Транскраниальной стимуляции мозга электрической оповещения грызунов

Общая цель данной хирургической процедуры — обеспечить надежную и многократную транскраниальную электрическую стимуляцию мозга у бодрствующих грызунов. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области нейромодуляции и нейропластичности посредством направленной электрической стимуляции мозговых сетей для улучшения двигательной функции или коррекции дефицитов. Основным преимуществом данной методики является возможность проведения повторных сеансов неинвазивной электрической стимуляции мозга у бодрствующих грызунов без причинения дискомфорта и при минимальном вмешательстве в процесс измерения поведенческих показателей.

Лица, впервые использующие этот метод, могут столкнуться с трудностями, так как поиск правильного пути для туннелирования от грудной клетки к голове, а также подготовка кости перед установкой электродов часто оказываются сложными задачами для неопытных исследователей. Визуальная демонстрация данного метода имеет решающее значение, поскольку хирургические этапы установки электродов, а также подготовка и размещение самих электродов для стимуляции будут иметь определяющее значение для успеха экспериментов. Наш докторант, Стефани Хашка, окажет помощь в проведении процедур NEBS на бодрствующих крысах.

Ведущий}Начните с того, что положите грызуна на операционный стол на грудь. Дезинфицируйте выбритую часть скальпа тампоном, смоченным в антисептическом средстве. Дайте поверхности высохнуть на воздухе.

Затем, проверив глубину анестезии, сделайте скальпелем один разрез кожи по линии от уровня переднего края глаза до уровня середины ушной раковины. После этого переведите крысу в положение на спине, чтобы грудная клетка была открыта, и проведите дезинфекцию груди. Растяните пальцами кожу правой стороны грудной клетки и сделайте прямой сагиттальный разрез в краниальном направлении.

Сформируйте подкожный карман, атравматично отделив кожу от левой большой грудной мышцы, многократно раскрывая маленькие ножницы. Затем положите животное на правый бок и проложите канал для кабеля от левого затылочного угла раскрытого кожного лоскута головы вдоль шеи с выходом в грудной карман, проходя через поверхностную фасцию с помощью гемостатического зажима.

Осторожно раскройте гемостатический зажим, чтобы захватить конец кабеля электрода, присоединенного к платиновому электроду, не допуская смещения острых проволок. Протяните кабель через туннель до тех пор, пока электрод не войдет в карман, при этом точка коагуляции должна быть ориентирована в сторону левой задней конечности грызуна. Затем верните грызуна в положение лежа на животе.

Затем зафиксируйте платиновую пластину к пекторальной фасции с помощью стерильной синтетической плетеней нерассасывающейся шовной нити в двух противоположных угловых отверстиях. Аналогичным образом прикрепите кабель к фасции с помощью рыхлого узла, образуя небольшую петлю перед входом в тканевой туннель. В завершение зашейте кожу тремя или четырьмя кожными швами в зависимости от размера разреза.

Начните со соскабливания скальпелем надкостницы — соединительной ткани на черепе по бокам, — затем тщательно удалите остатки ватными тампонами. Зафиксируйте соединительную ткань в четырех углах разреза бульдог-зажимами, после чего отведите их латерально, чтобы обеспечить открытый доступ к операционному полю. Далее, используя ватные тампоны, смочите поверхность кости и ткани 0,9% раствором NaCl для их очистки.

Затем очистите поверхность кости 3% Hydrogen Peroxide. Используйте ватную палочку, чтобы удалить любые остатки надкостницы по мере их появления. Поскольку фиксирующие винты улучшат адгезию седативного средства, выберите сверло, соответствующее размеру винта.

Сделайте два трепанационных отверстия в двух разных костных пластинах, предварительно просверлив их ручной дрелью, а затем, используя костную дрель, с легким нажимом. В случаях с имплантированным электродом, как показано в данном видео, просверлите третье отверстие в правой задней части теменной кости для последующей фиксации проложенного кабеля. Установите пластиковые винты в трепанационные отверстия и закручивайте их до появления первого сопротивления.

Затем сделайте еще три полных поворота винта на 180 градусов. С помощью пинцета проверьте устойчивость винта и при необходимости сделайте еще один поворот для более плотной фиксации. Включите выжигатель и предварительно прогрейте его в течение примерно пяти минут.

Обмотайте кабель, выходящий из тканевого туннеля, по затылочному направлению вокруг правого теменного винта, затем обрежьте его, оставив примерно один сантиметр кабеля за обмоткой. Осторожно снимите изоляцию с конца кабеля с помощью скальпеля. Затем зафиксируйте обмотанный кабель на винте и кости с помощью цианоакрилатного клея.

Затем нанесите небольшое количество бессвинцового оловянного припоя на разъем и на оголенные провода кабеля вспомогательного электрода, соедините их, кратковременно прижимая обе предварительно залуженные части друг к другу и касаясь их наконечником паяльника до расплавления припоя. Немедленно уберите наконечник паяльника, чтобы избежать чрезмерного нагрева металла кабеля и последующего повреждения тканей. Для стимуляции моторной коры используйте гнездо диаметром 4 мм.

Возьмите изготовленный на заказ разъем для tES-электрода с помощью тонкого зубчатого пинцета и нанесите тонкий слой цианоакрилатного клея на нижний край разъема. Внутренний медиальный край разъема должен заканчиваться непосредственно у сагиттального шва, а внутренний латеральный край — у брегмы. Затем кратковременно прижмите разъем к кости до затвердевания клея.

Используйте источник света, чтобы убедиться в отсутствии отражающего клея на кости в области гнезда. После установки гнезда, когда будущая зона стимуляции будет очищена от клея, загерметизируйте латеральный край гнезда, приклеив его к соседним тканям с помощью небольшой капли цианоакрилатного клея, чтобы предотвратить образование жидкостного мостика, который может привести к шунтированию тока в этом месте. Затем покройте все винты цианоакрилатным клеем.

Затем смешайте два компонента акрилового цемента в небольшой силиконовой трубке или стеклянном стакане. Как только смесь станет вязкой, нанесите ее с помощью стоматологического шпателя, чтобы загерметизировать оставшиеся границы лунки с костью. В завершение покройте стоматологическим акриловым цементом весь череп, винты, кабель противоэлектрода и примерно 1/3 части лунки.

После того как вся кость будет закрыта, а цемент затвердеет, снимите зажимы типа «бульдог» и верните кожу на место. Начните с заполнения гнезда электрода tES наполовину 0.9% физиологическим раствором и удалите пузырьки воздуха. Перед сеансами катодальной tEs проверьте хлорирование и, при необходимости, повторно хлорируйте серебряно-хлоридный электрод.

Перед сеансами анодальной tES удалите с помощью наждачной бумаги возможные избыточные отложения хлорида серебра, оставшиеся после предыдущих стимуляций, чтобы обеспечить хорошую проводимость во время процедуры. Затем прикрутите колпачок электрода tES. Подключите кабели к двум разъемам на головном устройстве.

Затем поместите грызуна в экспериментальную клетку; кабели должны быть подключены к поворотному соединителю (свивелю) над клеткой, что обеспечивает свободное перемещение животного. Включите стимулятор и настройте параметры стимуляции. По завершении стимуляции отсоедините кабели, открутите электродную крышку на голове, после чего очистите и просушите разъем с помощью ватной палочки.

Результаты показали, что активация микроглии, оцениваемая по морфологическим изменениям, произошла впервые при 31.8 amps per square meter, в то время как первые признаки нейродегенерации были обнаружены при 47.8 amps per square meter. Образцы с первого по четвертый были оценены как положительные. Анестезия повлияла на величину ответа на DCS, так как процент срезов мозга с дегенерирующими нейронами, положительными по fluoro-JC, у крыс в состоянии бодрствования был выше при 47.8 amps per square meter.

Кроме того, ожидается, что поведенческие или молекулярные эффекты при высоких интенсивностях будут отличаться по своему механизму от эффектов при низкой интенсивности. После освоения эта методика, включая размещение электродов на грудной клетке, может быть выполнена за 40–45 минут при условии правильного проведения процедуры. Если контр-электрод не устанавливается хирургическим путем, обычно требуется меньшее время — от 10 до 15 минут.

После просмотра этого видео вы должны хорошо понимать, как установить постоянный набор электродов для различных методов симуляции NEBS и как применять eTS у грызунов в состоянии тревоги. Помните, что работа с электрическими токами может быть вредной для грызуна, если электроды не были подготовлены надлежащим образом перед стимуляцией. Перед выполнением этой процедуры всегда следует соблюдать такие меры предосторожности, как повторное хлорирование электрода перед катодной стимуляцией или удаление остатков продуктов электролиза перед анодной стимуляцией.