama tegenover de elektrodeopening. Koppel de sonde houder van de stereotaxische instrument. Boor niet op een schedel hechtdraad als veneuze vaten volg de hechtingen onder de schedel. </li><li> Schroef een bot schroef in elk van de vijf gaten. Vermijd threading de schroeven te diep. Roestvrij-stalen schroeven (M1.6), 2-3 slagen van de schroef zal de schroef voldoende te houden zonder dat de druk op de hersenen. Het aantal windingen is afhankelijk van de spoed van de schroef. Klem de sondehouder met de elektrode in de micromanipulator (figuur 3). </li><li> Met behulp van de AP, ML en DV-aandrijving schroeven, bewegen de sonde houder met de elektrode totdat de tip is bijna bregma raken. Let op de AP, ML en DV nonius schaal lezingen aan de bregma. Als de metingen worden gedaan, verhogen de elektrode enkele millimeters om te voorkomen dat de elektrode schrapen de schedel tijdens beweging. De coördinaten van de positie te bepalen waar de elektrode in te voegenhet gat, voeg 3,6 mm aan de AP lezen en voeg (of aftrekken) 2,5 mm naar ML lezen. </li><li> Met behulp van de AP en ML rijden schroeven, verplaats de elektrode naar de berekende positie. Op dit punt moet de elektrode direct gesitueerd boven het geboorde gat elektrode. Dan, door te kijken door de microscoop, laat de elektrode het niveau van de dura (figuur 4). Dit niveau dient als nulniveau in het DV richting. Daarna, breng dan het uiteinde van de elektrode in de hersenen door te kijken door de microscoop. </li><li> Sluit de elektrodepen de connector van het opnamesysteem. Zet een kooi van Faraday (of vervangen met aluminiumfolie) via rat in de stereotaxische apparaat (figuur 5). Aard de stereotaxische instrument met het tegenwicht van de ruimte die wordt gewerkt. </li><li> Start het opnamesysteem. Indien beschikbaar, een luidspreker ook gebruiken om een ​​akoestisch signaal van de lozingen / zalven van enkele eenheden krijgen tijdens advancing de elektrode. </li><li> Langzaam steek de elektrode in de hersenen door het opnemen van de elektrische activiteit tijdens voortbewegen van de elektrode. Op een diepte van tussen 7,5 en 8,1 mm vanaf de dura, de specifieke elektrische activiteit van het STN gewoonlijk detecteerbaar (Figuur 6). De typische activiteit van neuronen in de STN wordt gekenmerkt door een onregelmatig patroon afvuren en een hoge vuursnelheid (gemiddelde frequentie: 40,9 ± 12,9 Hz) 18. </li><li> Tijdens de opname verminderen anesthesie zoveel mogelijk (bijvoorbeeld tot 0,8-1,0%); low-verdoofde dieren vertonen een duidelijker elektrische hersenactiviteit. </li><li> Zwabber weg geen bloed of cerebrospinale vloeistof die werd verplaatst naar het oppervlak van de schedel bij het verlagen van de elektrode. </li><li> Meng een kleine hoeveelheid tandheelkundig cement en toe te passen rondom de elektrode en rond vier van de vijf schroeven met een kleine spatel (figuur 7). De vijfde schroef wordt gebruikt om de aarddraad van de plug vast. </li><li> Koppel de elektrode pen uit de houder van de elektrode en de connector van de opname systeem wanneer de tandheelkundige cement is bevestigd. </li><li> Draai de schroef die niet door tandheelkundige cement werd vastgesteld. Steek de stekker op de elektrode pin. Fix de grond draad van de stekker met de vijfde schroef (figuur 8). </li><li> Meng tandheelkundige cement en toe te passen om de stekker. Als het cement dikker, schimmel rond de stekker in een kap vormen. Vermijd scherpe randen van de tandheelkundige cement dat het dier kunnen schaden en verwijder ze tijdens het uitharden (Figuur 9A en B). </li><li> Debride wondranden en sluit ze met een hechting aan de voorkant en achter de kap. Ontsmet de wond randen. </li><li> Sluit de kop stekker aan de draad die is bevestigd op een draaibare. Haal de rat uit de stereotaxische apparaat. </li><li> Breng tramadol (12,5 mg / kg, intraperitoneaal) aan het einde van de ingreep en daarna eenmaal per dag gedurende 2-3 dagen. Plaats de rat in een schone kooi met Thermal ondersteuning, bevestig de swivel op deze kooi (Figuur 10) en inspecteer zorgvuldig gedurende 1 uur. </li><li> Heeft een dier niet onbeheerd verlaten totdat het voldoende bewustzijn heeft herwonnen om borstligging handhaven. Heeft een dier dat een operatie heeft ondergaan om het gezelschap van andere dieren tot volledig hersteld niet meer terug. </li></ol> 3. Stimulatie <ol><li> Bepaal de weerstand in het dier voordat stimulatie via een impedantie meter. </li><li> De stekker van de wartel met een draad en de stekkers aan het andere uiteinde van de draad met de stroomuitgang en de uitgang van de aarddraad van de stimulator. Sluit de stimulator met een computer om de stimulator programmeren. </li><li> Kies de parameters van de stimulatie in het programma; bijvoorbeeld de parameters in de ziekte van Parkinson zijn pulslengte: 60 psec; frequentie: 130 Hz. Het stimuleren van de rat met een toenemende stroom amplitude totdat dyskinesie worden erkend. Verminderen the elektrische intensiteit met 10-20% onder de intensiteit die dyskinesie opgewekt of tot neurologische symptomen verdwijnen en het dier is comfortabel. Monofasige rechthoekige pulsen werden gebruikt in deze studie. </li><li> Nadat het experiment inslapen het dier met isofluraan: Stel het isofurane debiet of concentratie 5% of meer. Blijven isofluraan blootstelling tot 1 min na de ademhaling stopt. </li></ol>

<ol><li>Kumar, R., Lang, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+of+the+globus+pallidus+pars+interna+in+advanced+Parkinson%E2%80%99s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation of the globus pallidus pars interna in advanced Parkinson’s disease.</a> Neurology. 55 (12 Suppl 6), S34-S39 (2000).</li>
<li>Volkmann, J., Allert, N., Voges, J., Weiss, P. H., Freund, H. -J., Sturm, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safety+and+efficacy+of+pallidal+or+subthalamic+nucleus+stimulation+in+advanced+PD%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Safety and efficacy of pallidal or subthalamic nucleus stimulation in advanced PD.</a> Neurology. 56 (4), 548-551 (2001).</li>
<li>Volkmann, J., Allert, N., Voges, J., Sturm, V., Schnitzler, A., Freund, H. -J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+results+of+bilateral+pallidal+stimulation+in+Parkinson%E2%80%99s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Neurology%22%5BJournal%5D)">Long-term results of bilateral pallidal stimulation in Parkinson’s disease.</a> Annals of Neurology. 55 (6), 871-875 (2004).</li>
<li>Odekerken, V. J., van Laar, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subthalamic+nucleus+versus+globus+pallidus+bilateral+deep+brain+stimulation+for+advanced+Parkinson%E2%80%99s+disease+%28NSTAPS+study%29%3A+a+randomised+controlled+trial%5BTitle%5D)+AND+%22The+Lancet+Neurology%22%5BJournal%5D)">Subthalamic nucleus versus globus pallidus bilateral deep brain stimulation for advanced Parkinson’s disease (NSTAPS study): a randomised controlled trial.</a> The Lancet Neurology. 12 (1), 37-44 (2013).</li>
<li>Benabid, A. L., Pollak, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+suppression+of+tremor+by+chronic+stimulation+of+the+ventral+intermediate+thalamic+nucleus%5BTitle%5D)+AND+%22The+Lancet%22%5BJournal%5D)">Long-term suppression of tremor by chronic stimulation of the ventral intermediate thalamic nucleus.</a> The Lancet. 337 (8738), 403-406 (1991).</li>
<li>Volkmann, J., Wolters, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pallidal+deep+brain+stimulation+in+patients+with+primary+generalised+or+segmental+dystonia%3A+5-year+follow-up+of+a+randomised+trial%5BTitle%5D)+AND+%22The+Lancet+Neurology%22%5BJournal%5D)">Pallidal deep brain stimulation in patients with primary generalised or segmental dystonia: 5-year follow-up of a randomised trial.</a> The Lancet Neurology. 11 (12), 1029-1038 (2012).</li>
<li>Nguyen, J. -P., Nizard, J., Keravel, Y., Lefaucheur, J. -P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Invasive+brain+stimulation+for+the+treatment+of+neuropathic+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Neurology%22%5BJournal%5D)">Invasive brain stimulation for the treatment of neuropathic pain.</a> Nature Reviews Neurology. 7 (12), 699-709 (2011).</li>
<li>Kohl, S., Schönherr, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+for+treatment-refractory+obsessive+compulsive+disorder%3A+a+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+psychiatry%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation for treatment-refractory obsessive compulsive disorder: a systematic review.</a> BMC psychiatry. 14, 214(2014).</li>
<li>Schlaepfer, T. E., Bewernick, B. H., Kayser, S., Mädler, B., Coenen, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+Effects+of+Deep+Brain+Stimulation+for+Treatment-Resistant+Major+Depression%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Rapid Effects of Deep Brain Stimulation for Treatment-Resistant Major Depression.</a> Biological Psychiatry. 73 (12), 1204-1212 (2013).</li>
<li>Fisher, R., Salanova, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+stimulation+of+the+anterior+nucleus+of+thalamus+for+treatment+of+refractory+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Electrical stimulation of the anterior nucleus of thalamus for treatment of refractory epilepsy.</a> Epilepsia. 51 (5), 899-908 (2010).</li>
<li>DeGiorgio, C., Heck, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vagus+nerve+stimulation+for+epilepsy%3A+Randomized+comparison+of+three+stimulation+paradigms%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Vagus nerve stimulation for epilepsy: Randomized comparison of three stimulation paradigms.</a> Neurology. 65 (2), 317-319 (2005).</li>
<li>Callaghan, E. L., McBryde, F. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+Brain+Stimulation+for+the+Treatment+of+Resistant+Hypertension%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Hypertension+Reports%22%5BJournal%5D)">Deep Brain Stimulation for the Treatment of Resistant Hypertension.</a> Current Hypertension Reports. 16 (11), 1-10 (2014).</li>
<li>Green, A. L. M. R. C. S., Wang, S., Owen, S. L. F., Paterson, D. J. D. P., Stein, J. F. D., Aziz, T. Z. D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+the+Heart+Via+the+Brain%3A+A+Potential+New+Therapy+for+Orthostatic+Hypotension.+%5BMiscellaneous+Article%5D%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery+June+2006%22%5BJournal%5D)">Controlling the Heart Via the Brain: A Potential New Therapy for Orthostatic Hypotension. [Miscellaneous Article].</a> Neurosurgery June 2006. 58 (6), 1176-1183 (2006).</li>
<li>Chang, J. -Y., Shi, L. -H., Luo, F., Zhang, W. -M., Woodward, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+the+neural+mechanisms+of+deep+brain+stimulation+in+rodent+models+of+Parkinson%E2%80%99s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%2C+%26+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">Studies of the neural mechanisms of deep brain stimulation in rodent models of Parkinson’s disease.</a> Neuroscience, & Biobehavioral Reviews. 32 (3), 352-366 (2008).</li>
<li>Hardman, C. D., Henderson, J. M., Finkelstein, D. I., Horne, M. K., Paxinos, G., Halliday, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+basal+ganglia+in+rats%2C+marmosets%2C+macaques%2C+baboons%2C+and+humans%3A+Volume+and+neuronal+number+for+the+output%2C+internal+relay%2C+and+striatal+modulating+nuclei%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Comparative+Neurology%22%5BJournal%5D)">Comparison of the basal ganglia in rats, marmosets, macaques, baboons, and humans: Volume and neuronal number for the output, internal relay, and striatal modulating nuclei.</a> The Journal of Comparative Neurology. 445 (3), 238-255 (2002).</li>
<li>Paxinos, G., Watson, C. H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+G+%22The+rat+brain+in+stereotaxic+coordinates%22">The rat brain in stereotaxic coordinates</a>. , Academic Press Elsevier. Amsterdam. (2007).</li>
<li>Dirnagl, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bench+to+bedside%3A+the+quest+for+quality+in+experimental+stroke+research%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cerebral+Blood+Flow%2C+%26+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Bench to bedside: the quest for quality in experimental stroke research.</a> Journal of Cerebral Blood Flow, & Metabolism. 26 (12), 1465-1478 (2006).</li>
<li>Maesawa, S., Kaneoke, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus+in+hemiparkinsonian+rats%3A+neuroprotection+of+dopaminergic+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Long-term stimulation of the subthalamic nucleus in hemiparkinsonian rats: neuroprotection of dopaminergic neurons.</a> Journal of Neurosurgery. 100 (4), 679-687 (2004).</li>
<li>Spieles-Engemann, A. L., Behbehani, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulation+of+the+rat+subthalamic+nucleus+is+neuroprotective+following+significant+nigral+dopamine+neuron+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiology+of+disease%22%5BJournal%5D)">Stimulation of the rat subthalamic nucleus is neuroprotective following significant nigral dopamine neuron loss.</a> Neurobiology of disease. 39 (1), 105-115 (2010).</li>
<li>Agnew, W. F., Yuen, T. G. H., McCreery, D. B., Bullara, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Histopathologic+evaluation+of+prolonged+intracortical+electrical+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Histopathologic evaluation of prolonged intracortical electrical stimulation.</a> Experimental Neurology. 92 (1), 162-185 (1986).</li>
<li>Harnack, D., Winter, C., Meissner, W., Reum, T., Kupsch, A., Morgenstern, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+electrode+material%2C+charge+density+and+stimulation+duration+on+the+safety+of+high-frequency+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">The effects of electrode material, charge density and stimulation duration on the safety of high-frequency stimulation of the subthalamic nucleus in rats.</a> Journal of Neuroscience Methods. 138 (1-2), 207-216 (2004).</li>
<li>Groothuis, J., Ramsey, N. F., Ramakers, G. M. J., van der Plasse, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+Challenges+for+Intracortical+Electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimulation%22%5BJournal%5D)">Physiological Challenges for Intracortical Electrodes.</a> Brain Stimulation. 7 (1), 1-6 (2014).</li>
<li>Li, Q., Ke, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapeutic+Deep+Brain+Stimulation+in+Parkinsonian+Rats+Directly+Influences+Motor+Cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Therapeutic Deep Brain Stimulation in Parkinsonian Rats Directly Influences Motor Cortex.</a> Neuron. 76 (5), 1030-1041 (2012).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

<html> Deze studie geeft een stap-voor-stap reeks instructies voor het implanteren van een chronische monopolaire elektrode in de STN ratten. Hoewel wolfraamelektroden met lage impedantie wordt vaak gebruikt voor DBS 18,19, een monopolaire elektrode van platina / iridium (Pt / Ir) werd gebruikt die een impedantie van ongeveer 1 MQ hadden. Pt / Ir-elektroden worden ook gebruikt bij patiënten met de ziekte van Parkinson vanwege hun gunstige eigenschappen: ze aantonen erosie minimaal 20 en produceren g...

Diepe hersenstimulatie (DBS) een behandeling op basis van de afgifte van elektrische impulsen via geïmplanteerde elektroden specifieke hersenstructuren, zoals de interne globus pallidus 1, de nucleus subthalamicus (STN) 2 - 4 of ventrale tussenliggende thalamus 5. In de laatste twee decennia is deze behandeling is vastgesteld als een krachtig therapeutisch middel voor de ziekte van Parkinson 1 - 4, dystonie 6 en tremor 7, en wordt ook gebruikt om chronische pijn 7, psychiatrische stoornissen (moduleren ie, obsessieve-compulsieve stoornis 8, zware depressie 9) of hardnekkige epilepsie 10,11. Bovendien DBS zou in de toekomst, wordt een behandelingsoptie voor vuurvaste arteriële hypertensie of orthostatische hypotensie 12 13. De fysiologische mechanismen die ten grondslag liggen aan de gevolgenvan DBS blijven slecht begrepen. Studies bij verdoofde knaagdieren hebben inzicht gegeven in de neurale reacties op hoogfrequente stimulatie na te bootsen die klinisch toegepast DBS 14. Echter, deze studies niet alleen verlies behavioral bevestiging van de DBS effect, maar ook leiden tot aanzienlijke variabiliteit naargelang de stimulatieparameters toegepaste 14. Om de gedragseffecten en de onderliggende mechanismen van DBS in de bewuste knaagdieren meer bondig onderzoeken, wordt een stimulatie set-up nodig die specifieke eisen voldoet. DBS wordt meestal gebruikt als langdurige therapie (bijvoorbeeld de ziekte van Parkinson, chronische pijn). Aldus zullen stimuleren opstelling in knaagdieren worden ontworpen dat het apparaat bestaat uit een elektrode met een plug, en een draad van de kabel met een externe stimulator; en dit apparaat moet lichtgewicht maar onbreekbaar wanneer bevestigd op de schedel. Bovendien bewegingsvrijheid is onmisbaar voor ratten tijdens stimulatie over een langere periode. Het doel structuren van DBS zijn klein; bijvoorbeeld de STN bij ratten heeft een lengte van 1,2 mm en een volume van 0,8 mm 3,15. Daarom moeten de elektroden zodanig zijn uitgevoerd dat de kern niet laesie tijdens het inbrengen en richten behoefte om precies te zijn. Aangezien de meeste DBS studies bij knaagdieren landmark gebaseerde stereotactische inbrengen van de elektrode naar de beoogde structuur gebruikt, kan het foutenpercentage relatief hoog zijn, zelfs bij gebruik van de coördinaten volgens Paxinos en Watson 16. Dit resulteert in een groter aantal dieren nodig zijn om een ​​statistisch betekenisvolle resultaten te bereiken. In het onderhavige onderzoek een elektrode implantatie techniek geïntroduceerd, dat de STN met hoge nauwkeurigheid richt via een microregistratie systeem bevordert tegelijk de elektrode. Daarnaast wordt een stimuleringssysteem geleverd dat niet alleen laten een hoge mate van mobiliteit van de gestimuleerde dier maar garandeert ook continu stimulatiop via veilige fixatie van de stimulatie draad (die wordt beschermd door een roestvrij stalen veer) op de kop van de rat.

<table><tbody><tr><td>Pt/Ir elektrode</td><td>FHC Inc.</td><td>UE</td><td>Op maat gemaakt: Specificatie: UEPSEGSECN1M</td></tr><tr><td>Plugs</td><td>GT Labortechnik (Arnstein/Germany)</td><td></td><td>Op maat gemaakt</td></tr><tr><td>Pin header</td><td>DISTRELEC</td><td>143-95-324</td><td>enkelrijig, 90&deg; 1x3 datamate, Type M80-8420342</td></tr><tr><td>Socket</td><td>DISTRELEC</td><td>143-95-621</td><td>enkelrijig, recht 2 mm pool nr. 1 x 3 datamate, Type M80-8400342</td></tr><tr><td>Roestvrijstalen veer</td><td>Plastics ONE</td><td>SS0102</td><td>Onderdeelnummer: .120 X.156 Spring ID (mm): 3,0&nbsp; Spring OD (mm): 4,0</td></tr><tr><td>Tandartsencement/Paladur</td><td>Heraeus Kulzer</td><td>64707938</td><td>Vloeibaar, 500 ml</td></tr><tr><td>Tandartsencement/Paladur</td><td>Heraeus Kulzer</td><td>64707954</td><td>Poeder, roze, 500 g</td></tr><tr><td>Hoofdverschroeving</td><td>Hummer &amp; Reiss</td><td>V2ADIN84 M1.6x3</td><td></td></tr><tr><td>Jodosept PVP</td><td>Vetoquinol</td><td></td><td>435678/E04</td></tr><tr><td>Mepivacaine 1%</td><td>AstraZeneca</td><td></td><td>PZN03338515</td></tr><tr><td>Epinefrine</td><td>Sanofi-Aventis</td><td></td><td>PZN00176118</td></tr><tr><td>Tramadolhydrochloride</td><td>Rotexmedica</td><td></td><td>38449.00.00</td></tr></tbody></table>

micro-elektrode begeleide implantatie van elektroden in de nucleus subthalamicus van rats naar lange termijn deep brain stimulation

Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation

Diepe hersenstimulatie (DBS) is een veel gebruikte en effectieve therapie voor verschillende neurologische aandoeningen zoals idiopathische ziekte van Parkinson, dystonie of tremor. DBS is gebaseerd op de afgifte van elektrische stimuli specifieke diepe anatomische structuren van het centrale zenuwstelsel. Echter, de mechanismen die ten grondslag liggen aan het effect van DBS blijft raadselachtig. Dit heeft geleid tot een interesse in het onderzoeken van het effect van DBS in diermodellen, met name bij ratten. Omdat DBS is een langdurige behandeling, moet het onderzoek worden toegespitst op moleculair-genetische veranderingen van neurale circuits die enkele weken optreden na DBS. Langdurig DBS bij ratten is een uitdaging omdat de ratten bewegen in de kooi, die problemen houden in plaats van de draad die van de kop van het dier op de stimulator veroorzaakt. Voorts doelstructuren voor stimulatie in de rattenhersenen zijn klein en daarom elektroden moeilijk kan worden geplaatst op de gewenste positie. Dus een set-up voor een langdurige stimulatie ratten gebruikt platinum / iridium elektroden een impedantie van ongeveer 1 MQ ontwikkeld voor deze studie. Een elektrode met deze specificaties maakt niet alleen voldoende stimulatie ook de opname van diepe hersenstructuren het doelgebied DBS identificeren. In onze set-up, een elektrode met een stekker voor de draad was ingebed in de tandheelkundige cement met vier verankering schroeven bevestigd op de schedel. De draad van de stekker in de stimulator werd beschermd door een roestvrij stalen veer. Een draaibaar is verbonden met het circuit te voorkomen dat de kabel verward raakt. Kortom, deze stimulatie opstelling biedt een hoge mate van mobiliteit van de rat en maakt de kop stekker, alsmede de draadverbinding tussen de plug en de stimulator, om langdurige sterkte behouden.

Het implanteren van een elektrode in de STN van een rat met een opnamesysteem - zoals hier weergegeven - is een doeltreffende en nauwkeurige wijze van DBS dat ongeveer 1 uur per dier neemt. Dit model is een vrij kleine ingreep: van de 10 ratten onderworpen aan een operatie, de ingreep overleefd. Vierentwintig uur na interventie van de staat van elke rat werd gecontroleerd en geen dierlijke bereikt meer dan 1 op de 3 punten op basis van de ernst code. Gedurende de periode van voortdurende stimulatie (14 dagen, 24 uur per...

Er wordt een methode beschreven voor het implanteren van elektroden in de subthalamische nucleus (STN) van ratten. Betere lokalisatie van de STN werd bereikt door het gebruik van een micro-opnamesysteem. Verder wordt een stimulatie-opstelling gepresenteerd die wordt gekenmerkt door langdurige verbindingen tussen het hoofd van het dier en de stimulator.

Micro-elektrode Begeleide Implantatie van elektroden in de nucleus subthalamicus van Rats naar Lange termijn Deep Brain Stimulation

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, ...

Het algemene doel van deze procedure is het uitvoeren van een op registratie gebaseerde implantatie van micro-elektroden in de nucleus subthalamicus van ratten, gevolgd door een langdurige stimulatie van deze nucleus. Dit wordt bereikt door eerst een elektrodegat door de blootgestelde schedel te boren. De tweede stap is het voortbewegen van de elektrode door het elektrodegat in de hersenen, terwijl gelijktijdig de elektrische activiteit in verschillende hersengebieden wordt geregistreerd totdat de specifieke activiteit van de STN detecteerbaar is.Vervolgens wordt de elektrode gefixeerd door tandheelkundig cement rond de elektrodeschacht aan te brengen, en wordt de hoofdaansluiting aan de elektrodepin bevestigd. De laatste stap is het fixeren van de aansluiting met tandheelkundig cement en het verbinden hiervan met de draad die naar de stimulator leidt. Ten slotte wordt het geoogste brein gesneden in plakjes van acht micron dik en gekleurd met hematoxyline en eosine om aan te tonen dat de punt van de elektrode in de nucleus subthalamicus is geplaatst.Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals blinde elektrode-implantatie, is dat implantatie van micro-elektroden onder begeleiding van registraties de targeting van de nucleus subthalamicus met hoge nauwkeurigheid verbetert. Dierproeven werden goedgekeurd door de Universiteit van Burg en de wettelijke overheidsinstanties en werden uitgevoerd volgens de aanbevelingen voor onderzoek in experimentele beroestudies en de huidige rapportage van dieronderzoek bij in vivo experimenten. De richtlijnen beginnen met het anesthetiseren van de rat in een inductiekamer met lucht die wordt toegediend bij 2 liters per minuut en isofluorine bij 3,5%. Verwijder de rat uit de inductiekamer en scheer het gebied tussen de oren en de ogen. Gebruik een wattenstaafje gedrenkt in antiseptische oplossing om het gescherde gebied af te nemen.Om loszittende haren te verwijderen, schakelt u de luchtstroom naar de neuskegel en stelt u de anesthesie in op 2,5% isofluraan, toegediend met een debiet van één liter per minuut. Positioneer de rat op de neuskegel en plaats deze in het stereotaxische frame. Controleer de diepte van de anesthesie door in het interdigitale gebied te knijpen.Als de rat adequaat is geanestheseerd, zijn de defensieve reflexen opgeheven. Breng veterinaire zalf aan op de ogen om uitdroging tijdens de anesthesie te voorkomen. Monitor en handhaaf de lichaamstemperatuur van de rat op 37 °C.Injecteer 0,2 milliliters mepivacaïne subcutaan in het midden van het geschoren gebied om het chirurgische gebied te anesthetiseren, waarbij vanaf dit punt steriliteit wordt gewaarborgd. Gebruik een scalpel om een mediane incisie te maken die begint tussen de oren en zich ongeveer twee centimeter naar voren uitstrekt. Zorg ervoor dat ook het periosteum wordt ingesneden en leg vervolgens de schedel vrij met vier klemmen.Gebruik een wattenstaafje om het periosteum voorzichtig te verwijderen totdat de coronale en sagittale suturen blootliggen. Stelp eventueel bloed met watten. Bevestig een naald aan een sondehouder en markeer vervolgens de punt van de naald met een zwarte viltstift.Gebruik de anterieur-posterieure, middenlijn-laterale en dorso-ventrale stelschroeven. Positioneer de punt van de naald direct boven bgma. Noteer de aflezingen van de AP- en ML-venierschaal.Trek 3,6 millimeter af van de AP-meting en 2,5 millimeter van de ML-meting voor de implantatie van de elektrode in de rechter STN. Breng de punt van de naald naar het oppervlak van de schedel om de injectieplaats te markeren met de inkt van de viltstift, en klem de tandartsboor vast in de grote sondehouder van het stereotaxische instrument. Beweeg de tandartsboor naar het gemarkeerde punt op de schedel en boor, terwijl u door de microscoop kijkt, een gat van ongeveer één millimeter diameter door de schedel totdat de dura zichtbaar is.Dit is het gat voor de elektrode. Trek de dura terug met behulp van microdissectiepincetten of een steriele naald, aangezien de dura stevig genoeg is om de punt van de elektrode te beschadigen. Boor met de tandartsboor een gat in elke frontale squama en in de pariëtale squama tegenover het gat voor de elektrode.Boor vervolgens een gat in elke inter pariëtale squama. Draai in elk van de vijf gaten een botschroef. Vermijd het te diep indraaien van de schroeven, omdat dit druk op de hersenen kan uitoefenen.Het aantal slagen is afhankelijk van de spoed van de schroef. Hier worden twee tot drie slagen per schroef gebruikt. Koppel de probehouder los van het stereotaxische instrument en klem de probehouder met de elektrode in de micromanipulator.Verschuif de probehouder met de elektrode met behulp van de AP-, ML- en DV-stelschroeven totdat de punt Breg ma bijna raakt. Noteer de aflezingen van de AP-, ML- en DV-vernier schaal bij breg ma. Til de elektrode vervolgens enkele millimeters op om te voorkomen dat de elektrode tijdens het bewegen over de schedel schuurt.Om de coördinaten van de positie te bepalen waar de elektrode in het gat moet worden ingebracht, telt u 3,6 millimeters op bij de AP-meting en 2,5 millimeters bij de ML-meting. Verplaats de elektrode naar de berekende positie met behulp van de AP- en ML-aandrijfschroeven. Op dit punt moet de elektrodepunt zich direct boven het geboorde elektrodegat bevinden.Laat vervolgens, terwijl u door de microscoop kijkt, de elektrode zakken tot het niveau van de dura. Noteer dit als nul in de DV-richting. Voer daarna de punt van de elektrode voorzichtig in de hersenen in.Verbind terwijl u door de microscoop kijkt de elektrodepen met de connector van het registratiesysteem. Aard het stereotaxische instrument met de tegenpool van de ruimte. Plaats vervolgens een kooi van Faraday over de rat in het stereotaxische instrument in plaats van een kooi van Faraday.U kunt ook aluminiumfolie gebruiken zoals hier getoond, aangezien het effect hetzelfde is als dat van een kooi van Faraday. Start het registratiesysteem indien beschikbaar. Gebruik een luidspreker om een akoestisch signaal van ontladingen van enkelvoudige eenheden te verkrijgen terwijl de elektrode wordt voortbewogen.Voer de elektrode langzaam in het brein in, terwijl de elektrische activiteit tijdens het voortschrijden van de elektrode wordt geregistreerd. Verminder tijdens de registratie de anesthesie zoveel mogelijk naar 0,8 tot 1%, aangezien minder geanestheseerde dieren een duidelijkere elektrische hersenactiviteit vertonen. De specifieke elektrische activiteit van de STN is gewoonlijk detecteerbaar op een diepte van tussen de 7,5 en 8,1 millimeters vanaf de dura.De typische activiteit van neuronen in de STN wordt gekenmerkt door een onregelig vuurpatroon en een hoge vuursnelheid. Veeg nu al het bloed of cerebrospinale vloeistof weg dat aan het oppervlak van de schedel is vrijgekomen bij het inbrengen van de elektrode, meng vervolgens een kleine hoeveelheid tandheelkundig cement en gebruik een kleine spatel om dit rond de elektrode en rond vier van de vijf schroeven aan te brengen. Wanneer het tandheelkundige cement is uitgehard, koppelt u de elektrodepen los van de elektrodehouder en de connector van het registratiesysteem.Draai vervolgens de vijfde schroef los die niet met tandheelkundig cement was vastgezet. Plaats de stekker op de elektrodepen en bevestig de aardingsdraad van de stekker met de vierde schroef. Breng tandheelkundig cement aan rond de stekker zodra het cement dikker wordt.Vorm het rond de plug om een kapje te creëren. Vermijd scherpe randen van het tandcement die het dier kunnen verwonden en verwijder deze tijdens het uitharden. Debrideer de wondranden en sluit deze met een hechting achter het kapje en desinfecteer de wondranden aan de voorzijde.Verbind de hoofdaansluiting met de draad die op een swivel is bevestigd. Verwijder vervolgens de rat uit het stereotaxische instrument en dien de juiste postoperatieve analgesie toe: 12,5 milligram per kilogram.Hier wordt tramadol gebruikt. Plaats de rat in een schone kooi met thermische ondersteuning en bevestig het swivel aan deze kooi. Observeer het herstel van het dier.Deze afbeelding toont een acht micron dikke sectie gekleurd met hematoxyline en eosine van een dier dat 14 dagen na implantatie en continue stimulatie is opgeofferd om de positie te visualiseren waar de tip van de elektrode was geplaatst. Een doorgetrokken lijn omringt de STN. Er is een kleine laesie zichtbaar op de plek waar de elektrodetip zich bevond gedurende een stimulatieperiode van 14 dagen.Het is opmerkelijk dat er geen penetratiekanal van de elektrode zichtbaar is, wat erop wijst dat de elektrode het omliggende weefsel niet verstoort. Deze afbeelding toont dezelfde regio bij een hogere vergroting. Een klein aantal inflammatoire cellen werd gedetecteerd rond de laesie als gevolg van de reactie van het hersenweefsel op de elektrodetip.Zodra men deze techniek beheerst, kan deze in een uur en een kwart worden voltooid mits deze correct wordt uitgevoerd.

microelectrode-guided-implantation-electrodes-into-subthalamic

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Source: Batra, V., et al. A General Method for Evaluating Deep Brain Stimulation Effects on Intravenous Methamphetamine Self-Administration. J. Vis. Exp. (2016).This video demonstrates a rat model of drug addiction in which the animal self-administers intravenous methamphetamine by pressing a lever, leading to compulsive drug-seeking behavior driven by dopamine release in the nucleus accumbens. To counteract this, the rat undergoes deep brain stimulation (DBS) via an implanted bipolar...

Deep Brain Stimulation as a Treatment for Drug Addiction in a Rat Model

Source: Selvakumar, T., et al., Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus. J. Vis. Exp. (2015)This video demonstrates the procedure for implanting electrodes into the rat brain to apply deep brain stimulation (DBS), which modulates neuronal activity and enhances communication with the hippocampus, supporting neuronal survival and neurogenesis.

Effects of Deep Brain Stimulation on Hippocampal Neuronal Activity in a Rat Model

The video demonstrates a procedure for implanting a wireless bidirectional multichannel electrode unit into a rat brain to record and stimulate multichannel neural networks.

Implanting a Wireless Bidirectional Microelectrode System in a Rat Brain

The video demonstrates a procedure for implanting an electrode into the subthalamic nucleus of a rat to deliver electrical stimuli.

Implanting an Electrode into the Subthalamic Nucleus of a Rat

Dit protocol beschrijft een standaard methode voor gelijktijdige functionele magnetische resonantie imaging en diepe hersenstimulatie bij de knaagdieren. Het gecombineerde gebruik van deze experimentele instrumenten maakt de exploratie van wereldwijde downstream activiteit in antwoord op elektrische stimulatie vrijwel elk doel hersenen.

Deep Brain Stimulation met gelijktijdige fMRI in Knaagdieren

Het mechanisme dat ten grondslag ligt aan de therapeutische effecten van diepe hersenstimulatie (DBS) chirurgie moet onderzocht worden. De methoden die in dit manuscript worden gepresenteerd, beschrijven een experimentele benadering om de cellulaire gebeurtenissen geactiveerd door DBS te onderzoeken door de genexpressieprofiel van kandidaatgenen te analyseren die neurogenese na DBS-chirurgie kunnen bevorderen.

Analyse van genexpressie Veranderingen in het Rat Hippocampus Na Deep Brain Stimulation van de Anterior Thalamic Nucleus

Dit artikel beschrijft de toediening van intracraniale elektrische stimulatie die tijdelijk en ruimtelijk gescheiden is van de omgeving waar drugs worden gebruikt, voor de behandeling van IV-methamfetamineverslaving.

Een algemene methode voor het evalueren van Deep Brain Stimulation Effecten op Intraveneuze Methamfetamine Self-Administration

Dit gedetailleerde protocol beschrijft transcraniale stimulatie de plaatsing van de elektroden op het bot temporale te onderzoeken van de effecten op korte en lange termijn van de elektrische stimulatie transcranial in ratten vrij te verplaatsen.

Chronische Transcraniële elektrische stimulatie en Intracortical opname in ratten

Dit protocol laat zien hoe u een betrouwbare HFS-methode in muizen. Neuronen in de hippocampal getand gyrus zijn elektrisch gestimuleerd door HFS direct en niet indirect in vivo. Neuronale activiteit en moleculaire signalering zijn onderzocht door c-fos en Notch1 immunefluorescentie kleuring, respectievelijk; neurogenese wordt gekwantificeerd door bromodeoxyuridine labeling assay.

Een invasieve methode voor de activatie van de muis getand Gyrus door hoogfrequente stimulatie

Hier presenteren we een methode voor de prestatie- en veiligheidsbeoordeling op lange termijn van zachte subdurale elektrode-arrays in een minivarkensmodel, waarbij chirurgische methoden en hulpmiddelen, postoperatieve magnetische resonantiebeeldvorming, elektrofysiologie van de auditieve cortex, elektrochemische eigenschappen van het implantaat en postmortale immunochemie worden beschreven.

Subdurale zachte elektrocorticografie (ECoG) array-implantatie en langdurige corticale opname bij minivarkens

Leer micro-elektrode begeleide implantatie van elektroden in de nucleus subthalamicus van ratten voor langdurige deep brain stimulation. Deze methode verbetert de nauwkeurigheid van elektrodeplaatsing aanzienlijk.

Micro-elektrode Begeleide Implantatie van elektroden in de nucleus subthalamicus van Rats naar Lange termijn Deep Brain Stimulation (Video) | JoVE Journal

Micro-elektrode Begeleide Implantatie van elektroden in de nucleus subthalamicus van Rats naar Lange termijn Deep Brain Stimulation

Meer video's verkennen