We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45°. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.
Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45° to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.
גירוי מגנטי transcranial חוזרים (rTMS), כלי גירוי מוחי פולשני neuromodulation, יושם לטיפול במצבים שונים כגון כאב מרכזי 1,2, דיכאון 3, מיגרנה 4, ואף שבץ 5-7. המשתנה במהירות זרם חשמלי דרך סלילים על הראש גורם שדה חשמלי על קליפת המוח לבין הפעלה עצבית כתוצאה. הרגישות של קליפת המוח יכולה להיות מווסתת על ידי rTMS, אשר יכול להימשך יותר מ -30 דקות לאחר הגירוי הוא הופסק.
מנגנונים מוצעים של rTMS לאחר והתוצאה כוללים הגברה לטווח ארוך / דיכאון דמוי אפקט 8, משמרת חולפת באיזון יוני 9, ומטבוליות משנה 10. בנוסף, די לצרו et al. מראה כי גירוי לסירוגין פרץ-תטא משפיע על תשומות סינפטיים המעוררות כדי פירמידה נוירונים בדרכים, הן מגורההאונה הנגדית 11.
מגבלות משמעותיות, אולם מנעו חוקרים מתרגום ראיות על ספסל למצבים קליניים. ראשית, במחקרים בבעלי חיים קודמים, rTMS שימש גירוי המוח כולו 12. גירוי המוח כולו הוא שונה לגמרי מן הפרוטוקולים המשמשים במחקרים בבני אדם 9. הבעיה השנייה קשורה עם משך הגירוי. זהו לפחות חלקית המיוחס העובדה מערכת קירור יעיל לא היה זמין עבור סלילי קטן בעבר.
בשנים האחרונות, מאמרי זרע פורסמו מציעים דרכים להתגבר על קשיים אלה בניסוי rTMS על מוח החיה הקטן. על ידי מודלים של בעלי חיים אלה, התגלה כי המוח עכברוש מראה גם שינויים רגישות קליפת המוח דומה כמו האדם בתגובה rTMS בתדירות נמוכה 13. יתרה מכך, מנגנונים תאיים ומולקולריים של rTMS יותר ויותר being נחקר באמצעות מודלים של בעלי חיים של rTMS. דוגמה לכך היא כי סוג מובחן של interneuron מעכב ידוע להיות רגיש ביותר לגירוי פרץ תטא לסירוגין 14. במודלים של מכרסמים של rTMS, ובכך, להציע הזדמנויות חדשות עבור חקר שאלות הרבה-טענותיו את הבסיס המולקולרי של שינויים מושרים rTMS. אם במודלים של בעלי חיים קטנים של rTMS ניתן להשתמש במעבדות יותר, הוא עשוי להאיץ באופן משמעותי לחזק את המחקר בתחום זה.
כעת אנו מתארים כיצד ליישם rTMS בחצי הכדור החד-הצדדי של מוח עכברוש, רחבה של העבודה הקודמת 15. גירוי-induced שינויים הוערכו באמצעות טומוגרפיית פליטת מיקרו-פוזיטרונים (PET) ו microarrays mRNA ללמוד שינויים המושרה rTMS בקליפת המוח מגורה.
המטרה העיקרית של מחקר זה הייתה להציג במודל חיה של rTMS חד-צדדית. למרות גירוי חד-צדדי הוא אחד המאפיינים הבסיסיים ביותר של מחקר rTMS האדם, מחקרים רבים לא אמצו אותה חיות קטנות. עם זאת, רוטנברג ואחות '. 15 רשם חברי פרלמנט אירופאי נגדיים עם גירוי של MT 100% באמצעות סל?…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by the Korea Research Foundation Grant funded by the Korean Government (KRF-2008-313-E00458). The authors thank Jin-Joo Lee for the technical assistance.
Homeothermic blanket with a rectal probe | Harvard apparatus | 507222F | |
Isoflurane (Forane sol.) | Choongwae | ||
Propofol (Provive Inj. 1% 20ml) | Claris Lifesciences | ||
Repetitive magnetic stimulator (Magstim Rapid2) | Magstim Company Ltd | ||
25 mm figure-of-8 coil | Magstim Company Ltd | 1165-00 | |
PET-CT | GE Healthcare | ||
QIAzol Lysis Reagent | Qiagen | (US Patent No. 5,346,994) | |
RNeasy Lipid Tissue Mini Kit | Qiagen | 74804 | |
RNeasy Mini Spin Columns | Qiagen | (Mat No. 1011708) | |
Agilent 2100 Bioanalyzer | Agilent Technologies | ||
Ambion Illumina RNA amplification kit | Ambion | ||
Nanodrop Spectrophotometer | NanoDrop | ND-1000 | |
Illumina RatRef-12 Expression BeadChip | Illumina, Inc. | ||
Amersham fluorolink streptavidin-Cy3 | GE Healthcare Bio-Sciences |