Хронический транскраниальной электростимуляции и Intracortical запись в крыс

Общая цель этой процедуры состоит в том, чтобы показать пошаговый протокол изготовления и имплантации электродов для хронической транскраниальной стимуляции. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области нейростимуляции, такие как долгосрочные эффекты временной направленной диффузиональной транскраниальной электростимуляции. Основное преимущество этой методики заключается в том, что небольшой размер имплантата делает этот метод пригодным для комбинирования с обычными электрофизиологическими оптогенетическими и визуализирующими методами у свободно движущихся животных.

Применение этой техники сосредоточено на терапии эпилепсии, депрессии и других нейропсихологических расстройств, поскольку она способна быстро воздействовать на крупномасштабные сети мозга. Чтобы сделать электрод для стимуляции, отрежьте шесть 10-сантиметровых отрезков миниатюрных соединительных проводов. Снимите два сантиметра облицовки с одного конца, и один сантиметр с другого.

Далее скрутите два кабеля вместе и припаяйте их более короткой очищенной стороной. После этого приобретите полосу трехленточной упаковки любой интегральной микросхемы с корпусом SOT-353. Прострочите скрученные провода через три отверстия пакета.

Более длинный очищенный отрезок проводов должен находиться в полостях упаковки. Расположите кабель так, чтобы конец изоляции находился на одной линии с краем отверстий. Затем нанесите стоматологический цемент на отверстия, чтобы зафиксировать провода.

Как только цемент застынет, переверните упаковку, чтобы ввести тонкий слой суперклея в отверстие, чтобы сформировать уплотнение водного типа по отношению к пористому цементу. Избегайте склеивания отслоившихся проводов. После этого скрутите кабели вместе на более короткой очищенной стороне, и припаяйте их.

Возьмитесь за более длинный очищенный отрезок проводов кончиком тонкого пинцета. Скатайте их вокруг и заверните в полости. При необходимости отрежьте лишний кабель.

Чтобы сделать записывающий триплетный электрод, отрежьте кусок трубки из нержавеющей стали длиной в один сантиметр с помощью высокоскоростной ротационной пилы. Острую иглу снимите ребро с концов трубки и убедитесь, что трубка свободна от мусора и полностью проницаема. Согнуть позолоченный распорный штифт доски с минимальной длиной три сантиметра, чтобы получился J-образный держатель.

Отрежьте длинную ножку J-образной формы и спаяйте ее вместе, чтобы вернуть исходную форму, чтобы сделать разъемное соединение между длинной линейной частью, которая будет удерживаться стереотаксическим устройством, и U-образной формой, которая будет удерживать электрод и служить точкой крепления. Затем склейте трубку и более короткую ножку J-образного держателя вместе. При необходимости приклейте еще несколько брусков длиной в один сантиметр для устойчивости.

Далее ультратонкими ножницами из нержавеющей стали отрежьте три отрезка электродной проволоки длиной 2,5 сантиметра. Убедитесь, что это четкий и острый срез, а на круговой поверхности электродного провода не повреждена изоляция. Кроме того, следите за тем, чтобы кончик среза не согнулся из-за приложенного усилия.

Согните один или два миллиметра на одном конце каждого из проводов под разными углами, чтобы они были различимы. После этого заполните трубку проводами и выберите подходящее расстояние между электродами для эксперимента. Обратите внимание, какой провод соответствует какой глубине, чтобы поддерживать правильный порядок каналов.

Как только провода выровняются рядом друг с другом и станут параллельны трубке, зафиксируйте электродные провода, поместив одну каплю жидкого суперклея на оба конца трубки с помощью острой иглы. Следите за тем, чтобы клей стекал внутрь тюбика за счет капиллярного эффекта, а не по направлению к местам записи на выступающих концах. Подготовьте плату сопряжения электродов с подходящим микроразъемом, совместимым с используемой записывающей системой.

Затем введите загнутые концы проводов в отверстия платы сопряжения электродов, соответствующие нужному каналу записи. Когда все провода встанут на свои места, протолкните пинцетом золотые булавки в отверстия. При этой процедуре удаляют большую часть шерсти с кожи головы животного с помощью машинки для стрижки волос.

Далее нанесите крем для депиляции на кожу головы. Равномерно распределите его по поверхности, и подождите несколько минут. С помощью шпателя аккуратно удалите крем и оставшиеся волосы.

Промойте кожу дезинфицирующим средством. Введите от 1 до 2% лидокаина подкожно, чтобы вызвать онемение кожи. Затем нанесите по одной капле ветеринарной мази на каждый глаз.

Сделайте тщательный и длинный сагиттальный разрез по средней линии скальпелем от лба до шеи. Затем рассеките ткани, в том числе надкостницу, от черепа. Затем с помощью зубила или пинцета очистите область между кристаллами двух височных костей.

Держите череп открытым, втягивая рассеченную кожу с помощью четырех бульдогов. Аккуратно поместите тонкий пинцет между крутым краем височной кости и мышцами и разделите их. Делайте покачивающие движения, чтобы обнажить как можно большую поверхность височной кости, желательно от края затылочной кости до плоскости корональных швов, не повреждая мышцы.

После этого расположите втягивающие устройства в обоих направлениях, чтобы височные кости оставались открытыми. Промойте поверхность черепа одним-двумя миллилитрами 3%-ной перекиси водорода. Затем очень тщательно промойте его одним-двумя миллилитрами воды и оставьте поверхность височных костей, чтобы вытереть влагу глазными палочками.

Затем проверьте, прилегают ли электроды стимуляции к очищенной вертикальной поверхности черепа. Верхний край электрода для стимуляции должен находиться на одной линии с краем кристы височной кости. Отрегулируйте бульдогов и втягивающие устройства или при необходимости придайте форму электродам стимуляции с помощью ножниц.

После этого заполните полости электродов стимуляции электропроводящим гелем. И нанесите тонкий слой клея на обод электродов. Поместите стимулирующий электрод на сухую поверхность височной кости одним точным движением и крепко удерживайте его на месте в течение одной минуты тонким пинцетом.

Следите за тем, чтобы влага не контактировала с клеем, и при необходимости вытирайте глазными палочками. Следите за тем, чтобы электрод стимуляции был равномерно приклеен к сухой височной кости. Часто вытирайте влагу и осторожно втягивайте окружающие ткани.

При необходимости обратитесь за помощью. После этого нанесите стоматологический цемент на края электрода для стимуляции, в то время как просачивающаяся влага из тканей непрерывно высушивается глазными палочками. Покройте весь электрод стимуляции цементом.

После того как цемент полностью застынет, повторите эти действия на контратеральной стороне. Впоследствии, используя сверлильную головку на 10% меньшего диаметра по сравнению с диаметром шурупа, просверлите несколько отверстий по всему черепу для анкерных винтов. Вбейте в отверстия миниатюрные винты, а поверх них нанесите стоматологический цемент.

Затем продолжайте имплантацию записывающих электродов. Припаяйте разъемы и закрепите их на конце конструкции. После этого обильно промойте открытые ткани дезинфицирующим средством.

Введите от 1 до 2% лидокаина подкожно. Затем, чтобы развести края раны, заложите их простыми прерывистыми швами вокруг имплантата-коннектора. Впоследствии продезинфицируйте рану повидон-йодом.

Здесь мы демонстрируем репрезентативные результаты системы обнаружения и вмешательства в эпилептические припадки с замкнутым контуром, примененной на крысах Лонг-Эванса, выражающих спонтанные припадки. Известно, что этот шлейф проявляет поведенческие симптомы в виде электрографических паттернов абсансной эпилепсии, называемых спайковым и волновым разрядом. Здесь представлены следы вмешательства по поводу судорог LFP, демонстрирующие стабильную эффективность временных стимулов при прерывании судорог в течение 16 недель.

Это свидетельствует о прочности и надежности имплантированных электродов для стимуляции. Чтобы представить эти результаты в контексте, вот запись прерванного эксперимента, в котором вторичная ткань выросла между височной костью и поверхностью электродов из-за неправильной герметизации и цементирования электродов. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как имплантировать электроды для транскраниальной стимуляции.

После этой процедуры могут быть выполнены другие методы, такие как имплантация записывающих электродов или краниальных окон, чтобы записывать различные модальности во время стимуляции.