Влияние глубокой стимуляции мозга на активность нейронов гиппокампа на модели крысы

Аннотация

Источник: 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)

В этом видео показана процедура имплантации электродов в мозг крысы для применения глубокой стимуляции мозга (DBS), которая модулирует активность нейронов и улучшает связь с гиппокампом, поддерживая выживание нейронов и нейрогенез.

Протокол

Все процедуры, связанные с животными моделями, были рассмотрены местным институциональным комитетом по уходу за животными и ветеринарным советом JoVE.

1. Глубокая стимуляция мозга (DBS):

1. Введите смесь кетамина/ксилазина внутрибрюшинно животному и подтвердите, что оно достигло хирургической плоскости анестезии (проверяя рефлекс пальцев ног, частоту дыхания, глубину и регулярность дыхания). Удалите волосы с области кожи головы, на которой будет сделан надрез, и продезинфицируйте кожу головы с помощью трех чередующихся скрабов, каждый из которых содержит бетадин и либо спирт, либо стерильный физиологический раствор. Закрепите и расположите животное на стереотаксической раме.
2. Используйте циркуляционные прокладки с теплой водой, чтобы поддерживать температуру тела животного на оптимальном уровне. Нанесите смазку для глаз, чтобы защитить глаза животного от пересушивания.
3. Используйте следующие стереотаксические координаты для нацеливания на ATN (переднее ядро таламуса): переднезаднее -1,6 мм, медиолатеральное 1,5 мм и дорсовентральное 5,2 мм. Сделайте разрез на коже головы сагиттально, чтобы показать череп. С помощью пары ретракторов закрепите надрезанную кожу головы, чтобы обнажить череп. Используйте стерильный физиологический раствор для промывания разреза. Если разрез слишком влажный, используйте стерильные ватные тампоны, чтобы высушить его. Найдите брегму и отметьте ее черным маркером. Чтобы определить положение отверстий заусенца, сделайте еще две отметки примерно на 1,5 мм медиолатерально с обеих сторон от сагиттального шва и на 1,6 мм позади коронарного шва.
4. Используйте ручную дрель, чтобы сделать отверстия для заусенцев. Убедитесь, что кончик отверстия для заусенцев стерилен, простерилизовав его этанолом. Во время сверления держите сверло под углом около 45° к поверхности черепа. Часто переключайтесь между двумя отверстиями для заусенцев, чтобы избежать чрезмерного нагрева в месте расположения отверстия для заусенцев.
5. Продолжайте сверлить до тех пор, пока твердая мозговая оболочка не обнажится. С помощью иглы с согнутым кончиком, напоминающим букву «L», удалите все сломанные куски кости, которые будут препятствовать введению электрода. Будьте осторожны, чтобы не повредить нижележащую твердую мозговую оболочку и/или мозговую ткань при удалении костных фрагментов с помощью изогнутой иглы.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Также можно использовать тупую иглу или тонкие тупые щипцы.
6. Закрепите узел с двумя электродами на вращающейся рукоятке стереотаксической рамы и зафиксируйте ручку под углом 90°. Используя настройки в стереотаксической рамке, расположите левый электрод точно над брегмой.
7. Используя стереотаксические регулировки для медиолатерального позиционирования, точно переместите левый электрод на 1,5 мм влево от брегмы, чтобы теперь были два электрода, идеально выровненные вдоль коронального шва, но расположенные на расстоянии 1,5 мм медиолатерально от брегмы.
8. С помощью переднезадней стереотаксической регулировки переместите электроды на 1,6 мм кзади к коронарному шву.
9. Используйте дорсовентральную регулировку для опускания электродов, чтобы сначала проверить, были ли отверстия для заусенцев сделаны в правильном месте, чтобы электроды можно было легко вставить, не касаясь шероховатых краев отверстий для заусенцев. Если это так, вставьте электроды на глубину 5,2 мм от поверхности черепа.
10. Подключите электроды через провода к стимулятору, установленному с частотой импульса 130 Гц, 2,5 В и длительностью импульса 90 μсек.
11. Обеспечьте высокочастотную стимуляцию в течение часа (или в течение желаемого периода времени в соответствии с экспериментальной установкой). Во время моделирования не забывайте регулярно обеспечивать надлежащую глубину анестезии, проверяя отсутствие отхождения стопы в ответ на защемление пальца ноги. Дополните анестезию примерно половиной начальной дозы, используемой для индуцирования анестезии. Избегайте загрязнения стерильных перчаток при проверке глубины анестезии и при необходимости меняйте их. Проводить одностороннюю или двустороннюю стимуляцию в зависимости от своих экспериментальных потребностей. Включите элементы управления, такие как низкочастотная стимуляция (например, 10 Гц) и нестимулированные животные (введение электродов без последующей стимуляции).

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Стереотаксическая рама	Kopf Instruments	Model 900
Drill	Dremmel	7700, 7.2 V
Scalpel	BD	372610
Кетамин	Паттерсон Ветеринарный	07-803-6637	Список III Контролируемое вещество, приобретение, использование и хранение в соответствии с институциональными правилами
Ксилазин	Паттерсон Ветеринарный	07-808-1947
Бупренорфин	Паттерсон Ветеринарный	07-850-2280	Список III Контролируемое вещество, приобретение, использование и хранение в соответствии с институциональными правилами
Хирургические скобы	ConMed Corporation	8035
Шовные материалы (3-0)	Harvard Apparatus	72-3333
Шприц (1 мл, 29 1/2 G)	BD	329464	Стерильный, использовать для введения анестезии внутрибрюшинно
Шприц (3 мл, 25 G)	BD	309570	Стерильный, использовать для обезболивания подкожно
Иглы	BD	305761	Стерильный, использовать для очистки сломанных костных кусочков от отверстий от заусенцев
Этанол	Fisher Scientific	S25309B	Использовать для общей стерилизации
Глазная смазка	Fisher Scientific	19-898-350
Стимулятор	Medtronic	Model 3628
DBS	Электроды Rhodes Medical Instruments, CA	SNEX100x-100 мм	Электроды платиновые, концентрический и биполярный
бетадин (повидон-йод)	PDI	S23125	Одноразовые тампоны, используются для стерилизации кожи головы перед выполнением разреза