Summary
इस प्रोटोकॉल एक स्थाई epicranial इलेक्ट्रोड गर्तिका और कुतर में प्रत्यारोपित छाती इलेक्ट्रोड के लिए एक शल्य सेट अप का वर्णन है । सॉकेट में एक दूसरे इलेक्ट्रोड रखकर, transcranial विद्युत मस्तिष्क उत्तेजना के विभिन्न प्रकार बरकरार खोपड़ी के माध्यम से चेतावनी जानवरों में मोटर प्रणाली के लिए दिया जा सकता है.
Abstract
Transcranial विद्युत मस्तिष्क उत्तेजना cortical उत्तेजितता और मनुष्यों और कुतर में प्लास्टिक का नियमन कर सकते हैं । मनुष्यों में उत्तेजना का सबसे सामान्य रूप transcranial प्रत्यक्ष वर्तमान उत्तेजना (tDCS) है. कम बार, transcranial बारी वर्तमान उत्तेजना (tACS) या transcranial यादृच्छिक शोर उत्तेजना (tRNS), एक पूर्व-परिभाषित आवृत्ति रेंज के भीतर बेतरतीब ढंग से लागू एक विद्युत वर्तमान का उपयोग tACS का एक विशिष्ट रूप, प्रयोग किया जाता है. मानव में इनवेसिव विद्युत मस्तिष्क उत्तेजना अनुसंधान की वृद्धि, दोनों प्रयोगात्मक और नैदानिक प्रयोजनों के लिए, बुनियादी, यंत्रवत, पशुओं में सुरक्षा के अध्ययन के लिए एक वृद्धि की जरूरत है । यह आलेख transcranial विद्युत मस्तिष्क उत्तेजना (द्वीतीय) बरकरार खोपड़ी चेतावनी कुतर में मोटर प्रणाली को लक्षित करने के माध्यम से के लिए एक मॉडल का वर्णन है । प्रोटोकॉल छाती पर प्रत्यारोपित काउंटर इलेक्ट्रोड के साथ संयुक्त एक स्थायी epicranial इलेक्ट्रोड सॉकेट के सर्जिकल सेट-अप के लिए कदम दर कदम निर्देश प्रदान करता है. epicranial गर्तिका, विभिंन विद्युत उत्तेजना प्रकार, tDCS, tACS, और मनुष्यों में tRNS के लिए तुलनीय में एक उत्तेजना इलेक्ट्रोड रखकर, दिया जा सकता है । इसके अलावा, अलर्ट कुतर में द्वीतीय के लिए व्यावहारिक कदम पेश किए जाते हैं । लागू वर्तमान घनत्व, उत्तेजना अवधि, और उत्तेजना प्रकार प्रयोगात्मक जरूरतों के आधार पर चुना जा सकता है । निरंतर, लाभ, और इस सेट अप के नुकसान पर चर्चा कर रहे हैं, साथ ही साथ सुरक्षा और सहनशीलता पहलुओं ।
Introduction
मस्तिष्क के लिए विद्युत धाराओं के transcranial प्रशासन (द्वीतीय) दशकों के लिए इस्तेमाल किया गया है मस्तिष्क समारोह का अध्ययन करने के लिए और व्यवहार को संशोधित । अभी हाल ही में, प्रत्यक्ष धाराओं, या कम बार बारी धाराओं (tACS और tRNS), दो या अधिक इलेक्ट्रोड (anode (ओं) और कैथोड (ओं) के उपयोग से बरकरार खोपड़ी के माध्यम से आक्रामक रूप से लागू) वैज्ञानिक और नैदानिक ब्याज प्राप्त की है । विशेष रूप से, tDCS स्वस्थ विषयों और neuropsychiatric रोगों के साथ रोगियों में ३३,२०० से अधिक सत्रों में इस्तेमाल किया गया है और एक सुरक्षित और आसान, लागत प्रभावी बेडसाइड आवेदन के रूप में उभरा है, संभव उपचारात्मक क्षमता के साथ ही लंबे समय से स्थायी व्यवहार प्रभाव1. इससे सुरक्षा पहलुओं सहित यंत्रवत अध्ययनों में वृद्धि की जरूरत और वैज्ञानिक रुचि जाहिर होती है । यह लेख उत्तेजना, tDCS के सबसे अधिक इस्तेमाल किया फार्म पर केंद्रित है ।
प्रजातियों के पार, tDCS cortical उत्तेजितता और synaptic प्लास्टिक संग्राहक । उत्तेजक परिवर्तन के रूप में सूचित किया गया है ध्रुवीयता-चूहों और बिल्लियों में सहज ंयूरॉंस फायरिंग दर के आश्रित परिवर्तन2,3,4, या के रूप में मोटर पैदा की क्षमता में परिवर्तन (एमईपी) मनुष्यों और चूहों में आयाम ( दोनों anodal के बाद वृद्धि हुई और cathodal tDCS के बाद घटी: मानव5,6; माउस7) । Anodal dc उत्तेजना या दीर्घकालिक synapses (potentiation) के बाद कई घंटे के लिए इन विट्रो में मोटर cortical या हिप्पोकैम्पस LTP की synaptic प्रभावकारिता में वृद्धि हुई है, जब एक विशिष्ट कमजोर synaptic इनपुट के साथ सह लागू किया है या जब एक प्लास्टिक से पहले दिया उत्प्रेरण उत्तेजना8,9,10,11,12। अनुसार, मोटर या संज्ञानात्मक प्रशिक्षण सफलता पर उत्तेजना के लाभों को अक्सर केवल तभी पता चला है tDCS प्रशिक्षण के साथ8,13,14,15के साथ लागू किया जाता है । हालांकि इन पिछले निष्कर्षों मुख्य रूप से ंयूरॉंस के कार्यों के लिए जिंमेदार ठहराया जाता है, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि गैर ंयूरॉन कोशिकाओं (glia) भी tDCS के कार्यात्मक प्रभाव में योगदान कर सकते हैं । उदाहरण के लिए, astrocytic intracellular कैल्शियम का स्तर चेतावनी चूहों में anodal tDCS के दौरान वृद्धि हुई16. इसी तरह, neurodegeneration के लिए दहलीज से नीचे वर्तमान घनत्व पर anodal tDCS एक खुराक microglia के निर्भर सक्रियण प्रेरित17. हालांकि, tDCS द्वारा ंयूरॉन glia बातचीत के मॉडुलन आगे विशिष्ट जांच की जरूरत है ।
एक साथ ले लिया, पशु अनुसंधान स्पष्ट रूप से उत्तेजित और प्लास्टिक पर tDCS के modulatory प्रभाव की हमारी समझ उंनत । हालांकि, वहां एक "व्युत्क्रम अनुवाद अंतर" मानव tDCS अध्ययन के प्रकाशनों में घातीय वृद्धि में द्वीतीय के अंतर्निहित तंत्र की जांच में धीमी और मामूली वृद्धि के विपरीत में चौकसी है इन विट्रो में और vivo में पशु मॉडल । इसके अतिरिक्त, कुतर द्वीतीय मॉडल अनुसंधान प्रयोगशालाओं में उच्च परिवर्तनशीलता के साथ प्रदर्शन कर रहे है (ट्रांसडर्मल से epicranial उत्तेजना को लेकर), और सूचना उत्तेजना प्रक्रियाओं अक्सर पूरी तरह से पारदर्शी तुलना में बाधा नहीं है और परिणामों की व्याख्या के साथ ही आधारभूत अनुसंधान आंकड़ों का replicability ।
यहां, हम विस्तार से वर्णन में एक transcranial मस्तिष्क उत्तेजना सेट अप प्राथमिक मोटर प्रांतस्था है, जो मानव tDCS हालत में अनुवाद की अनुमति देता है, जबकि परिवर्तनशीलता को कम करने, और बिना दोहराया उत्तेजना को लक्षित करने की शल्य चिकित्सा कार्यांवयन व्यवहार में रुकावट । चेतावनी चूहों में क्रमिक द्वीतीय के लिए एक चरण दर चरण प्रोटोकॉल प्रदान की जाती है । चेतावनी कुतर में द्वीतीय के सुरक्षित आवेदन के Methodological और वैचारिक पहलुओं पर चर्चा की जाती है ।
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Protocol
- सुनिश्चित करें कि < सशक्त वर्ग में सूचीबद्ध आइटम = "xfig" > आरेख 1 उपलब्ध हैं और पहले से ही शल्य चिकित्सा के लिए रखा गया है.
- एक पतली आयताकार प्लेटिनम प्लेट ( eg, 10 mm x 6 mm x ०.१५ mm) तैयार करते हैं, जो काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में परोसा जाता है छाती पर चमड़े के नीचे रखा, और प्लेट के दो विपरीत कोनों में दो छोटे छेद पंच ।
- मिलाप की लंबाई के साथ एक अछूता केबल ~ 10 सेमी एक नेतृत्व मुक्त टिन-मिलाप के कोनों में से एक (एक छेद के बिना) प्लेटिनम प्लेट का उपयोग कर ।
- histo के एक छोटे से ड्रॉप-अलगाव के लिए टांका संयुक्त पर एक्रिलिक गोंद लागू होते हैं ।
- को एक अध्ययन संख्या निरुपित और तैयार सर्जरी कार्ड पर इस पर ध्यान दें ।
- बकरों को कुतर कर रखें और वजन को सर्जरी कार्ड पर नोट करें । इंजेक्शन निश्चेतक की खुराक की गणना ( जैसे, ketamine १०० मिलीग्राम/किलो bodyweight प्लस xylazine ७० मिलीग्राम/bodyweight
- निश्चेतक.
की गणना की राशि के intraperitoneal (आईएफसआई) इंजेक्शन द्वारा संज्ञाहरण प्रेरित नोट: जब सांस लेना संज्ञाहरण का उपयोग कर के बजाय ( जैसे, isoflurane), एक प्रेरण कक्ष में के सतत प्रवाह के साथ एक अधिष्ठापन में कुतर प्लेस ~ 4% 1-2 L/मिनट ऑक्सीजन. - पैर की अंगुली चुटकी पलटा द्वारा संज्ञाहरण की जांच गहराई 5 मिनट पोस्ट इंजेक्शन शुरू । पाँव चुटकी पलटा अभी भी मौजूद है, तो प्रारंभिक खुराक के 30% के इंजेक्शन द्वारा संज्ञाहरण के लंबे समय तक पहुंच और गहरा ।
- अगर प्रयोग में किसी भी समय बिंदु पर पैर की अंगुली चुटकी पलटा रिटर्न, संज्ञाहरण की प्रारंभिक खुराक के 30% इंजेक्शन किया जाना चाहिए ।
- साँस लेना संज्ञाहरण का उपयोग करते हुए, प्रेरण कक्ष में कुतर के तेवर पलटा के नुकसान के लिए देखो और एक पैर की अंगुली चुटकी पलटा की कमी से संज्ञाहरण की गहराई की जाँच करें । यदि सजगता अभी भी मौजूद हैं, संज्ञाहरण कक्ष में अवधि का विस्तार । पूरे प्रयोग के दौरान, संज्ञाहरण की गहराई के लिए isoflurane का प्रतिशत अनुकूलन ~ 1-1.5% isoflurane. के एक रखरखाव एकाग्रता तक पहुंचने
- जब श्वास की आवृत्ति कम हो जाती है और हांफ जाती है, तो प्रतिशत कम हो जाता है; जब मूषक ने पाँव चुटकी पलटा या सहज आंदोलन से पता चलता है, साँस लेना संवेदनाहारी का प्रतिशत बढ़ाएँ.
- जैसे ही सजगता नदारद होती है, वैसे ही लैब बेंच पर कुतर कर रखें या फिर हाथ में पकड़ लें ।
नोट: साँस लेना संज्ञाहरण का उपयोग करते समय, छिटकानेवाला. से जुड़े एक नोजल का उपयोग करके निरंतर कम isoflurane प्रवाह प्रदान (अब 2-3% के बीच)
- चूहा पर बाल निकालें & #39; एस कान से कान के लिए क्षेत्र और rostral नेत्र स्तर के बीच से सिर्फ एक क्लिपर के साथ कान के पीछे से हजामत बनाकर सिर । इसके बाद असिरूप से forelimbs तक के बीच के क्षेत्र को clavicles के ऊपर से हटाकर छाती पर बालों को निकालें ।
नोट: तनाव के तहत त्वचा रखने से शेविंग में आसानी होती है । - आंख मरहम की एक बूंद के साथ चूहे की आंखों को कवर कॉर्निया की रक्षा के लिए ।
- मार्क द चूहे & #39; s कान नियत अध्ययन संख्या के अनुसार.
नोट: अध्ययन की लंबाई के आधार पर, एक पूंछ निशान पर्याप्त हो सकता है, अंयथा मानकीकृत निर्धारित बेहतर है ।
- जगह को कुतर प्रवण (छाती पर) ऑपरेशन टेबल पर.
नोट: साँस लेना संज्ञाहरण के मामले में, चूहे & #39 रखने; थूथन संज्ञाहरण नोक में रखा एस, आगे 1.5-2% करने के लिए isoflurane एकाग्रता को कम करने. - एक विसंक्रमित स्प्रे के साथ या एक एंटीसेप्टिक एजेंट ( जैसे, इथेनॉल ७०%) में लथपथ झाड़ू के साथ मुंडा खोपड़ी को संक्रमित और हवा-सूखा देते हैं । दो बार दोहराएं ।
- एक लाइन में एक स्केलपेल के साथ rostral नेत्र स्तर से मध्य कान स्तर तक त्वचा में कटौती ।
नोट: यह सिर के शीर्ष की ओर प्रत्यारोपित छाती इलेक्ट्रोड से जोड़ने केबल की सुरंग के लिए अनुमति देता है और यह भी dc इलेक्ट्रोड सॉकेट प्लेसमेंट के लिए वांछित कटौती है. - मोड़ से चूहे लापरवाह स्थिति में आ जाते हैं, जिससे छाती खुल जाती है.
- ३.२ चरण में वर्णित के रूप में छाती की त्वचा को संक्रमित ।
- एक ऊतक संदंश के साथ सही छाती की पार्श्व त्वचा तरक्की और सही axilla से लगभग ०.५ सेमी औसत दर्जे का छोटा कैंची के साथ एक फंदा में कटौती । फिर कैंची के साथ कपाल अभिविन्यास में एक सीधा sagittal काट कर.
- बाईं प्रमुख कवच मांसपेशी से त्वचा डिस्कनेक्ट atraumatically द्वारा एक चमड़े के नीचे थैली फार्म । छोटी कैंची (या एक खारा भिगो कपास झाड़ू द्वारा) बार-बार खोलने के द्वारा ऐसा करते हैं ।
- अपनी दाईं ओर की सुरंग के लिए पशु को मुड़ा हुआ सिर त्वचा के बाएं पश्चकपाल कोने से गर्दन के साथ कवच थैली में बाहर निकलने के लिए सतही प्रावरणी का उपयोग समस्थिति संदंश
- ध्यान से समस्थिति संदंश को खोलने के लिए इलेक्ट्रोड तेज तारों आवारा करने की अनुमति के बिना प्लैटिनम इलेक्ट्रोड से जुड़ी केबल के अंत हड़पने. इस सुरंग के माध्यम से केबल खींचो जब तक इलेक्ट्रोड थैली में प्रवेश करती है, hindlimb छोड़ कुतर की ओर सोल्डर बिंदु के साथ उंमुख । कुतर वापस प्रवण स्थिति के लिए बारी है ।
- एक बाँझ सिंथेटिक लट गैर अवशोषित सीवन के साथ प्लैटिनम की थाली को ठीक कवच प्रावरणी पर दो का विरोध कोने छेद (4-5 समुद्री मील स्थिरता के लिए सिफारिश कर रहे हैं).
- इसी तरह एक ढीली गाँठ से प्रावरणी को केबल देते हैं, ऊतक सुरंग के प्रवेश से पहले एक मामूली पाश बनाने.
- कट के आकार के आधार पर 3-4 चमड़ी टांके के साथ त्वचा को बंद (एक ही सीवन सामग्री इलेक्ट्रोड और केबल के लिए के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है) ।
- एक स्टीरियोटैक्टिक फ्रेम में पशु जगह है ।
नोट: अगर सांस लेना संज्ञाहरण का उपयोग कर, कम ~ 1.5-1% की एक रखरखाव isoflurane प्रवाह को संवेदनाहारी की एकाग्रता, पैर के अंगूठे चुटकी पलटा और श्वास पैटर्न को समायोजित किया । - ३.२ कदम में वर्णित के रूप में मुंडा खोपड़ी को संक्रमित.
- एक लाइन में एक स्केलपेल के साथ rostral नेत्र स्तर से मध्य कान स्तर तक त्वचा में कटौती ।
नोट: यदि छाती इलेक्ट्रोड placemईएनटी किया गया था, कदम ४.२ और ४.३ पहले ही प्रदर्शन किया गया है । - periosteum (खोपड़ी पर संयोजी ऊतक) स्केलपेल के साथ पक्षों के लिए बंद परिमार्जन और अच्छी तरह से कपास स्वैप के साथ बंद पोंछ । बुलडॉग clamps के साथ कटौती के 4 कोनों में संयोजी ऊतक निर्धारण और उन्हें सर्जरी के क्षेत्र खुला रखने के लिए बाद में लटका देते हैं ।
- कपास झाड़ू के साथ हड्डी की सतह और ऊतक को साफ करने के लिए ०.९% खारा लागू होते हैं । फिर 3% H 2 O 2 के साथ हड्डी की सतह को साफ करें । ऊतक के साथ संपर्क से बचें । इसके द्वारा हड्डी और अधिक अच्छी तरह से साफ है और हड्डी से मामूली खून बह रहा बंद कर दिया जाएगा । इसके अलावा, periosteum के अवशिष्ट दिखाई देते हैं । एक कपास झाड़ू के साथ इन अवशिष्टों निकालें उदारवादी दबाव लागू ।
नोट: periosteum अवशिष्टों को हटाने आसंजन और द्वीतीय की हड्डी पर चिपके सॉकेट के स्थायित्व में वृद्धि होगी ।- से रक्तस्राव के मामले में, एक हड्डी ड्रिल का उपयोग करें और यह हड्डी पर मामूली दबाव के साथ 1-3 एस के लिए स्पर्श । यह यांत्रिक प्रक्रिया ज्यादातर मामलों में महत्वपूर्ण हीटिंग के बिना खून बह रहा बंद हो जाएगा । अस्थियों पर electrocautery का प्रयोग कभी न करें; यहां तक कि संक्षिप्त आवेदन मस्तिष्क ऊतक क्षति (electrocautery केवल घाव ऊतक रक्तस्राव के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए) में परिणाम होगा ।
- के रूप में निर्धारण शिकंजा सेट अप पालन में सुधार होगा, एक ड्रिल बिट पेंच आकार फिटिंग का चयन करें । एक हाथ ड्रिल के साथ पूर्व ड्रिलिंग द्वारा दो अलग हड्डी प्लेटों पर दो गड़गड़ाहट छेद प्लेस और फिर हड्डी ड्रिल के साथ थोड़ा सा ऊर्ध्वाधर दबाव आवेदन द्वारा । द्वीतीय गर्तिका की वांछित स्थिति के लिए करीब निकटता से बचें, क्योंकि यह इलेक्ट्रोड में पंगा लेना बाधा हो सकती है ( जैसे, बाएं प्राथमिक मोटर cortical द्वीतीय के लिए , सही ललाट और पीछे पार्श्विका पेंच स्थिति चुनें) ।
- एक प्रत्यारोपित काउंटर इलेक्ट्रोड के मामले में, गड़गड़ाहट एक तीसरी सुरंग केबल के भविष्य के निर्धारण के लिए सही पीछे पार्श्विका हड्डी में स्थित छेद.
- जगह गड़गड़ाहट छेद और पेंच में प्लास्टिक शिकंजा पहले घर्षण जब तक लगा है । इसके बाद तीन अतिरिक्त १८० & #176; पेंच बदल जाता है । पेंच की स्थिरता के लिए संदंश के साथ की जांच करें और एक और बारी जोड़ने के लिए पर्याप्त तंग नहीं तो ।
नोट: वयस्क चूहों के लिए यह बाडी या मस्तिष्क को नुकसान पहुंचाए बिना शिकंजा के एपीड्यूरल स्थान सुनिश्चित करेगा (पेंच धागा डिजाइन पर निर्भर करता है, बारी संख्या भिंन हो सकता है) । स्टेनलेस स्टील शिकंजा का उपयोग भी संभव होना चाहिए, के बाद से भी neurodegeneration दहलीज के ऊपर dc वर्तमान घनत्व पर, पेंच नियुक्ति घाव स्थान या शिकंजा नीचे हद तक perturb नहीं किया । - टांका लगाने का लोहा और पूर्व के लिए लगभग 5 मिनट के लिए गर्मी पर बारी । पवन केबल सही पार्श्विका पेंच के आसपास ऊतक सुरंग occipitally बाहर निकलने और फिर इसे काट, लगभग 1 सेमी केबल घुमावदार पीछे जा । ध्यान से एक स्केलपेल. के साथ केबल के अंत में इंसुलेशन पट्टी
- cyanoacrylic गोंद के साथ पेंच और हड्डी के लिए घुमावदार केबल को ठीक करें ।
- का नेतृत्व मुक्त टिन-मिलाप की एक छोटी राशि कनेक्टर के लिए और काउंटर इलेक्ट्रोड केबल के नंगे तारों के लिए लागू करते हैं और दोनों को संक्षेप में दोनों पूर्व टांका भागों एक साथ दबाने से कनेक्ट करते समय जब तक सोल्डर टिप छू टिन-मिलाप पिघला देता है (के बारे में 2-3 s) । टांका टिप तुरंत बाद ऊतक नुकसान के साथ केबल के अत्यधिक धातु हीटिंग से बचने के लिए निकालें ।
- कस्टम मेड द्वीतीय इलेक्ट्रोड गर्तिका उठाओ (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 1b , लाल में) तुला के साथ, दांतेदार टिप संदंश और गर्तिका के नीचे रिम करने के लिए cyanoacrylic गोंद की एक पतली परत लागू होते हैं । मोटर प्रांतस्था ऊपर स्थान के लिए और एक 4 मिमी व्यास गर्तिका का उपयोग कर, 2 मिमी पूर्वकाल और 2 मिमी bregma से पार्श्व में मध्य सॉकेट बिंदु जगह है । इस स्थिति के लिए, सॉकेट के भीतरी औसत दर्जे की सीमा सीधे sagittal टांका पर समाप्त होना चाहिए और caudal सीमा bregma की ऊंचाई पर समाप्त होना चाहिए । (सबसे cyanoacrylic गोंद दबाव से सख्त) हड्डी पर संक्षेप में सॉकेट दबाएँ.
नोट: सीधे सॉकेट के ऊपर एक प्रकाश स्रोत रखने गर्तिका रख आराम कर सकते हैं । - सुनिश्चित करें कि सॉकेट के क्षेत्र के भीतर की हड्डी गोंद से मुक्त है (प्रकाश के साथ की जांच के द्वारा क्योंकि गोंद चिंतनशील है) । गोंद फैल के मामले में, गर्तिका निकालें, स्केलपेल के साथ गोंद परिमार्जन, और ४.१२ कदम दोहराएं ।
- के बाद गर्तिका जगह में है और भविष्य उत्तेजना क्षेत्र गोंद से मुक्त है, पहले cyanoacrylic गोंद की एक छोटी सी बूंद के साथ पड़ोसी ऊतक को सॉकेट के पार्श्व सीमा सील करने के लिए एक द्रव पुल है कि इस स्थान पर वर्तमान के बाईपास सर्जरी के लिए ले जा सकता है । बहुत ज्यादा गोंद लागू नहीं के रूप में यह उत्तेजना क्षेत्र में प्रवाह कर सकते है (यदि ऐसा होता है, ४.१२ कदम पर लौटें) ।
ध्यान दें: उत्तेजना गोंद से मुक्त क्षेत्र को ध्यान में रखते हुए उत्तेजना क्षेत्र की कमी के रूप में महत्वपूर्ण है नाटकीय रूप से वर्तमान घनत्व में वृद्धि हो सकती है (a/m & #178;). - cyanoacrylic गोंद के साथ सभी शिकंजा कवर.
- एक छोटे से सिलिकॉन ट्यूब या ग्लास में दो घटक दंत एक्रिलिक सीमेंट मिश्रण । जैसे ही यह चिपचिपा हो जाता है, यह एक दंत रंग के साथ लागू करने के लिए हड्डी के लिए सॉकेट के शेष सीमाओं सील । उत्तेजना क्षेत्र में दंत एक्रिलिक सीमेंट के किसी भी प्रवाह से बचें ।
- अंत में पूरी खोपड़ी, शिकंजा, काउंटर इलेक्ट्रोड केबल और सॉकेट अप करने के लिए कवर & #8531; सॉकेट के दंत एक्रिलिक सीमेंट के साथ. सुनिश्चित करें कि सीमेंट सही चिपचिपापन है: यदि भी तरल पदार्थ, यह आसपास के ऊतकों में प्रवाह होगा; अगर बहुत मुश्किल है यह समान रूप से वितरित करने के लिए मुश्किल है ।
- जब सभी अस्थियों को ढक कर रखा जाए और सीमेंट कठोर हो जाए तो बुलडॉग clamps को निकाल लें; त्वचा को सिर्फ बिल्ट-अप सीमेंट को छूना चाहिए ताकि suturing की जरूरत न पड़े । (प्रारंभिक कटौती बहुत लंबा चुना गया था और संयोजी ऊतक या मांसपेशी दिखाई देता है, तो चरण ३.१२ में वर्णित के रूप में एक टांका लागू).
- कट त्वचा की सीमा के चारों ओर एक कपास झाड़ू के साथ आयोडीन की एक परत लागू करते है और चमड़े के नीचे इंजेक्शन carprofen (5 मिलीग्राम/किलोग्राम शरीर के वजन में भंग 5-7.5 मिलीलीटर दर्द के उपचार और द्रव प्रतिस्थापन के लिए ०.९% खारा) ।
नोट: साँस लेना संज्ञाहरण का उपयोग कर, अब इसे बंद कर. - जगह संज्ञाहरण से वसूली के लिए एक वार्मिंग बॉक्स में कुतर जब तक कुतर जाग रहा है और रुख स्थिरता बहाल है ।
नोट: पशु & #39 की जांच; s वजन विकास, घाव राज्य, और सामान्य भलाई के मानदंड दैनिक संस्था के अनुसार & #39; s सिफारिश.
- ०.९% खारा के साथ द्वीतीय इलेक्ट्रोड गर्तिका आधा भरें और हवा के बुलबुले को दूर ।
- हले cathodal tDCS सत्र, हमेशा जांच chlorination, और यदि आवश्यक हो तो (जैसे चमकदार चांदी की सतह), री-chlorinate एजी/AgCl इलेक्ट्रोड । anodal tDCS सत्र से पहले, सैड के साथ पिछले उत्तेजना से संभव अतिरिक्त AgCl जमा निकालें उत्तेजना के दौरान अच्छा चालकता के लिए अनुमति देने के लिए । पेंच द्वीतीय इलेक्ट्रोड पेंच कैप में (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 1b , ग्रे टुकड़ा).
चेतावनी: cathodal tDCS सत्रों के बीच इलेक्ट्रोड पुनः chlorinate करने में विफलता उत्तेजना के दौरान chlorination के निकास के लिए और विद्युत प्रतिक्रिया द्वारा विषाक्त निर्माण अप करने के लिए नेतृत्व करेंगे । यह ऊतक क्षति पैदा करेगा । पुनः chlorination एक ही सत्र के भीतर की जरूरत नहीं है अगर उत्तेजना अवधि से कम है 20 min. - सिर पर दो connectors के लिए केबल कनेक्ट (anodal उत्तेजना के लिए, anodal केबल पेंच टोपी पर कनेक्टर से जुड़ा हुआ है, cathodal उत्तेजना के लिए, यह विपरीत है).
नोट: एक बाहरी रूप से रखा काउंटर इलेक्ट्रोड का उपयोग करते समय, कंडक्टर जेल और कुतर & #39; एस सीने पर जगह के साथ काउंटर इलेक्ट्रोड कवर. यह सबसे आसान है अगर इलेक्ट्रोड एक छोटे से कुतर बनियान में पूर्व निर्धारित है, जिसे कुतर कर उत्तेजना के दौरान पहन सकते हैं । - प्रयोगात्मक पिंजरे में कुतर जगह है, पिंजरे कि मुक्त आंदोलन के लिए अनुमति देता है के ऊपर एक कुंडा से जुड़े केबल के साथ ।
- उत्तेजित पर बारी और उत्तेजना मापदंडों को समायोजित (उत्तेजना तीव्रता, अवधि, रैंप ऊपर और नीचे समय).
- जब एक सुरक्षा बंद और वियोग अलार्म के साथ एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उत्तेजना डिवाइस का उपयोग नहीं कर, सर्किट में एक मीटर के लिए निरंतर वर्तमान प्रवाह की जांच शामिल हैं ।
नोट: इस सेट अप के साथ, उत्तेजना प्रदर्शन या व्यवहार कार्यों के प्रशिक्षण के दौरान लागू किया जा सकता है ।
उत्तेजना के दौरान मूषक के तनाव या असुविधा के लक्षणों के लिए - जाँच करें.
- उत्तेजना के अंत के बाद, केबल डिस्कनेक्ट, सिर पर इलेक्ट्रोड टोपी unक्रू, और साफ और एक कपास झाड़ू के साथ सॉकेट सूखी. घर के वातावरण को कुतर लौटें या यदि चाहें तो एक व्यवहार प्रक्रिया के साथ आगे बढ़ें ।
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Representative Results
चेतावनी कुतर में विश्वसनीय दोहराया द्वीतीय के लिए एक सेट-अप के वर्णित कार्यान्वयन आसानी से यंत्रवत प्रयोगों, खुराक प्रतिक्रिया अध्ययनों में एकीकृत किया जा सकता है, या व्यवहार कार्यों सहित प्रयोगों. तारीख करने के लिए, पशु (इनवेसिव) द्वीतीय का उपयोग कर अध्ययन से डेटा की तुलना प्रयोगशालाओं के बीच द्वीतीय उत्तेजना सेट अप की परिवर्तनशीलता से बाधा है और उत्तेजना मापदंडों में मतभेद (जैसे, विभिंन वर्तमान घनत्व पर लागू अत्यधिक मानव आवेदन की तुलना में उच्च स्तर) । इसलिए, द्वीतीय के क्षेत्र में पशु अनुसंधान के जानकारीपूर्ण मूल्य सीमित है । यह लेख एक द्वीतीय सेट अप जो प्रयोगशालाओं में "सक्रिय" इलेक्ट्रोड के स्थान पर लक्षित प्रांतस्था (यहां, प्राथमिक मोटर प्रांतस्था (M1) के ऊपर) खारा के साथ के रूप में बेहतर प्रवाहकीय के रूप में लागू करने के द्वारा मानकीकृत करने के लिए आसान है प्रस्तुत करता है (बाहरी या प्रत्यारोपित) छाती पर रखा मध्यम और काउंटर इलेक्ट्रोड.
कुतर के छोटे आकार को देखते हुए, कुतर दी हुई त्वचा पर लक्षित प्रांतस्था के ऊपर इलेक्ट्रोड रखकर अत्यधिक बाईपासिंग का कारण बन सकता है, विशेष रूप से जब काउंटर-इलेक्ट्रोड करीब निकटता में रखा जाता है, जैसे, गर्दन में (वर्तमान मॉडलिंग के उदाहरण के लिए, , देखें चित्र 3 (संदर्भ1से अपनाया गया)) । इसके अतिरिक्त, स्थिरता और इलेक्ट्रोड संपर्क कम विश्वसनीय है और कुतर एक ट्रांसडर्मल आवेदन का उपयोग करते समय खोपड़ी पर दोहराया इलेक्ट्रोड स्थान द्वारा चिढ़ रहे हैं । एक गैर स्थायी सेट के निर्धारण भी मुक्त रूप से प्रदर्शन करने से कुतर में बाधा हो सकती है । इसके विपरीत, इस स्थाई रूप से मौजूद प्रत्यारोपित सेट को कुतर जल्दी से एडजस्ट कर देता है ।
मानव उत्तेजना मानकों की तुलना में एक समकक्ष उत्तेजना तीव्रता का आकलन मुश्किल है, क्योंकि मॉडल केवल खाते में कारकों की एक सीमित संख्या में ले जा सकते हैं और कुतर pachygyric हैं (संदर्भ1 किसी स्केलिंग के आकलन के लिए देखें फैक्टर) । इसलिए, कम तीव्रता धाराओं सहित खुराक प्रतिक्रिया डेटा एकत्रित सबसे जानकारीपूर्ण हो सकता है । anesthetized चूहों में एक खुराक-प्रतिक्रिया अध्ययन में प्रस्तुत शल्य सेट-अप का उपयोग करना, खुराक पर निर्भर microglial सक्रियण उत्तेजना अवधि (24 एच पद उत्तेजना) से अधिक प्रदर्शन किया और उच्च पर होने वाली neurodegeneration से विघटित था तीव्रता dc (आरेख 4; संदर्भ17से अपनाया गया) । Microglial सक्रियण, रूपात्मक परिवर्तन द्वारा मूल्यांकन किया गया, पहले ३१.८ a/m ² (चित्र 4c) पर हुआ, जबकि neurodegeneration का पहला संकेत ४७.८ पर पाया गया/ इन प्रयोगों में, संज्ञाहरण स्पष्ट रूप से fluorojade सी के साथ मस्तिष्क स्लाइसें के प्रतिशत के रूप में dc के जवाब की भयावहता प्रभावित (FJC) चेतावनी चूहों में सकारात्मक चूकने न्यूरॉन्स ४७.८ पर उच्च था/ ≥ 24 एच स्थाई microglial सक्रियण के लिए दहलीज के रूप में घाव सीमा के करीब है, लेकिन बहुत तीव्रता है कि मानव में शारीरिक संज्ञानात्मक और प्लास्टिक की प्रक्रियाओं को बढ़ावा देने के ऊपर, इस तरह के सक्रियण के बजाय एक पूर्व घावों की सूजन का संकेत हो सकता है dc द्वारा प्रेरित । इसलिए, इन उच्च तीव्रता पर dc के व्यवहार या आणविक प्रभाव mechanistically की अपेक्षा की जाती है (यह योजना सारांशित प्रभाव और tDCS प्रयोगों में चित्रा 5के प्रभावों को देखें) कम गहनता प्रभाव की तुलना में अलग है ।
चित्र 1: सर्जरी और द्वीतीय सॉकेट और इलेक्ट्रोड कैप इकाई की तकनीकी योजना के लिए आपूर्ति. (A) 1. कपास झाड़ू, 2. विसंक्रमित, 3. स्टीरियोटैक्टिक फ्रेम, 4. टांका लगाने का लोहा, 5. एनाल्जेसिक (जैसे, carprofen), 6. & #38; 7. निश्चेतक (उदा., xylazine & #38; ketamine), 8. सिरिंज, 9. क्लिपर, 10. कान का पंच, 11. आई ऑइंटमेंट (उदा., bepanthene), 12. लीड-नि: शुल्क टिन-मिलाप, 13. दो घटक दंत एक्रिलिक सीमेंट (डैक), 14 । आयोडीन, १५. 3% ज2ओ2, 16 । ०.९% खारा, 17. सिंथेटिक लट गैर अवशोषित टांका (जैसे, Mersilene 4-0), 18 । ड्रिल बिट्स, 19. cyanoacrylic गोंद, 20. बुलडॉग clamps 21. समस्थिति संदंश, २२. तुला, दांतेदार टीप संदंश, २३. सीधे, तेज टिप संदंश, 24 । सीधे, टिशू संदंश, 25. डेंटल रंग, 26. स्केलपेल, २७. कैंची, 28. हैंड ड्रिल, 29. पेंच चालक, 30. मोटर चालित ड्रिल, 31. महिला कनेक्टर्स, ३२. द्वीतीय सॉकेट, ३३ । स्क्वायर प्लेटिनम इलेक्ट्रोड केबल से जुड़े, टांका संयुक्त histoacrylic गोंद, ३४ के साथ कवर किया । प्लास्टिक शिकंजा । (ख) 4 मिमी के भीतर के व्यास के साथ मूषक की खोपड़ी पर निर्धारण के लिए द्वीतीय सॉकेट (लाल); इलेक्ट्रोड इकाई (ग्रे) एक पेंच टोपी और एक केंद्र के साथ एक आंतरिक टिकट द्वारा बनाया गया है एजी के केबल के लिए कमरे में जा रहा छेद/सीएल डिस्क इलेक्ट्रोड है, जो टिकट के नीचे चिपके हुए है । यह सेट अप की अधिकतम स्थिरता और संवेदनशील तार इलेक्ट्रोड कनेक्शन बिंदु पर तार टूटता से बचने के लिए अनुमति देता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 2: द्वीतीय सेट अप के साथ सुसज्जित चूहों. बाईं ओर चूहे मुंडा छाती पर एक बाह्य निश्चित काउंटर इलेक्ट्रोड के साथ सुसज्जित है । कार्बन रबड़ इलेक्ट्रोड बनियान के नीचे करने के लिए सिल है । सही पर चूहे एक प्रत्यारोपित छाती इलेक्ट्रोड केबल सुरंग के साथ सिर करने के लिए है । महिला कनेक्टर केबल से जुड़ी (caudal) दंत एक्रिलिक सीमेंट निर्मित इकाई, द्वीतीय इलेक्ट्रोड (rostral) के लिए सॉकेट के पीछे के भीतर तय हो गई है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 3: दो अलग कुतर द्वीतीय montages में वर्तमान वितरण के मॉडलिंग । परिमित तत्व epicranial tDCS montages के साथ दो चूहे मॉडल में मस्तिष्क वर्तमान प्रवाह की भविष्यवाणी मॉडल, अनुमति के साथ संशोधित1। इन मॉडलों का प्रयोग, अनुमानित दहलीज मस्तिष्क वर्तमान घनत्व cortical घावों को प्रेरित करने के लिए १७.० Fritsch, एट अल द्वारा इस्तेमाल किया असेंबल के लिए एक/ 8 (ए), और रोहन, एट अल द्वारा असेंबल के लिए ६.३/ 21 (ख), ६१ के विद्युत क्षेत्रों के लिए इसी, और 23 वी/ दो अलग montages के वर्तमान प्रवाह पैटर्न में विसंगतियों को ध्यान दें । में (क) एक कम समय के लिए एक उच्च वर्तमान घनत्व लागू है, (ख) में से एक कम चार्ज घनत्व में जिसके परिणामस्वरूप । सबसे महत्वपूर्ण काउंटर इलेक्ट्रोड (गर्दन बनाम छाती) के स्थान परिणामस्वरूप मस्तिष्क वर्तमान प्रवाह पर एक अतिरिक्त प्रभाव हो सकता है । इसलिए, कुतर डेटा की व्याख्या के लिए, इलेक्ट्रोड आकार के विनिर्देश, प्लेसमेंट (दोनों इलेक्ट्रोड), लागू वर्तमान, और उत्तेजना अवधि आवश्यक है । ध्यान दें कि चूहे मस्तिष्क के भीतर वास्तविक वर्तमान इन गणनात्मक मॉडलों का उपयोग करके अनुमान लगाया जा सकता है । रंग पैमाने पर शून्य से ११.६ के लिए वर्तमान घनत्व इंगित करता है/ कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 4: खुराक microglia सक्रियण और मस्तिष्क स्लाइस में neurodegeneration पर dc के प्रतिसाद प्रभाव anodal tDCS प्राथमिक मोटर प्रांतस्था करने के लिए लागू की अलग खुराक के बाद प्राप्त की. आंकड़ा17 से संशोधित किया गया है एक खुराक के immunohistological निष्कर्षों-प्रतिक्रिया tDCS अध्ययन संक्षेप । (क) के बीच संबंधआकृति सक्रिय विरोधी द्वारा मूल्यांकन microglia-CD11b/सी धुंधला (दर्ज़ा नीचे देखें) और neurodegeneration FJC सकारात्मकता से पता चला । चूहा मोटर cortical मस्तिष्क स्लाइसें या तो विरोधी CD11b के रूप में एक अंधा अंवेषक द्वारा रेटेड थे/सी और FJC नकारात्मक धुंधला, विरोधी CD11b के रूप में/सी सकारात्मक ही (सक्रियण निर्धारित आकृति का पता लगाने), या दोनों विरोधी CD11b के रूप में/ ध्यान दें कि microglial सक्रियकरण neurodegeneration की पुनरावृत्ति पहले । (ख) वाम मोटर cortical मस्तिष्क स्लाइस के प्रतिनिधि राज्याभिषेक वर्गों (पर या के पास + १.५६ मिमी bregma से) anodal tDCS के विभिंन तीव्रता के संपर्क में चूहों से प्राथमिक मोटर प्रांतस्था के लिए आवेदन किया । anesthetized चूहों में, neurodegeneration के कोई संकेत नहीं ३१.८ पर हुई एक/m ², जबकि कुछ चूकने न्यूरॉन्स ४७.८ पर मौजूद थे एक/वर्गमीटर और न्यूरॉन्स नुकसान आगे बढ़ाने खुराक के साथ वृद्धि हुई. नोट में, anodal dc पर ४७.८/m ² चेतावनी चूहों में neurodegeneration के साथ स्लाइस का प्रतिशत बढ़ा । सभी वर्गों के लिए स्केल बार: ५०० µm । आवर्धन प्रवेश पैमाने पर सभी वर्गों के लिए बार: 20 µm. (ग) एंटी-CD11b/C immunohistochemistry में microglia सक्रियण की रेटिंग का ऊतकीय नमूना छवियां, 0 (सक्रिय नहीं) से लेकर 4 तक (गंभीर रूप से सक्रिय ), 1-4 "के रूप में सकारात्मक रेटेड थे." स्केल बार्स = ५० µm. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.
चित्रा 5: योजना वर्तमान में इस्तेमाल किया कुतर tDCS वर्तमान घनत्व मानव आवेदन की तुलना में के संबंध illustrating: सूजन के लिए थ्रेसहोल्ड, neurodegeneration, और शारीरिक प्रक्रियाओं के मॉडुलन उत्तेजना में 30 तक की अवधि min. वर्तमान में उपयोग किया जाता है, जबकि मानव अध्ययन के बहुमत में वर्तमान घनत्व ०.३ और ०.८ के बीच कर रहे है १.३ से १४३ एक/वर्गमीटर से अधिक का उपयोग कर अध्ययन के बहुमत के साथ एक/m या1,14/ मानव उत्तेजना पैरामीटर्स neurodegeneration1के लिए थ्रेशोल्ड के नीचे परिमाण का कम से एक क्रम है । neurodegeneration के लिए दहलीज संज्ञाहरण के तहत काफी अधिक है, जब cortical उत्तेजित17दबा दिया है । स्थाई microglial सक्रियण नीचे शुरू होता है, लेकिन न्यूरॉन्स क्षति उत्प्रेरण17तीव्रता के करीब । घावों की दहलीज के नीचे उच्च तीव्रता पर शारीरिक मस्तिष्क प्रक्रियाओं पर dc के मॉडुलन प्रभाव की जांच बहुत कम तीव्रता पर देखा अदब से अलग होने की संभावना है (मानव अनुप्रयोग के लिए तुलनीय) । प्रजातियों के बीच उत्तेजना मापदंडों के सटीक अनुवाद जांच के अधीन है । अनुमान आकार और शरीर रचना विज्ञान (sulci और gyri) की तरह निष्क्रिय कारकों से रुकावट हैं, लेकिन यह भी संभव विभिंन संवेदनशीलता द्वारा न्यूरॉन्स, glia के बिजली के क्षेत्रों के लिए, और प्रजातियों के पार नेटवर्क (यह ज्ञात नहीं है कि एक ही मौजूदा प्रवाह के लिए नेतृत्व करेंगे शारीरिक प्रभाव) । इसलिए, सबसे जानकारीपूर्ण अध्ययन डिजाइन एक खुराक प्रतिक्रिया तरीके में द्वीतीय प्रभाव परीक्षण है, बहुत कम वर्तमान तीव्रता सहित. इस योजना के आंकड़ों के आधार पर7,12,16,18,19,20,21,22, 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , 31 (सत्र प्रति 30 मिनट की अधिकतम उत्तेजना अवधि, डेटा रोग पशु मॉडल से बाहर हैं) । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
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Discussion
इस प्रोटोकॉल ठेठ सामग्री और एक स्थाई द्वीतीय सेट अप के सर्जिकल प्राप्ति के लिए प्रक्रियात्मक कदम का वर्णन है, साथ ही साथ चेतावनी कुतर में बाद उत्तेजना के लिए । एक मूषक द्वीतीय प्रयोग की तैयारी के दौरान, कई methodological पहलुओं (सुरक्षा और द्वीतीय की सहनशीलता, परिणाम पैरामीटर) और साथ ही वैचारिक पहलुओं (मानव हालत के साथ तुलना, एक विशेष मस्तिष्क पर उत्तेजना के प्रत्याशित प्रभाव क्षेत्र) को ध्यान में रखा जाना चाहिए । देखने का एक methodological बिंदु से, प्रत्यारोपित छाती के साथ कपाल द्वीतीय गर्तिका के सर्जिकल सेट अप काउंटर इलेक्ट्रोड अनुदैर्ध्य अध्ययन के लिए लाभप्रद है क्योंकि यह चेतावनी में आवेदन के लिए अनुमति देता है, स्वतंत्र रूप से कुतर जा. केबल कनेक्शन और स्थाई सेट को कुतर के Habituation की जरूरत है, लेकिन बाद में, यह व्यवहार कार्यों के साथ संयोजन में भी द्वीतीय की अनुमति देता है । इसके अलावा, उत्तेजना के दौरान कुतर की तकलीफ इस सेट-अप के साथ कम होने की संभावना है, क्योंकि आंदोलनों पूर्व मामले और प्रत्यारोपित इलेक्ट्रोड के ऊतक संपर्क में प्रतिबंधित नहीं कर रहे हैं के बाद से एक बनियान में एक काउंटर इलेक्ट्रोड पहनने की तुलना में उत्तेजना सुनिश्चित की जाती है ।
प्रस्तुत द्वीतीय सेट अप करने के लिए 3 महीने तक चलने वाले प्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया गया है, किसी भी इलेक्ट्रोड केबल विच्छेदन, सामग्री अस्थिरता, या संक्रमण के बिना. इस प्रकार यह संभावना है कि सेट अप भी इस अवधि से अधिक प्रयोगों के लिए अनुकूल है ।
इस epicranial उत्तेजना असेंबल अधययन संरचनाओं के माध्यम से अत्यधिक बाईपास सर्जरी रोकता है, जो की संभावना शरीर के आकार के लिए इलेक्ट्रोड के संबंध को देखते हुए कुतर में एक बड़ी हद तक होने वाली है ( चित्रा 3 और संदर्भ1देखें) । कुतर में epicranial उत्तेजना के लिए प्रत्यारोपित सेट-अप स्वतंत्र रूप से चलती जानवरों में प्रयोगों के लिए उच्च व्यावहारिकता के लिए अनुमति देता है, इलेक्ट्रोड पदों की एक स्पष्ट परिभाषा, और वर्तमान डिलीवरी की विश्वसनीयता. जबकि इन कारकों प्रयोगों के मानकीकरण के लिए प्रमुख लाभ का प्रतिनिधित्व करते हैं, मानव या कुतर में उत्तेजना ट्रांसडर्मल करने के लिए विसंगति (जैसे, संदर्भ३२,३३) को ध्यान में रखना चाहिए । हालांकि, परिणामों के अनुवाद के लिए, वर्तमान मस्तिष्क तक पहुंचने की वास्तविक राशि (मस्तिष्क वर्तमान घनत्व), विभिंन ऊतकों के माध्यम से पारित होने के स्वतंत्र, प्रमुख प्रासंगिकता३४की है । काउंटर इलेक्ट्रोड की नियुक्ति आम तौर पर वर्तमान प्रवाह1की दिशा और वितरण निर्धारित करता है । इस प्रकार, न्यूरॉन्स के ध्रुवीकरण के लिए, छाती पर काउंटर इलेक्ट्रोड का एक स्थान (वर्तमान प्रवाह की दिशा dorsoventral) गर्दन में प्लेसमेंट की तुलना में अधिक प्रभावी हो सकता है (वर्तमान प्रवाह के rostrocaudal दिशा).
अध्ययन द्वीतीय या व्यवहार पर उसके प्रभाव के अंतर्निहित तंत्र को संबोधित जब भी व्यवहार्य चेतावनी कुतर में प्रदर्शन किया जाना चाहिए, के बाद से संज्ञाहरण काफी (पैथो) के साथ सूचना का आदान प्रदान-ंयूरॉंस गतिविधि सहित शारीरिक प्रक्रियाओं३५ ,३६ और प्लास्टिक३६,३७, और दमन या द्वीतीय प्रभावकारिता17बदल सकता है, (और हमारे अप्रकाशित टिप्पणियों) या1,17नुकसान । इसके विपरीत, anesthetized कुतर में प्राप्त परिणाम चेतावनी की स्थिति के लिए एक प्रत्यक्ष निष्कर्ष की अनुमति नहीं है, संभावित आगे अनुवाद मानव में अनुसंधान के लिए बाधा । anesthetized चूहों और चेतावनी चूहों में मोटर प्रांतस्था करने के लिए लागू tDCS के मतभेदों का एक उदाहरण प्रतिनिधि परिणाम अनुभाग में दिखाया गया है. tDCS समान रूप से उच्च वर्तमान घनत्व में लागू microglia सक्रियण और चेतावनी चूहों में neurodegeneration की अधिक से अधिक दर प्रेरित anesthetized चूहों की तुलना में17. हालांकि इन निष्कर्षों को एक खुराक का हिस्सा है-प्रतिक्रिया प्रयोग जिसमें microglia और neurodegeneration पर tDCS प्रभाव उच्च तीव्रता पर हुई (mechanistical या व्यवहार अध्ययन में उपयोग के लिए सिफारिश नहीं), यह अटकलें है कि कम tDCS चालू करने के लिए आकर्षक है घनत्व, परिणामों का एक ही मोड़ कुतर की सतर्कता के आधार पर घटित होता है ।
अंत में, प्रदान की प्रोटोकॉल का एक और लाभ त्रुटि के संभावित स्रोतों की कमी है । समस्या निवारण रणनीतियां और महत्वपूर्ण चरणों प्रोटोकॉल में हाइलाइट किया गया है । इन विशेष अनुसंधान प्रयोजन के लिए उपयुक्त वर्तमान घनत्व के विकल्प शामिल है (जैसा कि ऊपर चर्चा), प्रत्येक लागू उत्तेजना से पहले द्वीतीय इलेक्ट्रोड की तैयारी के लिए की जरूरत है, और विश्वसनीय आचरण के लिए अच्छी तरह से और दोहराया जांच । इलेक्ट्रोड तैयारी के संबंध में, cathodal उत्तेजना से पहले इलेक्ट्रोड की chlorination (यानी, कैथोड cortical लक्ष्य क्षेत्र पर) उत्तेजना के दौरान chlorination के निकास के बाद से विषाक्त निर्माण अप करने के लिए नेतृत्व करेंगे बिल्कुल महत्वपूर्ण है विद्युत प्रतिक्रियाओं और secondarily कारण ऊतक नुकसान. हमारे अनुभव में, chlorination की थकावट उत्तेजना के पहले 20 मिनट के भीतर नहीं होती है । इसके विपरीत, दोहराया anodal उत्तेजना से पहले, एजी/anode में सीएल जमाव उत्तेजना के विच्छेदन से बचने के लिए हटाया जाना चाहिए । कंडक्टर एक महत्वपूर्ण मुद्दा है, जो न केवल इलेक्ट्रोड तैयारी करने के लिए संबंधित है, लेकिन यह भी कुतर के व्यावहारिक उत्तेजना सत्र के लिए, साथ ही द्वीतीय गर्तिका के सर्जिकल आरोपण की गुणवत्ता । आसपास खोपड़ी और ऊतक क्षेत्र के लिए द्वीतीय गर्तिका के बंद वर्तमान घनत्व के सही आकलन के लिए शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं के दौरान सुनिश्चित किया जाना चाहिए । सन्निकट ऊतक के साथ बाईपास सर्जरी एक हाथ पर मस्तिष्क के लिए लागू वर्तमान के अधिक से अधिक का आकलन करने के लिए सुराग, और वर्तमान प्रवाह दिशा की विकृति के आधार पर शारीरिक परिणामों को बदल सकते हैं. दूसरी ओर, उत्तेजना क्षेत्र की कमी-या तो एजी द्वारा/(ऊपर देखें) या द्वीतीय सॉकेट आरोपण के दौरान उत्तेजना क्षेत्र के कवरेज के द्वारा (जैसे, एक्रिलिक सीमेंट या histoacrylic गोंद द्वारा)-लागू की अनुमान लगाने के लिए नेतृत्व कर सकते है वर्तमान घनत्व, और उत्तेजना एक कम क्षेत्र के द्वारा बस अनजाने उच्च शिखर वर्तमान घनत्व द्वारा ऊतक क्षति के लिए नेतृत्व कर सकते हैं । अंत में, प्रवाहकीय मध्यम, जैसे, खारा, को बेहतर उत्तेजना क्षेत्र में वितरित करने के लिए जारी उत्तेजना के लिए अनुमति की जरूरत है । एक चल रहे प्रयोग के दौरान, बदल कंडक्टर निंनलिखित के रूप में दिखाई हो सकता है: (तनाव के लक्षण, एक विशेष कार्य पर चर प्रदर्शन) कुतर के अप्रत्याशित व्यवहार, वर्तमान वितरण में रूपांतरों विद्युत के एक एम्पीयर मीटर पर प्रदर्शित सर्किट, या उत्तेजना निरंतरता का पूरा नुकसान । इस मामले में, इलेक्ट्रोड जमाव से साफ किया जाना चाहिए और उत्तेजना क्षेत्र किसी भी मलबे के लिए फिर से निरीक्षण किया जाना चाहिए । केबल कनेक्शन, संबंधित गर्तिका में द्वीतीय इलेक्ट्रोड की नियुक्ति, और प्रवाहकीय मध्यम जांच की जानी चाहिए और जब बेकार दिखाई बदल दिया । यदि द्वीतीय वितरण असंगत था, तो इस विशेष सत्र के प्राप्त किए गए डेटा (उदा., व्यवहार, प्रोटोकॉल) को विश्लेषण से बाहर रखने की आवश्यकता हो सकती है ।
चेतावनी चूहों में निर्धारित neurodegeneration के लिए सीमा (दोनों cathodal और anodal सत्र के हमारे अप्रकाशित डेटा) सुरक्षित और अच्छी तरह से चेतावनी कुतर में सहन कर रहे हैं, जब ३१.८ के नीचे तीव्रता पर उत्तेजना के 20 मिनट तक का उपयोग कर/ एक 4 मिमी व्यास transcranial इलेक्ट्रोड के साथ एमए), और जब इस प्रोटोकॉल में उल्लिखित सिफारिशों का पालन । हालांकि, कम तीव्रता का चयन मानव उत्तेजना मापदंडों के करीब (0.3-1.6 A/m या) अधिमानतः खुराक-responएसई प्रयोगों प्राप्त डेटा के जानकारीपूर्ण चरित्र को अधिकतम करने के लिए और मानव आवेदन करने के लिए परिणाम के आगे अनुवाद की सुविधा के लिए सिफारिश कर रहे हैं ।
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Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
इस काम को जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (DFG RE 2740/3-1) ने सपोर्ट किया था । हम में घर के उत्पादन के लिए फ्रैंक हुएथे और थॉमस गुंठर धंयवाद कस्टम निर्मित द्वीतीय सेट अप और डीसी उत्तेजित ।
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 |
References
- Bikson, M., et al. Safety of Transcranial Direct Current Stimulation: Evidence Based Update 2016. Brain Stimul. 9 (5), 641-661 (2016).
- 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).
- 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).
- Purpura, D. P., McMurtry, J. G. Intracellular activities and potential changes during polarization of motor cortex. Neurophysiol. 28 (1), 166-185 (1965).
- 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).
- Nitsche, M. A., Paulus, W. Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans. Neurology. 57 (10), 1899-1901 (2001).
- Cambiaghi, M., et al. Brain transcranial direct current stimulation modulates motor excitability in mice. Eur J Neuro. 31 (4), 704-709 (2010).
- Fritsch, B., et al. Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning. Neuron. 66 (2), 198-204 (2010).
- Ranieri, F., et al. Modulation of LTP at rat hippocampal CA3-CA1 synapses by direct current stimulation. J Neurophysiol. 107 (7), 1868-1880 (2012).
- 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).
- Sun, Y., et al. Direct current stimulation induces mGluR5-dependent neocortical plasticity. Ann Neurol. 80 (2), 233-246 (2016).
- 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).
- Reis, J., Fritsch, B. Modulation of motor performance and motor learning by transcranial direct current stimulation. Curr opin Neurology. 24 (6), 590-596 (2011).
- 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).
- 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).
- Monai, H., et al. Calcium imaging reveals glial involvement in transcranial direct current stimulation-induced plasticity in mouse brain. Nature Comm. 7, 11100 (2016).
- Gellner, A. -K., Reis, J., Fritsch, B. Glia: A Neglected Player in Non-invasive Direct Current Brain Stimulation. Front Cell Neurosci. 10, 188 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Liebetanz, D., et al. After-effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on cortical spreading depression. Neurosci Lett. 398 (1-2), 85-90 (2006).
- 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).
- Cambiaghi, M., et al. Flash visual evoked potentials in mice can be modulated by transcranial direct current stimulation. Neurosci. 185, 161-165 (2011).
- 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).
- 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).
- Pikhovych, A., et al. Transcranial Direct Current Stimulation Modulates Neurogenesis and Microglia Activation in the Mouse Brain. Stem Cells In. , 1-10 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Jackson, M. P., et al. Safety parameter considerations of anodal transcranial Direct Current Stimulation in rats. Brain, behavior, and immunity. , (2017).
- 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).
- 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).
- 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).
