Stymulacja prądem stałym i wieloelektrodowa rejestracja aktywności podobnej do napadów w przygotowaniu do wycinka mózgu myszy

Summary

Badania wykazały, że katodowa przezczaszkowa stymulacja prądem stałym może powodować efekt tłumiący napady oporne na leki. W tym badaniu opracowano konfigurację eksperymentalną in vitro, w której oceniano stymulację prądem stałym i rejestrację wieloelektrodową aktywności podobnej do napadu w przygotowaniu wycinków mózgu myszy. Ocenie poddano parametry stymulacji prądem stałym.

Abstract

Katodowa przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) wywołuje działanie tłumiące napady oporne na leki. Aby wykonać skuteczne działania, parametry stymulacji (np. orientacja, natężenie pola i czas trwania stymulacji) muszą być zbadane w preparatach do wycinków mózgu myszy. Możliwe jest przetestowanie i ułożenie orientacji elektrody względem położenia wycinka mózgu myszy. Obecna metoda zachowuje szlak wzgórzowo-korzeniowy w celu oceny wpływu DCS na aktywność podobną do napadów w przedniej części kory obręczy. Wyniki nagrań z matrycy wielokanałowej wykazały, że katodowy DCS istotnie zmniejszył amplitudę reakcji wywołanych stymulacją i czas trwania aktywności podobnej do napadów 4-aminopirydyny i bicukuliny. Badanie to wykazało również, że katodowe zastosowanie DCS po 15 minutach spowodowało długotrwałą depresję w szlaku wzgórzowo-obręczowym. W niniejszym badaniu zbadano wpływ DCS na plastyczność synaptyczną talamocingulatu i ostre działania podobne do napadów. Obecna procedura może testować optymalne parametry stymulacji, w tym orientację, natężenie pola i czas trwania stymulacji w mysim modelu in vitro. Metoda może również ocenić wpływ DCS na aktywność podobną do napadów korowych zarówno na poziomie komórkowym, jak i sieciowym.

Introduction

Padaczka jest powszechnym zaburzeniem neurologicznym. Trzydzieści procent pacjentów z padaczką cierpi na napady lekooporne¹. Przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS) zapewnia nieinwazyjne podejście do kontrolowania lub zmiany aktywności sieci w dużych obszarach mózgu, takich jak napady padaczkowe. Badania kliniczne wykazały, że tDCS skutecznie leczy trudne do opanowania napady^{padaczkowe 2} i może wywierać zarówno krótko-, jak i długoterminowe działanie supresyjne na napady^3-5. Jednak mechanizm terapeutyczny działania tDCS jest nadal niejasny. Przedstawiony model wycinka mózgu jest metodą in vitro mającą na celu zbadanie, ....

Protocol

Procedury, które dotyczą zwierząt, zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Wykorzystania Zwierząt, Academia Sinica, Taipei, Tajwan.

1. Przygotowanie eksperymentalnego roztworu i sprzętu do zapisu w matrycy wieloelektrodowej

1. Przygotować sztuczny płyn mózgowo-rdzeniowy (aCSF; 124 mM NaCl, 4,4 mM KCl, 1 mM NaH₂PO₃, 2 mM MgSO₄, 2 mM CaCl₂, 25 mM NaHCO₃ i 10 mM glukozy, pęcherzykowy z 95% O₂ i 5% CO_{2 ).}
2. Użyj dwóch typów sond MEA: 6 x 10 płaskich MEA i 8 x 8 MEA. Pierwsza sonda obejmuje obszar obejmujący korę,....

Results

Przygotowanie warstwy wzgórza i konfiguracji systemu rejestracji MEA

Wycinek MT-ACC od myszy to specjalny preparat do krojenia, który pozwala na badanie właściwości elektrofizjologicznych szlaku wzgórza. Rysunek 1A przedstawia sposób, w jaki przygotowano wycinek MT-ACC. Mózg myszy został szybko usunięty i przechowywany w chłodnym, natlenionym aCSF (ryc. 1A, a, b). Aby ujawnić anatomię podkorową,.......

Discussion

W niniejszym badaniu zbadano wpływ czasu trwania i orientacji DCS na aktywność podobną do napadu ACC. Aby uzyskać stabilne dane w wycinkach mózgu myszy, kluczowe jest zachowanie integralności szlaku MT-ACC i uniknięcie jego uszkodzenia, zwłaszcza etapy, w których wykonuje się dwa kątowe nacięcia brzuszne i grzbietowe cięcie kory. Co więcej, czas przygotowania wycinka mózgu może również wpływać na aktywność wycinka mózgu, który powinien być jak najkrótszym czasem, aby mózg był świeży i silny. Poprzednie badanie wykazało, .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
< silny> znieczulający: < / silny>
Isoflurane	Halocarbon Products Corporation	NDC 12164-002-25	4%
Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Uwagi
aCSF (razem:1 L):
D(+)-Glukoza	MERCK	1.08337.1000	10 mM
Wodorowęglan sodu	MERCK	1.06329.0500	25 mM
Chlorek sodu	MERCK	1.06404.1000	124 mM
(+)-L-askorbinian sodu, >=98%	SIGMA	A4034-100G	0,15 g/2 c.c
Siarczan magnezu, bezwodny, ReagentPlus	SIGMA	M7506-500G	2 mM
Chlorek wapnia dwuwodny	MERCK	1.02382.1000	2 mM
Diwodorofosforan sodu monohydrat	MERCK	1.06346.1000	1 mM
Chlorek potasu	May & Baker LTD Dagenham England	MS 7616	4,4 mM
Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Uwagi
Drugs:
(+)-Bicuculline	TOCRIS	0130	5 µ M w aCSF
4-aminopirydyna	TOCRIS	0940	250 &mikro; M w CSF
Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Brain slice Przygotowanie:
Vibratome	Vibratome	Series 1000	Blok krojenie na 500 i mikro; m grube plastry
Nazwa<	silny>Firma	Numer katalogowy	Komentarze
System MEA:
Sondy wieloelektrodowe (MEA): 6 x 10 płaskie MEA	Multi Channel Systems	60MEA500/30iR-Ti-pr MEAS 6x10	średnica elektrody, 30 i mikro; m; rozstaw elektrod, 500 i mikro; m; impedancja, 50 kΩ przy 200 Hz
Sondy wieloelektrodowe (MEA): 8 x 8 MEA	Ayanda Biosystems	60MEA200/10iR-Ti-pr MEAS 8x8	elektroda piramidalna; średnica, 40 &mikro; m; Wysokość końcówki, 50 i mikro; m; rozstaw elektrod, 200 i mikro; m; impedancja, 1,000 kΩ przy 200 Hz
Zastosowano 60-kanałowy wzmacniacz z filtrem pasmowo-przepustowym ustawionym w zakresie od 0,1 Hz do 3 kHz przy 1 200-krotnym wzmocnieniu	Systemy wielokanałowe	Oprogramowanie MEA-1060-BC
MC Rack z częstotliwością próbkowania 10 KHz	Systemy		Oprogramowanie do zbierania danych i rejestracji
sterowania generatorem impulsów	Systemy wielokanałowe	STG 1002
Zestawy kotew warstwowych i dociski	Warner Instruments	SHD-26H/10; WI64-0250
Pompa perystaltyczna-minipuls3	Szybkość perfuzji	Gilsom	MINIPULS3
Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
System stymulacji:
Izolowany stymulator	Systemy AM	Model 2100	intensywność ± 350 μ A , czas trwania 200 μ sec
Elektroda wolframowa	AM Systems	575300	umieszczona we wzgórzu