Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

טראנס גירוי חשמלי מוחי בחולדות התראה

doi: 10.3791/56242 Published: November 2, 2017

Summary

פרוטוקול זה מתאר מלכודת כירורגי שקע אלקטרודה epicranial קבוע, אלקטרודה חזה מושתל בחולדות. על ידי הצבת של האלקטרודה השנייה לתוך השקע, סוגים שונים של גירוי חשמלי מוחי טראנס יכולים להינתן על מערכת התנועה בבעלי התראה דרך הגולגולת ללא פגע.

Abstract

גירוי חשמלי מוחי טראנס יכול לווסת דעתנית קורטיקליים ופלסטיות של בני אדם ומכרסמים. הצורה הנפוצה ביותר של גירוי אצל בני אדם הוא גירוי זרם ישיר טראנס (tDCS). בתדירות נמוכה יותר, טראנס זרם חילופין גירוי (טק) או טראנס רעש אקראי גירוי (tRNS), צורה מסוימת של טק באמצעות זרם חשמלי מוחל באופן אקראי בטווח תדר מוגדר מראש, משמש. העלייה חקר גירוי המוח החשמלי לא פולשנית בבני אדם, שניהם למטרות ניסויים קליניים, הניב צורך מוגבר בטיחות בסיסי, מכניסטית, מחקרים בבעלי חיים. מאמר זה מתאר מודל גירוי חשמלי מוחי טראנס (מלון טס) דרך הגולגולת שלם פילוח של המערכת המוטורית בחולדות התראה. הפרוטוקול מספק הוראות שלב אחר שלב הסידור כירורגי של שקע אלקטרודה epicranial קבועה בשילוב עם אלקטרודה מונה מושתל על החזה. על ידי הצבת של אלקטרודה לגירוי לתוך השקע epicranial, סוגי גירוי חשמלי שונים, להשוות tDCS טק, tRNS בבני אדם, יכולים להיגאל. יתר על כן, הם הציגו את צעדים מעשיים עבור מלון טס בחולדות התראה. צפיפות זרם יישומית, גירוי משך וסוג גירוי עשוי להיבחר בהתאם לצרכים ניסיוני. אזהרות, היתרונות והחסרונות של זה נידונות, כמו גם בטיחות וסבילות היבטים.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

הממשל טראנס של זרמים חשמליים למוח (מלון טס) שימש במשך עשרות שנים ללמוד את תפקוד המוח, כדי לשנות את ההתנהגות. יותר לאחרונה, החלת ישיר, זרמים, או בתדירות נמוכה יותר זרמים חשמליים (טק ו- tRNS), noninvasively דרך הגולגולת ללא פגע על ידי שימוש אלקטרודות שניים או יותר (anode(s) ו- cathode(s)) צבר ריבית מדעית וקלינית. בפרט, tDCS שימש בהפעלות יותר 33,200 לנסיינים בריאים, חולים עם מחלות מנוטלי, התפתחה כמו כספת ופשוט, יישום המיטה חסכונית, עם הפוטנציאל הטיפולי אפשרי, כמו גם לטווח ארוך תופעות התנהגותיות1. זה בבירור הניב את הצורך המוגבר ואת עניין מדעי במחקרים מכניסטית, כולל היבטי בטיחות. מאמר זה מתמקד הצורה הנפוצה ביותר של גירוי, tDCS.

על פני מינים, tDCS ממיקרו דעתנית קורטיקליים ופלסטיות סינפטית. שינויים דעתנית דווחו תלויי-קוטביות שינוי של קצב ירי עצביים ספונטנית חולדות וחתולים2,3,4, או שינויים מנוע עורר פוטנציאליים (חבר הפרלמנט האירופי) amplitudes בין בני אדם (עכברים שניהם גדל ואחרי anodal ירד לאחר cathodal tDCS: האדם5,6; העכבר7). Anodal DCS גדלה היעילות סינפטית של מנוע בקליפת המוח או בהיפוקמפוס synapses במבחנה למשך מספר שעות לאחר גירוי או potentiation לטווח ארוך (LTP), כאשר שיתוף להחיל עם קלט מסוים סינפטית חלש או כאשר ניתנת לפני הפלסטיות וגורם לגירוי8,9,10,11,12. בהתאמה, היתרונות של גירוי על הצלחה אימונים מוטוריים או קוגניטיבי לעיתים קרובות מתגלים רק אם tDCS הוא שותף יישומית עם הדרכה8,13,14,15. בעוד ממצאים קודמים אלה מיוחסות בעיקר פונקציות של נוירונים, יצוין כי תאים שאינם עצבית (עכשיו, דונלד) עשוי לתרום גם תפקודית השפעות tDCS. למשל, רמות הסידן תאיים astrocytic גדל במהלך tDCS anodal עכברים התראה16. באופן דומה, tDCS anodal-צפיפות זרם מתחת לסף עבור הקשורים ניוון מוחיים המושרה הפעלה התלויים של מינון של מיקרוגלייה17. עם זאת, מודולציה של נוירון-עכשיו, דונלד אינטראקציה באמצעות tDCS צריך עוד חקירה ספציפיות.

מחקר ביחד, בעלי חיים צילום מתקדמות בבירור ההבנה שלנו של השפעת modulatory tDCS דעתנית, פלסטיות. עם זאת, יש נצפות "הפער translational הופכי" גידול מעריכי בפרסומי מחקרים tDCS אנושי בניגוד להאטה, קטין עלייה חקירות של המנגנון הבסיסי של מלון טס במבחנה , ויוו בבעלי חיים. בנוסף, מלון טס מכרסמים מודלים מבוצעים עם השתנות גבוהה מעבר מעבדות מחקר (החל transdermal גירוי epicranial), גירוי דווח על ההליכים הם לעתים קרובות אינם שקופים לגמרי. הפרעה comparability של ו replicability של מחקר בסיסי נתונים, כמו גם פרשנות של תוצאות.

כאן נתאר בפירוט מימוש מלכודת גירוי המוח טראנס מיקוד קליפת המוח המוטורית העיקרי, אשר מאפשר תרגום התנאי tDCS האנושי תוך מזעור השתנות, ומאפשר גירוי חוזרות ללא ניתוח הפרעה ההתנהגות. פרוטוקול צעד אחר צעד עבור מלון טס עוקבות בחולדות התראה מסופק. נדונים היבטים מתודולוגיים הרעיוני של היישום בטוח של מלון טס בחולדות התראה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

למחקר המערבות בעלי חיים, יש להשיג את האישורים הרלוונטיים (ספציפיים-למדינה) לפני תחילת הניסויים. ניסויים בבעלי חיים כל דיווח על מבוצעות על פי האיחוד האירופי הוראת 2010/63/האיחוד האירופי, החוק המעודכן הגרמני להגנת בעלי חיים (" Tierschutzgesetz ") של יולי 2013, ובתקנות מעודכן מחקר בבעלי חיים הגרמנית של אוגוסט 2013. פרוטוקולים בעלי חיים אושרו על-ידי הרשויות המקומיות " הוועדה לניסויים בבעלי חיים של מועצה אזורית של פרייבורג (freiburg) " ו- " הוועדה לניסויים בבעלי חיים פרייבורג במרכז הרפואי אוניברסיטת ".

1. הכנה של מכשור וחומרים לניתוח

  1. ודא שהפריטים המופיעים באיור 1 הם זמינים, להציב כבר לניתוח.
  2. להכין צלחת פלטינה מלבני דק (למשל, 10 מ מ x 6 מ"מ x 0.15 מ"מ), אשר לשמש האלקטרודה מונה הניח subcutaneously על החזה, ולהרביץ שני חורים קטנים שתי פינות נגדיות של הצלחת-
  3. הלחמה כבל מבודד באורך של ~ 10 ס מ באמצעות חייל בדיל ללא עופרת לאחת הפינות (ללא חור) של צלחת פלטינה.
  4. למרוח טיפה קטנה של דבק היסטו-אקריליק על המפרק הלחמה לבידוד.

2. הכנה של מכרסם הניתוח

  1. להקצות מספר לימוד למכרסמים ורשום זה על הניתוח מוכן ואחרון
  2. שוקל למכרסמים ורשום את המשקל על כרטיס ניתוח. לחשב את המינון של הזרקת חומרי הרדמה (למשל, קטמין 100 מ"ג/ק"ג משקל גוף בתוספת חריגות השירותים הווטרינריים 70 מ"ג/ק"ג משקל גוף עבור חולדות).
  3. Induce הרדמה בזריקה בקרום הבטן (i.p.) של הסכום המחושב של חומרי הרדמה.
    הערה: בעת שימוש באינהלציה הרדמה במקום (למשל, איזופלוריין), מקום למכרסמים תא אינדוקציה עם זרימה רציפה של ~ 4% חמצן 1-2 L/min.
  4. בדיקת עומק הרדמה על ידי רפלקס קמצוץ הבוהן מתחיל 5 דקות פוסט הזרקה. אם רפלקס קמצוץ של הבוהן עדיין קיימת, להגיע התמשכות והעמקתו של הרדמה בזריקה של 30% של המינון הראשוני.
    1. אם בכל נקודת זמן הניסוי מחזירה רפלקס קמצוץ של הבוהן, 30% של המינון ההתחלתי של הרדמה צריך להיות מוזרק.
    2. בעת שימוש באינהלציה הרדמה, לחפש אובדן רפלקס בתנוחה למכרסמים בבית הבליעה אינדוקציה וסמנו את עומק ההרדמה היעדרה של רפלקס קמצוץ הבוהן. אם הרפלקסים עדיין קיימות, להאריך את המשך בבית הבליעה הרדמה. לאורך כל הניסוי כולו, להתאים את האחוז של איזופלוריין לעומק של הרדמה עד שהגיע ריכוז תחזוקה של ~1-1.5% איזופלוריין.
    3. כאשר התדירות של נשימה ירידות, מתנשף, להוריד את האחוז; כאשר למכרסמים חוזר את רפלקס קמצוץ של הבוהן או מראה תנועה ספונטנית, להגדיל את האחוז של שאיפת הרדמה.
  5. ברגע רפלקסים נעדרים, מקום למכרסמים על הספסל מעבדה או להחזיק את זה ביד.
    הערה: בעת שימוש באינהלציה הרדמה, לספק איזופלוריין מופחת המשך זרימה (עכשיו בין 2-3%) באמצעות זרבובית מחובר של מפוחים.
  6. להסיר את השיער על החולדה ' ראשו על ידי גילוח באזור מאוזן לאוזן, את רמת rostral עין רק מאחורי האוזניים עם בטלוויזיה. ואז להסיר את השיער על החזה על ידי גילוח באזור שבין forelimbs מן מצאתי עד עצם הבריח.
    הערה: יש לשמור על עור תחת מתח מקלה על הגילוח-
  7. מכסים את העיניים של העכברוש עם טיפה של העין משחה כדי להגן על הקרנית.
  8. לסמן את העכברוש ' s האוזן לפי מספר הלימוד שהוקצו.
    הערה: בהתאם לאורך המחקר, סימן הזנב עשויה להספיק, אחרת earmarking תקנית עדיפה.

3. הליך כירורגי: החזה אלקטרודה ההשתלה

הערה: שלב זה ניתן לדלג האלקטרודה מונה ממוקם באופן חיצוני על החזה המגולח עם אפוד.

  1. מקום למכרסמים מועדים (על החזה) על שולחן הניתוח.
    הערה: במקרה של שאיפה הרדמה, לשמור את העכברוש ' s החוטם להציב הנחיר הרדמה, שמצמצם עוד יותר את הריכוז איזופלוריין ל- 1.5-2%.
  2. לחטא את הקרקפת מגולח עם תרסיס חיטוי או עם מקלון טבולים הסוכן חיטוי (למשל, אתנול 70%) ותנו air-dry. חזור על פעמיים.
  3. לחתוך את העור עם איזמל בשורה אחת מרמת עין rostral של רמת אמצע האוזן.
    הערה: זה מאפשר עבור tunneling של כבל חיבור של האלקטרודה חזה מושתל בקצה העליון של הראש, והוא גם החתך הרצוי עבור מיקום שקע אלקטרודה DCS-
  4. להפוך את החולדה למיקום פרקדן, כך בחזה חשוף.
  5. לחטא את העור של החזה כפי שמתואר בשלב 3.2.
  6. העלה את העור לרוחב החזה נכון עם מלקחיים רקמות וחותכים בדש עם מספריים קטנות של כ 0.5 ס מ המדיאלי של השחי הנכון. ואז לעשות חתך ישר הסאגיטלי בכיוון הגולגולת עם המספריים.
  7. טופס נרתיק תת עורית על-ידי atraumatically התנתקות העור מ השריר החזה השמאלי. לעשות זאת על-ידי פתיחת שוב ושוב את המספריים קטן (או ספוגית כותנה רטוב מלוחים).
  8. להפוך את החיה בצד ימין שלה לחפור מנהרה הנתיב כבל מהפינה השמאלית העורפית של העור הראשי נפתח לאורך הצוואר כדי לצאת לתוך המשקה החזה על ידי חדירה שטחית fascia באמצעות מלקחיים homeostatic.
  9. לפתוח בזהירות את המלקחיים homeostatic לתפוס את הקצה של כבל אלקטרודה מחוברת האלקטרודה פלטינה מבלי לאפשר חוטים חד תתעה. משוך את הכבל דרך המנהרה עד האלקטרודה נכנס לתיק מונחה עם נקודת הלחמה לכיוון hindlimb השמאלי מכרסמים. להפוך למכרסמים בחזרה אל בטנם.
  10. לתקן את הצלחת פלטינה סטרילי סינתטי קלועה נספגים בתפר כדי fascia החזה-השניים מנוגדים פינה חורים (4-5 קשרים מומלצים ליציבות).
  11. באופן דומה חבר את הכבל fascia על ידי קשר רופף, ויוצרים לולאה קטנה לפני הכניסה של המנהרה רקמות.
  12. לסגור את העור עם 3-4 תפרים עורית בהתאם לגודל של החתך (יכול לשמש באותו חומר תפר באשר האלקטרודה וכבל).

4. הליך כירורגי: מיקום של מלון Epicranial טס שקע

  1. המקום החיה בתוך מסגרת סטיאוטטי.
    הערה: אם באמצעות אינהלציה הרדמה, תוריד את הריכוז של ההרדמה לזרימה איזופלוריין תחזוקה של ~1.5-1%, לכוונן הבוהן קמצוץ רפלקס ודפוס נשימה.
  2. לחטא את הקרקפת מגולח כפי שמתואר בשלב 3.2.
  3. לחתוך את העור עם איזמל בשורה אחת מרמת עין rostral של רמת אמצע האוזן.
    הערה: אם placem אלקטרודה החזהאף אוזן גרון בוצעה, שלבים 4.2 ו- 4.3 כבר בוצעו.
  4. חילופי
  5. מגרדים את קרום העצם (רקמת חיבור על הגולגולת) לצדדים עם האזמל וביסודיות לנגב עם כותנה. שמלמדות את רקמת החיבור ב- 4 הפינות של החתך עם תופסנים בולדוג ולתת להם לתלות רוחבית שתפקח את שדה הניתוח.
  6. החל saline 0.9% כדי לנקות את פני השטח של עצם ורקמות עם ספוגיות כותנה. לאחר מכן לנקות את השטח העצם ב 3%-H-2 O-2. להימנע ממגע עם הרקמה. בזאת העצם ינוקו באופן יסודי יותר והוא מדמם קלות העצם יופסק. כמו כן, שאריות של קרום העצם הופכים לגלויים. להסיר את שאריות אלה באמצעות מקלון צמר גפן הפעלת לחץ מתון.
    הערה: הסרת קרום העצם שנשאר משהו יגדל אדהזיה ועמידות של השקע מלון טס דבוק אל העצם.
    1. במקרה של דימום בלתי ניתן לעצירה, להשתמש תרגיל עצם ולגעת בה עבור s 1-3 עם לחץ קל על העצם. הליך מכני ברוב המקרים לעצור את הדימום ללא חימום משמעותית. לעולם לא משתמשים electrocautery על העצם; יישום אפילו קצרה תגרום נזק לרקמות המוח (electrocautery אמור אך ורק לשמש רקמת הפצע מדמם).
  7. כפי בורגי קיבוע תשפר את הגדרת הדבקות, לבחור מקדחה מתאים לגודל הבורג. במקום שני נקבים על שתי צלחות עצם שונה על ידי קידוח מראש עם מקדח יד ולאחר מכן על-ידי יישום לחץ אנכי קל עם הנוהל העצם. הימנע בסמיכות למיקום הרצוי של השקע מלון טס, כמו זה עלול לעכב שוכבים בבית האלקטרודה (למשל, עבור השמאלי הראשי המוטוריים בקליפת המוח מלון טס, בחר מיקום בורג הקודקוד ימינה הקדמי, האחורי)-
  8. במקרה של אלקטרודה מונה מושתל, בור חור שלישי ממוקם בדופן העצם האחורי נכון עבור קיבעון העתידי של הכבל tunneled.
  9. למקם את הברגים פלסטיק נקבים ולהתעסק עד החיכוך הראשון מורגשת. לאחר מכן לבצע שלושה סיבובים בורג נוספים 180 °. בדוק עם מלקחיים ליציבות של הבורג ולהוסיף תור נוסף אם לא חזק מספיק.
    הערה: עבור חולדות למבוגרים זה יבטיח מיקום אפידורל הברגים ללא פגיעה של דורא או המוח (בהתאם לעיצוב חריטה, הפנייה המספר עשוי להשתנות). השימוש של ברגי נירוסטה גם צריך להיות ריאלי, מאז אפילו על בקרי תחום צפיפויות הזרם מעל הסף הקשורים ניוון מוחיים, מיקום בורג perturb לא למיקום הנגע או במידה מתחת הברגים.
  10. התור על המלחם ועל החום מראש עבור 5 דק הרוח את כבל היציאה המנהרה רקמת occipitally סביב הבורג הקודקוד נכון ולאחר מכן לחתוך אותו, עוזב כ 1 ס מ כבל מאחור פתלתל. בזהירות להתפשט הבידוד בקצה של הכבל עם אזמל.
  11. לתקן את הכבלים winded בורג, עצם עם דבק cyanoacrylic.
  12. להחיל כמות קטנה של נטול עופרת הבדיל-הלחמה על המחבר ועל את חוטי חשמל חשופים של הכבל אלקטרודה מונה ולהתחבר הן על ידי לחיצה קצרה על שני החלקים מראש מולחם יחד תוך נגיעה בקצה הלחמה עד הבדיל-הלחמה נמס (בערך 2-3 s). הסר את הטיפ הלחמה מיד כדי למנוע חימום מתכת מוגזמת של הכבל עם נזק לרקמות עוקבות.
  13. לאסוף את השקע אלקטרודה מלון טס תוצרת אישית ( איור 1B, באדום) עם מלקחיים עצה כפופות, מחודד, למרוח שכבה דקה של cyanoacrylic דבק על החישוק התחתון של ה-socket. עבור מיקום מעל קליפת המוח המוטורית באמצעות שקע בקוטר 4 מ מ, מקם את נקודת שקע באמצע קדמי 2 מ"מ, 2 מ מ לרוחב מ bregma. למשרה זו, הגבול המדיאלי הפנימי של השקע צריכים לסיים ישירות על התפר המשונן, הגבול סימטרית צריכים לסיים בשיא bregma. הקש על ה-socket בקצרה על העצם (רוב cyanoacrylic דבקים להקשיח מהלחץ).
    הערה: הצבת מקור אור ישירות מעל השקע יכולה להקל על הצבת ה-socket.
  14. ודא העצם בתוך האזור של השקע הינה ללא דבק (על-ידי בדיקה עם אור כי הדבק לא רעיוני). במקרה של דבק לשפוך, להסיר את השקע, לגרד את הדבק עם האזמל, וחזור על שלב 4.12.
  15. לאחר השקע נמצא במקום ואת אזור גירוי עתידי ללא דבק, חותם קודם את הגבול לרוחב של השקע לרקמות שכנות עם טיפה קטנה של cyanoacrylic דבק כדי למנוע גשר נוזל זה עלול להוביל עיתוק של הנוכחי במיקום זה. אל תחיל מידי דבק כמו זה יכול לזרום לתוך אזור גירוי (במקרה זה, לחזור לשלב 4.12).
    הערה: שמירה על גירוי באזור ללא דבק זה חיוני הפחתה של אזור גירוי עלולה להגדיל באופן משמעותי צפיפות זרם (A/m ²).
  16. לכסות את כל הברגים עם דבק cyanoacrylic.
  17. מערבבים הבטון שיניים שני-רכיב אקרילי צינור סיליקון קטן או זכוכית. ברגע זה הופך צמיגה, להחיל אותו עם מרית שיניים לסגירת הגבול הנותרים של השקע עד העצם. להימנע כל זרימת צמנט אקרילי שיניים לתוך האזור גירוי.
  18. סוף סוף לכסות כל הגולגולת, ברגים, מונה אלקטרודה בכבלים, השקע עד ⅓ של השקע עם צמנט אקרילי שיניים. ודא כי הבטון יש צמיגות הנכון: אם יותר מדי נוזלים, זה יזרום לתוך הרקמה שמסביב; אם קשה מדי קשה להפיצה באופן שווה.
  19. כאשר כל עצם מכוסה הבטון הוא התקשה להסיר את התפסים בולדוג; העור צריך רק לגעת הבטון הבנוי כך תפירת לא נחוצה. (אם החתך הראשוני היה נבחר יותר מדי זמן, רקמת חיבור או שריר מוצגת, החל בתפר כפי שמתואר בשלב 3.12).
  20. למרוח שכבה אחת של יוד באמצעות מקלון צמר גפן סביב הגבול של העור לחתוך ולהזריק subcutaneously carprofen (5 מ"ג/ק"ג משקל גוף מומס 5-7.5 מ ל תמיסת 0.9% עבור החלפת נוזלים וטיפול בכאב).
    הערה: אם באמצעות אינהלציה הרדמה, לכבות אותו עכשיו.
  21. מקום למכרסמים בתיבה התחממות כדור הארץ על מנת ההתאוששות מן ההרדמה עד למכרסמים ער יציבות בתנוחה משוחזר.
    הערה: לבדוק את החיה ' s משקל פיתוח, פצע קריטריונים רווחה המדינה, ואת כללי מדי יום על פי המוסד ' המלצה s.

5. הליך גירוי חשמלי טראנס

הערה: כמו הרדמה משפיע על מלון טס אפקטים, ביצוע הגירוי בחולדות התראה במידת האפשר מומלץ. לאפשר למכרסמים לשחזר לפחות 5 ימים (לריפוי הפצע בראש ובחזה) לפני תחילת הניסויים. ניסויים יכול להתבצע בנקודות זמן מוקדם יותר לאחר הניתוח כאשר באמצעות אלקטרודה מונה חיצוני קבוע עם אפוד, הפצע בחזה הוא עצבני ביותר; אבל בעלי חיים צריך להיות בלתי בו באפוד אלקטרודה במשך מספר ימים, עלולות לגרום הפרעה התנהגותית משימות.

  1. מילוי השקע אלקטרודה מלון טס חצי עם סליין 0.9% ולהסיר את בועות האוויר.
  2. להיותפור cathodal tDCS הפעלות, תמיד לבדוק הכלרה או במידת הצורך (כגון מבריק כסף משטח), chlorinate מחדש האלקטרודה Ag/AgCl. לפני anodal tDCS הפעלות, הסר אפשרי עודפי הפקדות AgCl stimulations הקודם עם נייר זכוכית כדי לאפשר מוליכות טובה במהלך גירוי. בורג ב מלון טס אלקטרודה בורג הכיפה ( איור 1B, החלק האפור).
    התראה: אי-מחדש chlorinate האלקטרודה בין ההפעלות cathodal tDCS יוביל תשישות של הכלרה במהלך גירוי, הצטברות רעילה אלקטרוכימי התגובה. זה יגרום נזק לרקמות. הכלרה מחדש אינה דרושה בתוך מושב בודד אם משך גירוי הוא קצר יותר מאשר 20 דק
  3. לחבר את הכבלים המחברים שני על הראש (לגירוי anodal, anodal הכבל למחבר על המכסה בורג, לגירוי cathodal, זה הפוך).
    הערה: בעת שימוש אלקטרודה מונה שמוקם מבחוץ, לכסות האלקטרודה מונה עם ג'ל מוליך והמקום על מכרסם ' s החזה. . זה יותר נוח. אם האלקטרודה נקבע מראש באפוד מכרסמים קטנים, אשר למכרסמים יכול ללבוש במהלך גירוי.
  4. המקום למכרסמים לתוך הכלוב ניסיוני, עם הכבלים מחוברים בתוך התאים מעל הכלוב המאפשר בחינם תנועה-
  5. להפעיל את ממריץ ולהתאים את הפרמטרים גירוי (עוצמת גירוי, משך, שיפוע לאורך זמן).
  6. כאשר לא בשימוש של התקן מסחרי למניעת גירוי עם בטיחות כיבוי, ניתוק האזעקה, כולל מד במעגל כדי לבדוק את זרם קבוע הנוכחי.
    הערה: עם זו הגדרת, גירוי יכול להיות מיושם במהלך ביצועים או הדרכה של פעילויות התנהגותיות.
  7. לחפש סימנים של לחץ או חוסר נוחות של מכרסם במהלך גירוי.
  8. לאחר הסיום של הגירוי, לנתק את הכבלים, להתיר את האלקטרודה כובע על הראש, ולא יבש ונקי השקע באמצעות מקלון צמר גפן. לחזור מכרסם את האווירה בבית או להמשיך עם הליך התנהגותיות במידת הצורך.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

יישום שתואר מלכודת אמין מלון טס חוזרות בחולדות ההתראה ניתן לשלב בקלות מכניסטית ניסויים, מחקרים מנה-תגובה או ניסויים לרבות פעילויות התנהגותיות. עד כה, comparability של נתונים ממחקרים על בעלי חיים באמצעות מלון טס (לא פולשנית) מתעכבת על ידי ההשתנות של שבחבורה גירוי מלון טס בין מעבדות על ידי הבדלים בפרמטרים גירוי (למשל, צפיפות זרם שונים שיוחלו מופקעים ברמות גבוהות בהשוואה היישום אנושי). לפיכך, ערך אינפורמטיבי של מחקר בבעלי חיים בתחום של מלון טס מוגבל. מאמר זה מציג הצגה מלון טס אשר קל לתקנן על פני מעבדות על-ידי יישום על המיקום של האלקטרודה "פעיל" על העצם מעל קליפת יישוב (כאן, מעל ראשי קליפת המוח המוטורית (M1)) עם תמיסת מלח כמו עדיפה מוליכי חום בינונית, האלקטרודה מונה להציב על החזה (חיצוני או מושתל).

לאור גודלו הקטן של מכרסמים, הצבת האלקטרודה מעל קליפת יישוב על מכרסם העור עלול להוביל מופרז עיתוק, במיוחד כאשר האלקטרודה נגד ממוקמת בסמיכות, למשל, בצוואר (לדוגמאות של דוגמנות הנוכחי ראה איור 3 (מאומצים מכל התייחסות1)). בנוסף, הקשר אלקטרודה והיציבות פחות אמין, מכרסמים הם יותר מגורה על ידי אלקטרודה חוזרות השמה על הקרקפת בעת שימוש ביישום transdermal. הקיבעון של מלכודת לא קבועים עלול גם להפריע למכרסמים מלבצע בחופשיות. לעומת זאת, המכרסמים להסתגל במהירות זו הגדרת מושתל נוכח באופן קבוע.

ההערכה של עוצמה גירוי המקביל לעומת הפרמטרים גירוי האנושי היא קשה, היות דגמים אפשר רק לקחת בחשבון מספר מצומצם של גורמים המכרסמים pachygyric (ראה התייחסות1 עבור אומדן שינוי קנה מידה פקטור). לכן, איסוף נתוני מנה-תגובה כולל זרמי בעצימות נמוכה ייתכן המקיף ביותר. באמצעות את הסידור כירורגי שהוצגו במחקר מנה-תגובה בחולדות מרדימים, הפעלת למינון microglial outlasting התקופה גירוי (24 שעות ביממה שאחרי גירוי) היה והפגינו ו dissociable מ הקשורים ניוון מוחיים המתרחשים בתיכון עוצמת בקרי קבוצת מחשבים (איור 4; מאומצים מכל התייחסות17). הפעלה Microglial, מוערך על ידי שינוי מורפולוגי, אירעה לראשונה ב 31.8 A/m ² (איור 4C), כאשר הסימנים הראשונים של הקשורים ניוון מוחיים אותרו ב- 47.8 A/m ². בניסויים אלה, ההרדמה בבירור מושפעים ממדי בתגובה DCS האחוז של פרוסות המוח עם fluorojade ג (FJC) חיובי נוירונים המתנוונת בחולדות ההתראה הייתה גבוהה יותר ב- 47.8 A/m ² (איור 4A). כמו הסף עבור ≥ 24 שעות שנמשך microglial ההפעלה נמצא קרוב לסף הנגע, אך במידה רבה מעל עוצמות לקדם תהליכים קוגניטיביים ופלסטיק פיזיולוגיים אצל בני אדם, כזה הפעלת מעדיף מעיד על דלקת pre-lesional המושרה על-ידי בקרי. ומכאן, תופעות התנהגותיות או מולקולרית של DCS-עוצמות גבוהות אלה צפויים להיות שונה mechanistically לעומת תופעות בעצימות נמוכה (ראה את הערכה סיכום ההשפעות ועוצמות של ניסויים tDCS באיור5).

Figure 1
איור 1: אספקה עבור ניתוח, הערכה טכניים של מלון טס שקע, אלקטרודה קאפ ההוראה (א) 1. ספוגיות כותנה, 2. מחטא, 3. מסגרת סטיאוטטי, 4. מלחם, 5. שיכוך כאב (למשל, carprofen), 6. & 7. הרדמה (למשל, חריגות השירותים הווטרינריים & קטמין), 8. . מזרק, 9. קליפר, 10. ניקוב האוזן, 11. עין משחה (למשל, bepanthene), 12. בדיל ללא עופרת-הלחמה, 13. שני שיניים אקרילי צמנט (DAC), 14. יוד, 15 3% H2O2, 16. saline 0.9%, 17. סינתטיים קלוע תפרים נספגים (למשל, Mersilene 4-0), 18. מקדחים, 19. cyanoacrylic דבק, 20. בולדוג מלחציים 21. . מלקחיים homeostatic, 22 עצה כפופות, מחודד מלקחיים, 23. מלקחיים קצה ישר, חד, 24. ישר, רקמות מלקחיים, 25. . המרית שיניים, 26 עברנו הרבה יחד, 27. מספריים, 28. תרגיל יד, 29. הנהג בורג, 30. מנוע המונעת על ידי הנוהל, 31. מחברים הנשי, 32. מלון טס שקע, 33. מרובע אלקטרודת פלטינה מחובר כבל, הלחמה משותף מכוסה דבק histoacrylic, 34. . ברגי פלסטיק שקע מלון טס (B) (אדום) עבור קיבוע על הגולגולת מכרסמים בקוטר הפנימי 4 מ מ; יחידת אלקטרודה (אפור) בנוי על ידי כובע בורג בחותמת הפנימי עם חור מרכז השארת מקום הכבל של האלקטרודה דיסק Ag/Cl, אשר מודבק לתחתית של החותמת. דבר זה מאפשר יציבות מירבית הסידור והימנעות מעברי חוט בנקודת חיבור חוטי-אלקטרודה רגיש. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: חולדות מצויד עם הגדרת מלון טס. העכברוש בצד השמאל מצויד אלקטרודה מונה חיצוני קבוע על החזה המגולח. האלקטרודה גומי פחמן היא תפרה לתחתית של האפוד. העכברוש בצד הימין יש אלקטרודה חזה מושתל עם הכבל חפר על הראש. מחבר הנקבה מחובר הכבל (סימטרית) הוא קבוע בתוך יחידת שיניים צמנט אקרילי נבנה, מאחורי socket עבור האלקטרודה מלון טס (rostral). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3: מידול של התפלגות הנוכחי ב שני montages מלון טס מכרסמים שונים. סופיים מודלים לניבוי הזרם הנוכחי המוח בשני דגמים עכברוש עם montages tDCS epicranial, שונה עם הרשאה1. באמצעות מודלים אלה, צפיפות הזרם החזוי הסף המוח לזירוז נגעים בקליפת המוח היה 17.0 A/m ² עבור מונטאז בשימוש על ידי Fritsch, et al. 8 (א), ו- 6.3 A/m ² עבור מונטאז מאת Rohan, et al. 21 (B), המתייחס שדות חשמליים של 61 ו- 23 V/m, בהתאמה. שימו לב אי-ההתאמות, הדפוס זרימה הנוכחי של montages שונים שני. (א) מוחל צפיפות זרם גבוהה יותר למשך זמן קצר יותר, וכתוצאה מכך צפיפות תשלום נמוך יותר מאשר ב (B). והכי חשוב המיקום של האלקטרודה מונה (צוואר מול החזה) אולי יש השפעה נוספת על הזרם הנוכחי שנוצר במוח. לכן, לפרשנויות של נתונים מכרסמים, המפרט של גודל האלקטרודה, השמה (שתי אלקטרודות), חלה הנוכחי ומשך גירוי הוא הכרחי. שימו לב כי הזרם בפועל בתוך המוח עכברוש משוער באמצעות מודלים אלה. מרחב צבע מציין צפיפות זרם מאפס 11.6 A/m ², ומעלה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4: מינון תגובה השפעות DCS מיקרוגלייה הפעלה, הקשורים ניוון מוחיים פרוסות המוח שהושג לאחר מינונים שונים של anodal tDCS חלה על קליפת המוח המוטורית ראשי- הדמות משתנה מ-17 סיכום ממצאי מחקר tDCS מנה-תגובה immunohistological. (א) היחס ביןמיקרוגלייה מורפולוגית מופעל על ידי אנטי-CD11b/c מכתים (דירוג ראו להלן), הקשורים ניוון מוחיים הנגלית FJC חיוביות. פרוסות המוח בקליפת המוח המוטורית עכברוש דורגו על ידי חוקר עיוור או אנטי-CD11b/c, FJC מכתים שלילי, אנטי-CD11b/c החיובית היחידה (זיהוי של הפעלת נחוש מורפולוגית), או אנטי-CD11b/c וגם FJC חיובי. שימו לב כי הפעלת microglial לפניו מופע של הקשורים ניוון מוחיים. (B) סעיפים הילתית נציג של פרוסות הצד השמאלי של המוח בקליפת המוח המוטורית (או קרוב ל- +1.56 מ מ bregma) של חולדות נחשפים עוצמות שונות של anodal tDCS חלה על קליפת המוח המוטורית העיקרי. בחולדות מרדימים, אין סימנים הקשורים ניוון מוחיים התרחש ב- 31.8 A/m ², תוך כמה נוירונים המתנוונת נכחו במסיבה נזק A/m ² ו עצביים 47.8 גדל עוד יותר עם הגדלת המינון. של הערה, anodal DCS-47.8 A/² בחולדות התראה גדל אחוז פרוסות עם הקשורים ניוון מוחיים. סרגל קנה מידה עבור כל המקטעים: 500 מיקרומטר. הגדלה כניסת סולם בר עבור כל המקטעים: 20 מיקרומטר. (ג) היסטולוגית תמונות לדוגמה של הדירוג של הפעלת מיקרוגלייה ב אימונוהיסטוכימיה אנטי-CD11b/c, הנע בין 0 (לא מופעל) 4 (מופעל באופן חמור ), 1-4 דורגו "חיובי". גודל ברים = 50 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5: ערכת הממחישות את הקשר של כיום בשימוש צפיפות זרם tDCS מכרסמים לעומת היישום אנושי: סף עבור דלקת הקשורים ניוון מוחיים, אפנון של תהליכים פיזיולוגיים-גירוי המשכים של עד 30 הגבלת משמש כיום מכרסמים בקרי תחום צפיפויות הזרם הטווח מ 1.3 143 א/m ² עם הרוב של מחקרים באמצעות יותר מ- 20 A/m ², ואילו צפיפויות הזרם ברוב המכריע של המחקרים בבני אדם הם בין 0.3 לא/m ²1,0.814. גירוי האנושי הפרמטרים הם סדר גודל אחד לפחות מתחת לסף הקשורים ניוון מוחיים1. סף עבור הקשורים ניוון מוחיים גבוה משמעותית תחת הרדמה, כאשר דעתנית קורטיקלית מודחקים17. שנמשך microglial ההפעלה מתחיל מתחת אבל קרוב עוצמות גרימת נזקים עצביים17. חקירת להתכוונן ההשפעות של בקרי קבוצת מחשבים על תהליכים פיזיולוגיים במוח-עוצמות גבוהות מתחת לסף הנגע צפויים שונה תזות לראותם בעוצמות נמוכות מאוד (המקביל ליישום אנושי). התרגום המדויק של גירוי פרמטרים בין המינים נמצא תחת חקירה הערכות הן הפריע על ידי גורמים פסיבית כמו גודל של האנטומיה (sulci ו- gyri), אלא גם על ידי רגישויות שונות אפשריות לשדות חשמליים של נוירונים, עכשיו, דונלד ורשתות על פני מינים (לא ידוע אם הזרם הנוכחי אותו יוביל אותו השפעה פיזיולוגית). לכן, תכנון המחקר המקיף ביותר הוא בוחן תופעות מלון טס באופן התגובה במינון, כולל עוצמות הנוכחי נמוך מאוד. התכנית מבוססת על נתונים מ7,12,16,18,19,20,21,22, 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , 31 (מקסימום הגירוי משך 30 דקות בכל הפעלה, הנתונים הם מן המחלה חייתיים נשלל). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

פרוטוקול זה מתאר ושלבי למימוש כירורגי מלכודת מלון טס קבוע, כמו גם לגירוי עוקבות בחולדות התראה וחומרים טיפוסי. במהלך הכנת מכרסם מלון טס ניסוי, מספר היבטים מתודולוגיים (הבטיחות והסבילות של מלון טס, התוצאה פרמטר), כמו גם היבטים קונספטואליים (comparability עם מצב האדם, ההשפעה הצפויה של גירוי על מוח מסוים אזור) צריך להילקח בחשבון. מנקודת מבט מתודולוגי, הסידור כירורגי של השקע הגולגולת מלון טס עם האלקטרודה מונה חזה מושתל יש יתרון ללימודי האורך, שכן הוא מאפשר עבור היישום ההתראה, לנוע בחופשיות מכרסמים. Habituation של מכרסם חיבורי הכבלים והגדרת קבוע נדרש, אך לאחר מכן, היא מאפשרת מלון טס אפילו בשילוב פעילויות התנהגותיות. יתר על כן, אי הנוחות של מכרסמים במהלך גירוי היא נמוכה יותר סביר עם זה הגדרת לעומת לובש אלקטרודה מונה תפור לתוך אפוד, מאז תנועות מוגבלים לא בקשר למקרה ורקמות לשעבר של האלקטרודה מושתל במהלך גירוי מובטחת.

מלון טס הציג את הסידור שימש לניסויים שנמשך עד 3 חודשים, ללא כל אלקטרודה כבל רציפות, יציבות גשמי או זיהום. ולכן סביר להניח כי הסידור מתאים גם ניסויים יותר בתקופה זו.

זה מונטאז גירוי epicranial מונע עיתוק מופרז באמצעות מבנים עורי, אשר סביר להניח מתרחשת במידה גדולה יותר בחולדות נתון היחס של האלקטרודה לגודל הגוף (ראה איור 3 ו הפניה1). הסידור מושתל לגירוי epicranial בחולדות מאפשר פרקטיות גבוהה עבור ניסויים לנוע בחופשיות חיות, הגדרה ברורה של תפקידים אלקטרודה, והאמינות של משלוח הנוכחי. בעוד גורמים אלה מייצגים יתרונות חשובים התקינה של ניסויים, יש לשמור את אי-ההתאמה כדי transdermal גירוי אצל בני אדם או מכרסמים (למשל, מפנה32,33) בראש. אולם, לתרגום של תוצאות, הכמות בפועל של הנוכחי להגיע למוח (צפיפות זרם של המוח), עצמאית של המעבר דרך רקמות שונות, היא של רלוונטיות הגדולות34. מיקום האלקטרודה מונה בדרך כלל קובע את הכיוון ואת ההפצה של זרימה הנוכחי1. לפיכך, עבור קיטוב של נוירונים, מיקום של האלקטרודה מונה על החזה (dorsoventral כיוון הזרימה הנוכחית) עשוי להיות יעיל יותר בהשוואה השמה בצוואר (rostrocaudal כיוון הזרימה הנוכחית).

מחקרים מיעון המנגנון הבסיסי של מלון טס או השפעתו על ההתנהגות צריך בכל פעם ריאלי להתבצע בחולדות התראה, מאז הרדמה באופן משמעותי אינטראקציה עם (פתו)-תהליכים פיזיולוגיים כולל פעילות. עצבית35 ,36 ופלסטיות36,37, והוא עלול לדכא או לשנות מלון טס יעילות17, (ותצפיות שלנו שלא פורסמו) או לפגוע1,17. ולהיפך, התוצאות המתקבלות מכרסמים ומורדמת אינן מאפשרות של היסק ישיר לתנאי התראה, שעשוי להיות פוגע בתרגום קדימה מחקר בבני אדם. דוגמה של ההפרשים של tDCS חלה על קליפת המוח המוטורית של מרדימים עכברים וחולדות התראה מוצג במקטע תוצאות נציג. tDCS שיוחלו באותה מידה גבוהה צפיפויות הזרם המושרה שיעור גדול יותר של מיקרוגלייה הפעלה, הקשורים ניוון מוחיים בחולדות התראה בהשוואה חולדות ומורדמת17. בעוד ממצאים אלה הם חלק מניסוי מנה-תגובה tDCS אילו השפעות על מיקרוגלייה, הקשורים ניוון מוחיים התרחשו בעוצמות גבוהות (לא מומלץ לשימוש במחקרים mechanistical או התנהגותית), שזה מפתה לשער כי בבית הנוכחי נמוך tDCS צפיפות, הטיית תוצאות באותו יתרחש בהתאם לעירנות של מכרסמים.

לבסוף, יתרון נוסף של פרוטוקול שסופק הוא צמצום מקורות אפשריים של שגיאה. אסטרטגיות לפתרון בעיות של צעדים קריטיים הודגשו בפרוטוקול. אלה כוללים את הבחירה של צפיפות זרם המתאים עבור המחקר מסוים מטרה (כמתואר לעיל), לצורך הכנת האלקטרודות מלון טס לפני החלת כל גירוי, ואת ביסודיות וחזר הסימון עבור מוליכות אמין. לגבי הכנה אלקטרודה, הכלרה של האלקטרודה לפני גירוי cathodal (קרי, קטודית מעל אזור המטרה קורטיקליים) חיוני בהחלט כיוון תשישות של הכלרה במהלך גירוי תוביל הצטברות רעילה על ידי תגובות אלקטרוכימיות ומעט בגיחות לגרום נזק לרקמות. מניסיוננו, תשישות של הכלרה אינה מתרחשת במרחק 20 דקות הראשונות של גירוי. להפך, לפני גירוי anodal חוזרות, יש להסיר התצהיר Ag/Cl ב האנודה כדי למנוע הפסקה של הגירוי. מוליכות הוא נקודה קריטית, אשר לא רק מתייחסות ההכנה אלקטרודה אלא גם על הפעלת גירוי מעשי למכרסמים, כמו גם האיכות של השתלה כירורגית של השקע מלון טס. הסגר על השקע מלון טס הגולגולת שמסביב, אזור הרקמה צריך שמפות במהלך הניתוחים עבור הערכה נכונה של צפיפות הזרם. עיתוק לאורך הרקמות הסמוכות מוביל מופרזת של הזרם חלה על המוח מצד אחד, עשוי לשנות את תוצאות פיזיולוגיות בהתבסס על עיוות של כיוון זרימת הנוכחי. לעומת זאת, צמצום של אזור גירוי — מאת Ag/Cl התצהיר (ראה לעיל) או על-ידי כיסוי של אזור גירוי במהלך מלון טס שקעים השרשה (למשל, על ידי דבק אקרילי מלט או histoacrylic) – עלול להוביל underestimation של צפיפות זרם, גירוי דרך אזור מופחת עלול להוביל נזק לרקמות פשוט על ידי צפיפות זרם בשוגג שיא. לבסוף, המדיום מוליך, למשל, תמיסת מלח, צריך יופץ באופן מיטבי אזור גירוי כדי לאפשר גירוי מתמשך. במהלך ניסוי מתמשך, מוליכות שינו עלול להיות גלוי כמו הבאות: התנהגות לא צפוי למכרסמים (סימני מצוקה, ביצועים משתנה על משימה מסוימת), וריאציות בלידה הנוכחית מוצגת במד אמפר חשמל מעגל, או אובדן מוחלט של גירוי המשכיות. במקרה זה, צריך לנקות את האלקטרודות מן התצהירים, אזור גירוי יש לחפש שוב מפולת. חיבורי הכבלים, המיקום של מלון טס אלקטרודה בתוך השקע המתאים, המדיום מוליך צריך להיות בדק והחליף בעת הופעת לקוי. אם מלון טס המסירה היתה לא עקבית, נתונים המתקבלים (למשל, התנהגות, היסטולוגיה) של הפעלה מסוימת זו ייתכן שתצטרך ייכללו ניתוח.

הסף עבור הקשורים ניוון מוחיים נחוש בחולדות התראה (שלנו נתונים שלא פורסמו) ההפעלות הן cathodal והן anodal בטוחה ובריאה מתקבלים בחולדות התראה, בעת שימוש עד 20 דקות של גירוי מתמשך על עוצמות מתחת 31.8 A/m ² (שווה ערך ל- 0.4 אמא עם אלקטרודה טראנס 4 מ מ קוטר), וכאשר הקפדה על ההמלצות המפורטות פרוטוקול זה. עם זאת, בחירת עוצמות התחתונה קרוב לפרמטרים גירוי אנושי (0.3-1.6 A/m ²) או רצוי מינון-אחראי, סse ניסויים מומלצים כדי למקסם את אופי אינפורמטיבי נתונים המתקבלים וכדי להקל על תרגום קדימה של התוצאות ליישום אנושי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי קרן מחקר גרמני (DFG RE 2740/3-1). אנו מודים פרנק Huethe, תומאס גינתר לייצור שבאתר מלון טס מחוייט הקמה DC-מגרה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Softasept N B. Braun Melsungen AG,
Melsungen, Deutschland
3887138 antiseptic agent
Ethanol 70 % Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Deutschland T913.1
arched tip forceps FST Fine science tools, Heidelberg, Deutschland 11071-10
Iris Forceps, 10cm, Straight, Serrated World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA 15914
Scalpel Handle #3, 13cm World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA 500236
Standard Scalpel Blade #10 World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA 500239
Zelletten cellulose swabs Lohmann und Rauscher, Neuwied, Deutschland 13349 5 x 4 cm 
Isoflurane AbbVie Deutschland GmbH & Co N01AB06
Iris Scissors, 11.5cm, Straight World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA 501758 small scissors
cotton swab/cotton buds Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Deutschland EH12.1 Rotilabo
Kelly Hemostatic Forceps, 14cm, Straight World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA 501241 surgical clamp
electrode plate (platinum) custom made Wissenschaftliche Werkstatt Neurozentrum Uniklinik Freiburg, Deutschland 10x6 mm, 0.15 mm thickness
insulated copper strands (~1 mm diameter) Reichelt elektronik GmbH & Co. KG, Sande, Germany LITZE BL electrode cable
Weller EC 2002 M soldering station Weller Tools GmbH, Besigheim, Germany EC2002M1D
Iso-Core EL 0,5 mm FELDER GMBH Löttechnik, Oberhausen, Deutschland 20970510 lead free solder
MERSILENE Polyester Fiber Suture Johnson & Johnson Medical GmbH, Ethicon Deutschland, Norderstedt, Germany R871H nonabsorbable braided suture, 4-0
Histoacryl B. Braun Melsungen AG,
Melsungen, Deutschland
9381104 cyanoacrylate
Ketamin 10% Medistar GmbH, Germany n/a anesthetics
Rompun 2% (Xylazine) Bayer GmbH, Germany n/a anesthetics

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bikson, M., et al. Safety of Transcranial Direct Current Stimulation: Evidence Based Update 2016. Brain Stimul. 9, (5), 641-661 (2016).
  2. Bindman, L. J., Lippold, O. C., Redfearn, J. W. The action of brief polarizing currents on the cerebral cortex of the rat (1) during current flow and (2) in the production of long-lasting after-effects. J Physiol. 172, 369-382 (1964).
  3. Gartside, I. B. Mechanisms of sustained increases of firing rate of neurones in the rat cerebral cortex after polarization: role of protein synthesis. Nature. 220, (5165), 382-383 (1968).
  4. Purpura, D. P., McMurtry, J. G. Intracellular activities and potential changes during polarization of motor cortex. Neurophysiol. 28, (1), 166-185 (1965).
  5. Nitsche, M., Paulus, W. Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. J Physiol. 527, (Pt 3), 633-639 (2000).
  6. Nitsche, M. A., Paulus, W. Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans. Neurology. 57, (10), 1899-1901 (2001).
  7. Cambiaghi, M., et al. Brain transcranial direct current stimulation modulates motor excitability in mice. Eur J Neuro. 31, (4), 704-709 (2010).
  8. Fritsch, B., et al. Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning. Neuron. 66, (2), 198-204 (2010).
  9. Ranieri, F., et al. Modulation of LTP at rat hippocampal CA3-CA1 synapses by direct current stimulation. J Neurophysiol. 107, (7), 1868-1880 (2012).
  10. Kronberg, G., Bridi, M., Abel, T., Bikson, M., Parra, L. C. Direct Current Stimulation Modulates LTP and LTD: Activity Dependence and Dendritic Effects. Brain Stimul. 10, (November), 51-58 (2016).
  11. Sun, Y., et al. Direct current stimulation induces mGluR5-dependent neocortical plasticity. Ann Neurol. 80, (2), 233-246 (2016).
  12. Podda, M. V., et al. Anodal transcranial direct current stimulation boosts synaptic plasticity and memory in mice via epigenetic regulation of Bdnf expression. Sci Rep. 6, 22180 (2016).
  13. Reis, J., Fritsch, B. Modulation of motor performance and motor learning by transcranial direct current stimulation. Curr opin Neurology. 24, (6), 590-596 (2011).
  14. Buch, E. R., et al. Effects of tDCS on motor learning and memory formation a consensus and critical position paper. Clin Neurophysiol. 128, (4), 589-603 (2017).
  15. Reis, J., Fischer, J. T., Prichard, G., Weiller, C., Cohen, L. G., Fritsch, B. Time- but not sleep-dependent consolidation of tDCS-enhanced visuomotor skills. Cerebral cortex. 25, (1), 109-117 (2015).
  16. Monai, H., et al. Calcium imaging reveals glial involvement in transcranial direct current stimulation-induced plasticity in mouse brain. Nature Comm. 7, 11100 (2016).
  17. Gellner, A. -K., Reis, J., Fritsch, B. Glia: A Neglected Player in Non-invasive Direct Current Brain Stimulation. Front Cell Neurosci. 10, 188 (2016).
  18. Takano, Y., Yokawa, T., Masuda, A., Niimi, J., Tanaka, S., Hironaka, N. A rat model for measuring the effectiveness of transcranial direct current stimulation using fMRI. Neurosci Lett. 491, (1), 40-43 (2011).
  19. Islam, N., Moriwaki, A., Hattori, Y., Hori, Y. Anodal polarization induces protein kinase C gamma (PKC gamma)-like immunoreactivity in the rat cerebral cortex. Neurosci Res. 21, 169-172 (1994).
  20. Islam, N., Aftabuddin, M., Moriwaki, A., Hattori, Y., Hori, Y. Increase in the calcium level following anodal polarization in the rat brain. Brain Res. 684, (2), 206-208 (1995).
  21. Rohan, J. G., Carhuatanta, K. A., McInturf, S. M., Miklasevich, M. K., Jankord, R. Modulating Hippocampal Plasticity with In Vivo Brain Stimulation. J Neurosci. 35, (37), 12824-12832 (2015).
  22. Wachter, D., et al. Transcranial direct current stimulation induces polarity-specific changes of cortical blood perfusion in the rat. Exp Neurol. 227, (2), 322-327 (2011).
  23. Koo, H., et al. After-effects of anodal transcranial direct current stimulation on the excitability of the motor cortex in rats. Rest Neurol Neurosci. 34, (5), 859-868 (2016).
  24. Liebetanz, D., et al. After-effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on cortical spreading depression. Neurosci Lett. 398, (1-2), 85-90 (2006).
  25. Fregni, F., et al. Effects of transcranial direct current stimulation coupled with repetitive electrical stimulation on cortical spreading depression. Exp Neurol. 204, (1), 462-466 (2007).
  26. Cambiaghi, M., et al. Flash visual evoked potentials in mice can be modulated by transcranial direct current stimulation. Neurosci. 185, 161-165 (2011).
  27. Dockery, C. A., Liebetanz, D., Birbaumer, N., Malinowska, M., Wesierska, M. J. Cumulative benefits of frontal transcranial direct current stimulation on visuospatial working memory training and skill learning in rats. Neurobiol Learn Mem. 96, (3), 452-460 (2011).
  28. Faraji, J., Gomez-Palacio-Schjetnan, A., Luczak, A., Metz, G. A. Beyond the silence: Bilateral somatosensory stimulation enhances skilled movement quality and neural density in intact behaving rats. Behav Brain Res. 253, 78-89 (2013).
  29. Pikhovych, A., et al. Transcranial Direct Current Stimulation Modulates Neurogenesis and Microglia Activation in the Mouse Brain. Stem Cells In. 1-10 (2016).
  30. Rueger, M. A., et al. Multi-session transcranial direct current stimulation (tDCS) elicits inflammatory and regenerative processes in the rat brain. PloS one. 7, (8), e43776 (2012).
  31. Liebetanz, D., Koch, R., Mayenfels, S., König, F., Paulus, W., Nitsche, M. A. Safety limits of cathodal transcranial direct current stimulation in rats. Clinical Neurophysiol. 120, (6), 1161-1167 (2009).
  32. Yoon, K. J., Oh, B. -M., Kim, D. -Y. Functional improvement and neuroplastic effects of anodal transcranial direct current stimulation (tDCS) delivered 1 day vs. 1 week after cerebral ischemia in rats. Brain Res. 1452, 61-72 (2012).
  33. Spezia Adachi, L. N., et al. Exogenously induced brain activation regulates neuronal activity by top-down modulation: conceptualized model for electrical brain stimulation. Exp Brain Res. 233, (5), 1377-1389 (2015).
  34. Jackson, M. P., et al. Safety parameter considerations of anodal transcranial Direct Current Stimulation in rats. Brain, behavior, and immunity. (2017).
  35. Ordek, G., Groth, J. D., Sahin, M. Differential effects of ketamine/xylazine anesthesia on the cerebral and cerebellar cortical activities in the rat. J Neurophysiol. 109, (5), 1435-1443 (2013).
  36. Sykes, M., et al. Differences in Motor Evoked Potentials Induced in Rats by Transcranial Magnetic Stimulation under Two Separate Anesthetics: Implications for Plasticity Studies. Front Neural Circ. 10, 80 (2016).
  37. Zhang, D. X., Levy, W. B. Ketamine blocks the induction of LTP at the lateral entorhinal cortex-dentate gyrus synapses. Brain Res. 593, (1), 124-127 (1992).
טראנס גירוי חשמלי מוחי בחולדות התראה
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fritsch, B., Gellner, A. K., Reis, J. Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents. J. Vis. Exp. (129), e56242, doi:10.3791/56242 (2017).More

Fritsch, B., Gellner, A. K., Reis, J. Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents. J. Vis. Exp. (129), e56242, doi:10.3791/56242 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter