Summary
Transkraniyal doğru akım stimülasyon (tDCS) psikiyatrik hastalıkları tedavi etmek için önerilen tedavi edici bir tekniktir. TDCS tarafından uyarılmış belirli biyolojik değişiklikler anlamak için gerekli hayvan bir modeldir. Bu iletişim kuralı bir kronik implante elektrot kullanan bir tDCS fare modeli açıklar.
Abstract
Transkraniyal doğru akım stimülasyon (tDCS) için birkaç nöropsikiyatrik hastalıkların bir alternatif veya tamamlayıcı tedavi olarak önerilen bir non-invaziv neuromodulation tekniktir. TDCS biyolojik etkileri tam olarak, kısmen insan beyin dokusu elde zorluk nedeniyle açıklandığı anlaşılır değil. Bu iletişim kuralı bir kronik implante elektrot tDCS biyolojik etkileri uzun süreli çalışma izin kullanan bir tDCS fare modeli açıklar. Bu deneysel modelde tDCS kortikal gen ekspresyonu değiştirir ve terapötik kullanımı için gerekçe anlayış belirgin bir katkı sunuyor.
Introduction
Transkraniyal doğru akım stimülasyon (tDCS) kullanılarak düşük yoğunluktaki sürekli akımları1nöronal modülasyon üzerinde duruluyor bir non-invaziv, düşük maliyetli, tedavi tekniği kullanıyor. Şu anda tDCS için iki kurulumları (anodal ve cathodal) bulunmaktadır. Anodal uyarım giderek artan bir geçerli elektrik alanı Aksiyon potansiyelleri tetiklemek için çok zayıf olsa da, bu yöntem sinaptik plastisite2değişimler üretir Elektrofizyoloji çalışmalar göstermiştir. Örneğin, kanıt bu tDCS uzun vadeli kullanılmasının muhtemelen (LTP) etkileri artan pik genlik eksitatör postsinaptik potansiyeller3,4 ve modülasyon kortikal uyarılabilirlik5gibi indükler gösterir.
Tersine, cathodal stimülasyon inhibisyon, membran hyperpolarization6' kaynaklanan neden olmaktadır. Bu mekanizma için bir hipotez tDCS Aksiyon potansiyeli sıklığı ve süresi nöronal vücut3modüle açıklanan fizyolojik bulgular temel alır. Bu depolarizasyon eşik vardiya ve kolaylaştırmak ya da nöronal ateş7engel olsa da özellikle, bu etkiyi doğrudan Aksiyon potansiyelleri, uyandırmak değil. Bunlar etkileri zıt daha önce göstermiştir. Örneğin, anodal ve cathodal dürtme şartına yanıt kayıtlı üzerinden elektromiyografi faaliyet tavşan8karşı etkileri üretti. Ancak, çalışmalar da cathodal akımları artan öz zıt etkileri3sunulması uyarılabilirlik için neden olabilir iken uzun süreli anodal stimülasyon oturumları uyarılabilirlik düşebilir göstermiştir.
Anodal ve cathodal uyaranlara elektrot çiftleri kullanımı toplamak. Örneğin, anodal stimülasyon, "etkin" veya "anot" "referans" veya "katot" elektrot nerede akım etkisi önemsiz9olarak kabul edilir bir bölge üzerinde yer alır, ancak modülasyonlu için beyin bölgesi üzerinde elektrot yerleştirilir. Cathodal stimülasyon, elektrot eğilim ters. Elektrik etkiler elektrot boyutları farklı10alan ve stimülasyon yoğunluğu etkili tDCS için geçerli yoğunluğu üzerinde bağlıdır. En yayınlanmış çalışmalarda, ortalama geçerli yoğunluğu 0,10-2.0 arasında olan anne ve 0,1 mA 0.8 mA insan ve fare, sırasıyla6,11. 35 cm2 elektrot boyutu genellikle insanlarda kullanılmasına rağmen kemirgen için elektrot boyutları ile ilgili uygun hiçbir anlayış ve daha kapsamlı bir soruşturma gerekli6.
tDCS çeşitli nörolojik ve Nöropsikiyatrik bozukluklar11 epilepsi gibi12, bipolar bozukluk13, kontur5 için bir alternatif veya tamamlayıcı tedavi sunan girişimi ile klinik çalışmalarda teklif edildi , major depresyon14, Alzheimer hastalığı15, multipl skleroz16 ve Parkinson hastalığı17. TDCS ilgi ve kullanımı klinik çalışmalarda, detaylı hücresel ve moleküler uyarılmış değişiklikler beyin dokusunda, kısa ve uzun süreli etkileri yanı sıra davranışsal sonuçları ile büyüyen rağmen daha derin olmak18, soruşturma henüz vardır 19. tDCS iyice çalışmaya doğrudan bir insan yaklaşımı uygun olmadığından, tDCS hayvan modeli kullanımını tDCS için erişilebilirlik nedeniyle tedavi mekanizmaları temel hücresel ve moleküler olayların içine değerli bakış açısı sunabilir hayvanın beyin dokusu.
Eldeki kanıtlar farelerde tDCS modelleri ile ilgili olarak sınırlıdır. Rapor modelleri farklı Reproduction düzenler, elektrot boyutları ve malzemeler kullanılır. Örneğin, Winkler vd. (2017) serum dolu kafa elektrot (Ag/AgCl, çapı 4 mm) implante ve akrilik çimento ve vidalar20ile kafatası için sabit. Yaklaşımımız farklı, onların göğüs elektrot implante (Platin, 20 x 1.5 mm) yapıldı. Nasehi vd. (2017) kullanılan bizim için çok benzer bir yordam torasik elektrot salin batırılmış sünger (dolu, karbon 9.5 cm2)21kimden çekilmesine rağmen. Başka bir çalışmada her iki elektrot kullanarak sabit plakalar ve hayvanın kafasını hidrojel iletken22ile kapsayan elde hayvanın kafası içine yerleştirdim. Burada, bir kronik implante elektrot basit cerrahi prosedürler ve tDCS kurulumu ile (Şekil 1) kullanan bir tDCS fare modeli açıklar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Erkek yetişkin (8-12 hafta) C57BL/6 fareler tek tek yer bu deneyde kullanılmıştır. Hayvanlar alınan uygun bakım öncesinde, sırasında ve sonra deneysel yordamlar yiyecek ve su ile ad libitum. Tüm yordamları Federal Üniversitesi Minas Gerais hayvan Etik Komite tarafından onaylanmış (protokol sayısı 59/2014).
1. elektrot yerleştirme
-
Sedatif ve hayvan stereotaksik aparatı üzerine düşünüp
- Tüm gerekli cerrahi aletler sterilize.
Dikkat edin. Cerrahi aletler 440 ° C'de 3 dakika sterilize Pamuk temizleme bezi 20 dk için 121 ° C'de 20 psi (inç kare başına pounds) adlı autoclaved. - 37 ° c termal platformu denetleyiciye ayarlamak
- Hayvan tartmak ve anestezi indüksiyon için uygun doz hesaplayın. İntraperitoneally verilen 100 mg/kg ketamin ve 8 mg/kg xylazine, (iğne boyutu, 31 G) bir doz ketamin ve xylazine karışımı kullanın. Hayvan 2-3 dk içinde uykuya.
- Cerrahi sitesi tıraş için bir elektrikli tıraş makinesi veya jilet kullanın.
- Yer hayvan stereotaksik aparatı önceden ısıtılmış üzerinden üzerine tabak Isıtma.
- Hayvanın kafa tutun ve ucu kulak çubuklarını her hayvanın kulak stereotaksik platforma düzeltebilirim takabilirsiniz.
- Hiçbir yan kafa değişen ve küçük dikey hareketi sonrası yavaş yavaş hayvanın kafası konumlandırma ilerletmeniz olduğunu doğrulayın.
- Yavaşça fare burun üzerinde anestezi maskesi slayt ve vida sıkma tarafından yerinde tamir.
- İsoflurane %1 1.0 L/dk O2ile ayarlayın.
- Ameliyat sırasında kornea kurutma önlemek için hayvanın gözleri göz merhem uygulamak.
- Tüm gerekli cerrahi aletler sterilize.
-
Hayvanın başına implant takılması
- Pamuk temizleme bezi povidone-iyot (veya %2 KLORHEKSİDİN) üç alternatif scrubs ile cerrahi sitesi hazırlamak için kullanın ve % 70 etanol.
- Anestezi derinliği hafifçe hayvanın ayak sıkma ve hayvanın pedal çekilme (ayak tutam) refleks kaybı doğrulama doğrulamak için bir çift cımbız kullanın.
- Bir kesik yaklaşık 3 mm hayvanın kulak hattına arka yapmak ve göz satırında durdurmak. Kesi sitenin implant almak için yeterli büyüklükte olmasını uzunluğu yaklaşık 1 cm olmalıdır.
- Yavaşça kafatası tutkal geliştirmek ve bağlılık çimento kemik sıyırıcı kazı. Başına mikro çizikler oluşturma niyeti ile bu ışık yapmak.
- Dikkatli bir açık cerrahi alan korumak ve engelleri deri ve kürk gibi ücretsiz gevşek cilt için cerrahi kanca yerleştirin.
- Hayvanın derisi kuru steril pamuklu çubukla kullanın.
- Diseksiyon mikroskop hayvanın kafatası tepesine görselleştirmek için kullanın.
- Bir iğne ekleme stereotaksik sahibine ve bregma bulun. Doğrudan biraz bregma dokunmadan hayvanın başının üstünde iğne getirin.
- Dijital kaydedici üzerinde tüm koordinatları dışarı sıfır ve iğne yükseltmek.
- TDCS implant stereotaksik tutucu düzeltmek. İmplant hayvanın başının üzerine getirin ve yavaşça uygun stereotaksik koordinatları kullanarak ilgi bölgesine indirin.
- Süper Tutkal implant'ın Bankası üzerine 1 damla (yaklaşık 35 μL) yaymak için bir iğne kullanın.
- Kafatası dokunana kadar yavaş yavaş sahibi aşağı doğru hareket ettirin. İmplant Bankası tamamen yüzeyi ile temas halinde olduğundan emin olun.
- Üreticinin yönergelerine göre cerrahi çimento hazırlayın.
- 3 ince, hassas konumlandırma sonra uygulama çimento kafatası boyunca ve implant alt kısmı üzerine bile tabakası. Damla damla bir uygulama fırça kullanarak başına uygulama. Katmanları daha yapısal destek implant için tepe şeklinde bir yapı oluşturması gerekir.
- İmplant'ın vida dişi temiz çimento pürüzsüz, engelsiz bir bağlantıya izin vermek için bırakın.
- Yaklaşık 4 dakika boyunca kurumaya her katmanı sağlar.
- İmplantın tamamen müstakil kadar kuru dikkatle sahibi kaldırdığınızda. Her zaman o yanlışlıkla hayvanın kafatasından elde edilebilir bu yana implantın ele alırken çok dikkatli olun.
-
Ameliyat ve ameliyat sonrası bakım bitirme
- Hidrat hayvanın cilt kesi sitesindeki bir serum batırılmış pamuk bez ile.
- Ceket deri tDCS implant tabanın üzerinde saklayın.
- Doku bir araya getirmek ve bir damla ile kesi cerrahi doku yapıştırıcısı doku 0.2 cm başına kapatmak için bir çift cımbız kullanın.
- % 1-2 lidokain kesi sitedeki sızmak ve doku altında yatan.
- Fare ile laktat zil'ın çözüm 500 µL subkutan hidrat.
- Fare önceden ısıtılmış (37 ° C) temiz, tek yer alan kafesin içine yerleştirin.
- Islak yiyecek parçaları ile küçük bir çanak içinde belgili tanımlık kafes kolay erişim için ilerleyen saatlerde yemek için koymak.
- Hayvanın ameliyat sonrası ağırlık kayıt.
- Hayvan ketoprofen (5 mg/kg) subkutan ameliyattan sonra ve sonraki 2 gün verin.
- Hayvan kurtarma en az 1 hafta yakından izlemek. Sıkıntı, piloerection, damat, azaltılmış hareket, yarayı kaşıma ve cerrahi sitesi iltihabı gibi iz değerlendirmek.
2. tDCS kurulum ve stimülasyon
-
tDCS kurulum (bkz. Şekil 2)
Dikkat edin. TDCS uyarıcı dolu olduğundan emin olun.- TDCS uyarıcı için anot ve katot kabloları takın ve yakın stimülasyon bölgesi kullanılabilmesini sağlayın. Tipi elektrot stereotaksik sahibine iliştirin.
- 37 ° C'ye termal platformu ayarla
- 1 L/dk inhalasyon anestezi sistemdeki oksijen Flowmetre açın.
- Fareyi anestezi indüksiyon odasına getirin.
- % 3 isoflurane Buharlaştırıcı açın. İsoflurane etkileri 4 dakika geçmesi hayvan izin.
- Hayvan indüksiyon odasında, steril enjektör vücut elektrot % 0,9 serum fizyolojik çözüm ile doldurmak için kullanın.
- Hayvan indüksiyon odasından kaldırın ve göğüs kafesini açar vücut elektrot üzerinde konumlandırın.
- Yavaşça fare burun üzerinde anestezi maskesi slayt ve yerde düzeltebilirim. % 1.5 isoflurane çıktısına indirin.
- İmplant ve tipi elektrot serum doldurmak ve dikkatli bir şekilde ekleyebilirsiniz.
- Stimülasyon zaman ve geçerli yoğunluğunu ayarlayın.
- TDCS uyarıcı kişi kalitesine doğrulayın. En uygun kişi 7'den 10'a 1-10 ölçeğinde gider.
-
Stimülasyon
- Stimülasyon başlatın.
- 30 kadar ramping geçerli gözlemlemek s seçilen değeri ve kendisini korumak için sürekli kurulan süre sonra tekrar aşağı ramping oturum sonunda.
- Sham düğmesini kontrol fareler için etkinleştirebilirsiniz.
- 30 kadar ramping geçerli gözlemlemek s seçilen değeri ve sonra stimülasyon döneminin son bir rampa ile dinlenmek için ardışık bir rampa ile sonunda seçilen değeri için 1.
- Dikkatle stimülasyon oturum tamamlandıktan sonra 10 dakika önceden ısıtılmış (37 ° C) kafes hayvan aktarın.
Dikkat edin. Hayvanlar 3 dk sonra uyandırmaya başlayın. - İnhalasyon anestezi sistemi devre dışı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Cerrahi protokol inflamatuar hiçbir sinyalleri uyarılmış sitesinde ne de herhangi bir istenmeyen etkisi ile en az bir ay için uzun vadeli implant istikrar sundu. Cerrahi prosedür ve tDCS oturumları tüm hayvanlar hayatta (n = 8). Bu deneyde, tDCS implantlar M1 ve M2 cortices (+ 1.0 mm ön-arka ve 0.0 mm lateral bregma için) üzerinde konumlandırılmış. Bir hafta sonra tDCS (n = 3-4) ve sham (n = 3) fareler teşvik için beş ardışık gün boyunca 10 min 0,35, anne. İmplant viability değerlendirmek için iletişim kalitesi (CQ) değerleri kaydedildi ve hiçbir önemli farklılıklar bir 5 günlük stimülasyon yordam (Şekil 3A) sırasında gruplar arasında bulundu. Bu hayvan modeli kullanarak, stimülasyon başarı değerlendirmeleri için beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) ve gliyal fibrillary asidik protein gen ifade düzeyleri ile tespit edilebilecek (GFAP'nin). BDNF ve GFAP'nin implant zaman sahte grubuna göre aşağıda korteks bölgesinde önemli ölçüde daha yüksek mRNA düzeyleri sundu. TDCS gen ekspresyonu üzerine etkisi (Şekil 3B) düzeyde etkinlik düzenlenir sitoiskeleti ilişkili protein (ARC) ve synapsin 1 (SYN1) genleri değildi ifade değiştirdikten sonra belirli genler için sınırlı görünmektedir.
Resim 1 . Deneysel adımlar için kullanılan implant ameliyatı ve stimülasyon. Adım adım tDCS bir şematik akış çizelgesi implant yerleştirme, tDCS kurulum ve stimülasyon yordamı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 . tDCS Kur. Şu üstün görüntü için tDCS geçerli uyarıcı (A için geçerli yoğunluğu ve stimülasyon süresi (B) bir ekran, bir CQ ekran ölçeklendirmeyi (C) 1'den 10'a ve gerçek geçerli ekran (D) içeren), aschematic karşılık gelir. TDCS uyarıcı de sahte stimülasyon (E), stimülasyon (F) başlatmak ve (G) protokolü iptal etmek için etkinleştirmek için düğmeleri vardır. İki düğme geçerli yoğunluğu (H) ve stimülasyon süresi (I) ayarlamak için kullanılır. Açma/kapama düğmesi (J)'ın arka tarafında yer alır. İki dişi ekleyebilme girişi elektrot kabloları (K, negatif kutup) için kullanılan (L, pozitif Kutbu). Sağ inferior görüntü showsthe hayvan Kur Ag/AgCl (O) ve vücut elektrot yapılmış baş elektrot ile nikel kaplama pirinç (M) kümeleri ve onların anılan sıraya göre boyutlar yapılmış. Bir otomatik ayarlanabilir termal platformu (N) hayvanın sıcaklığı korur ve % 100 oksijen (P) ile karışık isoflurane stereotaksik gaz maskesi (Q) sağlanır. İç metin (R) anot kortikal motor bölgeleri M1 ve M2 (S) göreli konumlandırma gösterir. TDCS headstage serum dolu implante edilebilir sahibi (T) oluşmaktadır (% 0.9 NaCl) (U) bir plastik kap (W) bağlı bir tipi elektrot (V) ile kapalı. İlgili boyutları milimetre olarak tasvir edilmektedir (D = çap, H = yükseklik, kimliği iç çapı =). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3 . İletişim tDCS tarafından uyarılmış kalite ve gen ifade değişiklik. (A) istatistiksel fark gruplar arasında iletişim kalitesi (CQ) tespit edildi. İki yönlü tedbirler ANOVA, tedavi karşı gün etkileşim tekrarlanan (F4,30 0.552, P = 0.698 =), tedavi faktörü (F4,30 0.349, P = 0.810 =), gün faktörü (F1,30 0.157, P = 0.694 =). (B) kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu gen ifadesi verileri BDNF (beyin kaynaklı nörotrofik faktör)GFAP'nin (gliyal fibrillary asidik protein)ark (sitoiskeleti ilişkili protein etkinlik düzenlenir) ve SYN1 için (synapsin 1). Her iki BDNF mRNA düzeyleri (p 0.0081 =) ve GFAP'nin (p 0.0108 =) herhangi bir değişiklik için ARC algılandı artarken (p 0.0760 =) ve SYN1 (p 0.508 =), unpaired tarafından takip D'Agostino-Pearson normallik testine göre parametrik bir öğrenci t-testi. Kat değişiklikler RPL13A gen göre 2- ΔΔCQ yöntemi kullanılarak hesaplanır. Tüm grafikler, tDCS grup eflatun ve sahte grup yeşil dır; n = 3-4/grup. Verileri ortalama ve ± S.E.M. hata çubukları ifade edilir. NS = öðe1, p ≤ 0.05*, p ≤ 0.01* *. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Son yıllarda, neurostimulation teknikleri klinik pratikte Nöropsikiyatrik bozukluklar23tedavisi için umut verici bir prosedür olarak girerek. Neurostimulation mekanizmaları bilgisi eksikliği tarafından dayatılan kısıtlama azaltmak için burada beyin bölgeleri hedefleyebilirsiniz bir elektrot taşıyan bir tDCS fare modeli sundu. Elektrot kronik implante edilebilir olduğundan, bu hayvan modeli uzun ömürlü biyolojik etkileri karmaşık stimülasyon desen (en az 1 ay için) tDCS tarafından uyarılmış incelenmesi olanak verir. Açıklanan tDCS hayvan modeli yüksek implant hoşgörü ve enfeksiyon az şans doğru yürütüldü sunar. Genel olarak, implant yerleştirmek için ameliyat hızlı ve doğru sözlü yürütülmesi (30 min/hayvan) adımlardır. Bu tDCS model bir ek avantajı elektrot iletişim kalitesi ve gerçek geçerli stimülasyon değerleri izlemek mümkün olmasıdır.
Hayvan bu modelin en büyük dezavantajı fare'nın kafatası üzerinde uygun implant tespit olduğunu. Ameliyat sırasında hayvanın kafası yan kafa değişen yok (kafa sadece dikey olarak hareket edecek) olanaklı olduğu bir şekilde kısıtlamak önemlidir. Bu hayvanın kafa derisi tamamen implant'ın Bankası, diş çimento ve amaçlanan hedef alan oransal olarak daha yüksek hassasiyet ile uygun fiksasyon izin ile hizalanan sağlayacaktır. Belgili tanımlık kesme implant almak için büyük yapmak için önemlidir. Daha büyük bir kesim bazı tDCS implantlar için gerekli olabilir. Kullanarak Hipodermik iğneler yapılan iki ila dört cerrahi kanca çimentolu alan artacaktır. Ancak, herhangi bir olasılık lezyonların kaldırmak için hayvanın gözleri için kanca çok yakın yerleştirmekten kaçının. Yavaşça kafa derisi çizilmemesi süper yapıştırıcı ve kafatası üzerine çimento yapışma artıracak ise, artık herhangi bir enkaz iyi implant bağlılık engelleyebilir. Ayrıca, diş çimento uygularken, hayvanın kafatasını çalışan çimento önler bir daha yüksek viskozite ile ilk katman hazırlamak. Her çimento katman çimento ıslak katmanlar üzerinde uygulama alt katmanları sertliği geciktirir ve vardiya veya bile düşmek implant neden olabilir çünkü en az 4 dakika kuru izin gerekir. Deneyim, vida dişi tıkanıklığı önlemek için implant çevresinde çimentonun en fazla 3 kat olması gerekir. Tutkal ve çimento için implant'ın Bankası için sınırlı uygulama korumak emin olun. Kalıntı yüzey iletkenlik azaltmak ve tDCS etkileri düşük implantın içinde yaymak izin kaçının.
Bu yordamda kullanılan elektrot implante edilebilir değil in-house fabrikasyon ama bir tıbbi alınan araştırma şirketi neuromodulation cihazlar üretiminde uzmanlaşmıştır. İmplantlar dışarı Polipropilen ile 9 mm yükseklik ve bir dış ve iç çapı 5.7 mm ve 3, 5 mm, anılan sıraya göre yapılır. Bir 80 µL serum fizyolojik hacmi tutabilir. İmplant üst kısmı ile vida dişi bir tipi Elektrot tutucu almak için hazırlanmıştır. Tipi Elektrot tutucu dış gövdesi de 4 mm yüksek 5,3 mm dış çap ve 3.75 mm iç çap ölçüm Polipropilen yapılmıştır. Elektrot PIN Ag/AgCl, Sigara eriterek özellikleri nedeniyle (Şekil 2) kullanılan bir atıl malzeme yapılmıştır. İmplantın konumu etkili tDCS için kritik bir faktör olduğu için bu bölgenin ilgi göre uygun elektrot boyutu seçmek için esastır. Bu hayvan modelinde kullanılan implant 9,61 cm2elektrik alanı üzerinden bir 36,3967 μA/cm2 akım yoğunluğu kaynaklanan amaçlanan beyin koordinat 1,75 mm RADIUS üzerinden yayılan, bir yüzey alanı kaplar. Muhtemelen, bu protokol için idam tDCS uyarıcı çoğunlukla M1 ve M2 cortices yönetmenliğinde çekildi.
Genellikle, elektrot yapılandırma (anodal karşı cathodal) amaçlanan eksitatör veya inhibitör stimülasyon etkileri göre değişir. Akımları her zaman anot-katot yönüne dışarı akacak, ancak ters terminal pozisyonlarda elektrot koyarak farklı Elektrofizyoloji efektler sağlar. Örneğin, iyonları katot anot yönünde gelen akış sırasında yordamı genellikle cathodal stimülasyon24tanımlanır. Bu deneyde, anot M1/M2 cortices yerleştirildi ve katot hayvanın göğüs üzerinde oynandığı anodal stimülasyon gerçekleştirilen. Böylece, bizim tDCS kurulumunda Bu uyarımı eksitatör potansiyelleri25üretir bekleniyor. TDCS etkisi de değişikliklerin üzerinden geçerli şiddeti ve süresi içinde düzenlenmiş. Rodents en çalışmaları için 1.0 0.2 değişen akımlar kullanmış anne. tDCS akımları elektrot ile seyahat konsantre ısı üretmek için bekleniyor. TDCS elektrot hayvanın başına doğrudan temas kaçınılmalıdır. Ortamlar iletken kullanım elektrot ve kafatası arasındaki mesafe uzanır ve yerel kimyasal reaksiyonlar biyolojik doku üzerinde zararlı etkileri engeller. İyonik yoğun sıvı davranış medya gaz oluşumuna neden olabilir ve kabarcıklar elektroliz23,24sonuçlandı mümkündür. Ancak, bu bizim tDCS modelinde izotonik salin çözümünün oldu pek mümkün değildir ve düşük Cari teslimat gibi komplikasyonlar24olasılığını azaltabilir. Yine de, iletken diğer medya jelatinimsi ve krem gibi iletkenler24gibi benzer verimliliği ile de kullanılabilir.
TDCS uyarıcı seçerken, esnek yapılandırma yetenekleri dikkate almak önemlidir. Bu iletişim kuralı için kullandığımız bir uyarıcı 1s uyarımı 0,35 de beklenen bir süre render iki 9 V alkalin pil Powered by Anne. Bu uyarıcı 0,02-1 mA geçerli aralığı 10 µA çözünürlük, kemirgen uyarılması için ideal sahiptir. TDCS uyarıcı en uygun stimülasyon koşulları doğrulamak için bir gerçek geçerli göstergesi ve iletişim kalitesi (CQ) geribildirim sistemi ile donatılmış çok önemlidir. Programlanmış stimülasyon yoğunluğu tanıştığım zaman geçerli göstergesini sağlar. Bu tDCS modelinde, tuzlu çözüm kabarcıkları varlığı hatalı geçerli için en yaygın faktördür. Bu sorun her iki elektrot yürütülmesi orta ve hayvanın vücut ile temas ölçer CQ geribildirim sistemi tarafından belirtilebilir. Bu deney boyunca kullanılan tDCS Stimülatörü CQ (SMARTscan) değerleri 1'den 10 led bir ölçekte değişen görüntüler. Bu ölçek direnç Ohm Kanunu göre algılayın voltaj değerleri temel alır. LED 1 küçük gösterir veya atipik düşük dirençli, led 2 gösterir açık devre ve led 3 ile 10 arasında optimum için kalitesiz gösterir (resim 2-Madde C). CQ her gün tDCS ve sham grupları için elektrot canlılığı doğrulamak tescil edilmiştir. Bu ortalama CQ değerini stimülasyon oturumu sırasında istenen akımları teslim edildiği anlamına anlam 7'den daha yüksek dikkat çekicidir. Genel olarak, istatistiksel farklılık yoktur CQ için grupları veya gün stimülasyon (Şekil 3A) arasında gözlendi. Daha fazla bizim tDCS modeli doğrulama için nicel polimeraz zincir reaksiyonları (qPCR) beş tDCS oturumlar (10 min, 350 μA) kortikal gen ekspresyonu değiştirmek olup olmadığını araştırmak için yapılır. MRNA düzeyde BDNF ve GFAP'nin M1/M2 korteks tDCS Grup, Sham fareler (3B rakam) göre artış bulduk. Bu sonuçlar diğer çalışmalar19,25ile tutarlıdır.
Deneysel hayvan çalışmalarında Neurostimulation alaka Nöropsikiyatrik bozukluklar ile beyin mekanizmaları ile ilgili yeni bilgiler sağlayabilir. Deneysel yapılandırmasına bağlı olarak, bu hayvan modeli tDCS derlemede da bir varolan optogenetic veya aynı anda kayıt ve stimülasyon, yanı sıra çok sayıda beyin için bir tuzak üretmek için Elektrofizyoloji headstage ile kombine edilebilir örnek deneyler. Bu yaklaşımlar insanlarda yapmak zor olabilir. Bu nedenle, şu anda bildirilen hayvan tDCS esnek eklemeler ekleme fırsatı tDCS ve terapötik kullanımı için gerekçe bir önemli katkısı anlamak için sinirsel çıkarır sağlar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Hiçbiri
Acknowledgments
Bay Rodrigo de Souza fare kolonileri korumak yardım için teşekkür. L.A.V.M bir burunları doktora sonrası adam var. Bu eser grant PRONEX tarafından desteklenmiştir (FAPEMIG: APQ-00476-14).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| BD Ultra-Fine 50U Syringe | BD | 10033430026 | For intraperitonially injection. |
| Shaver (Philips Multigroom) | Philips (Brazil) | QG3340/16 | For surgical site trimming. |
| Surgical Equipment | |||
| Model 940 Small Animal Stereotaxic Instrument with Digital Display Console | KOPF | 940 | For animal surgical restriction and positioning. |
| Model 922 Non-Rupture 60 Degree Tip Ear Bars | KOPF | 922 | For animal surgical restriction and positioning. |
| Cannula Holder | KOPF | 1766-AP | For implant positioning. |
| Precision Stereo Zoom Binocular Microscope (III) on Boom Stand | WPI | PZMIII-BS | For bregma localization and implant positioning. |
| Temperature Control System Model | KOPF | TCAT-2LV | For animal thermal control. |
| Cold Light Source | WPI | WA-12633 | For focal brightness |
| Tabletop Laboratory Animal Anesthesia System with Scavenging | VetEquip | 901820 | For isoflurane delivery and safety. |
| VaporGuard Activated Charcoal Adsorption Filter | VetEquip | 931401 | Delivery system safety measures. |
| Model 923-B Mouse Gas Anesthesia Head Holder | KOPF | 923-B | For animal restriction and O2 and isoflurane delivery. |
| Oxygen regulator, E-cylinder | VetEquip | 901305 | For O2 regulation and delivery. |
| Oxygen hose – green | VetEquip | 931503 | For O2 and isoflurane delivery. |
| Infrared Sterilizer 800 ºC | Marconi | MA1201 | For instrument sterilization. |
| Surgical Instruments | |||
| Fine Scissors - ToughCut | Fine Science Tools | 14058-11 | For incision. |
| Surgical Hooks | INJEX | 1636 | In House Fabricated - Used to clear the surgical site from skin and fur. |
| Standard Tweezers or Forceps | - | - | For skin grasping. |
| Surgical Consumables | |||
| Vetbond | 3M | SC-361931 | For incision closing. |
| Cement and Catalyzer KIT (Duralay) | Reliance | 2OZ | For implant fixation. |
| Sterile Cotton Swabs (Autoclaved) | JnJ | 75U | For surgical site antisepsis. |
| 24 Well Plate (Tissue Culture Plate) | SARSTEDT | 831,836 | For cement preparation. |
| Application Brush | parkell | S286 | For cement mixing and application. |
| Pharmaceutics | |||
| Xylazin (ANASEDAN 2%) | Ceva Pharmaceutical (Brazil) | P10160 | For anesthesia induction. |
| Ketamine (DOPALEN 10%) | Ceva Pharmaceutical (Brazil) | P30101 | For anesthesia induction. |
| Isoflurane (100%) | Cristália (Brazil) | 100ML | For anesthesia maintenance. |
| Lidocaine (XYLESTESIN 5%) | Cristal Pharma | - | For post-surgical care. |
| Ketoprofen (PROFENID 100 mg) | Sanofi Aventis | 20ML | For post-surgical care. |
| Ringer's Lactate Solution | SANOBIOL LAB | 7898153652145 | For post-surgical care. |
| TobraDex (Dexamethasone 1 mg/g) | Alcon | 631 | For eye lubrification and protection. |
| Stimulation | |||
| Animal Transcranial Stimulator | Soterix Medical | 2100 | For current generation. |
| Pin-type electrode Holder (Cylindrical Holder Base) | Soterix Medical | 2100 | Electrode support (Implant). |
| Pin-type electrode (Ag/AgCl) | Soterix Medical | 2100 | For current delivery (electrode). |
| Pin-type electrode cap | Soterix Medical | 2100 | For implant protection. |
| Body Electrode (Ag/AgCl Coated) | Soterix Medical | 2100 | For current delivery (electrode). |
| Saline Solution (0.9%) | FarmaX | 7896902206441 | Conducting medium for current delivery. |
| Standard Tweezers or Forceps | - | - | For tDCS setup. |
| Real Time Polymerase Chain Reaction | |||
| BioRad CFX96 Real Time System | BioRad | C1000 | For qPCR |
| SsoAdvancedTM Universal SYBR Green Supermix (5 X 1mL) | BioRad | 1725271 | For qPCR |
| Hard Shell PCR Plates PCT COM 50 p/ CFX96 | BioRad | HSP9601 | For qPCR |
| Microseal "B" seal pct c/ 100 | BioRad | MSB1001 | For qPCR |
References
- Filmer, H. L., Dux, P. E., Mattingley, J. B. Applications of transcranial direct current stimulation for understanding brain function. Trends in Neurosciences. 37 (12), 742-753 (2014).
- Nitsche, M. A., Paulus, W. Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans. Neurology. 57 (10), 1899-1901 (2001).
- Kronberg, G., Bridi, M., Abel, T., Bikson, M., Parra, L. C. Direct Current Stimulation Modulates LTP and LTD: Activity Dependence and Dendritic Effects. Brain Stimulation. 10 (1), 51-58 (2017).
- Pelletier, S. J., Cicchetti, F. Cellular and Molecular Mechanisms of Action of Transcranial Direct Current Stimulation: Evidence from In Vitro and In Vivo Models. International Journal of Neuropsychopharmacology. 18 (2), pyu047 (2015).
- Chang, M. C., Kim, D. Y., Park, D. H. Enhancement of cortical excitability and lower limb motor function in patients with stroke by transcranial direct current stimulation. Brain Stimulation. 8 (3), 561-566 (2015).
- Lefaucheur, J. P., et al. Evidence-based guidelines on the therapeutic use of transcranial direct current stimulation (tDCS). Clinical Neurophysiology. 128 (1), 56-92 (2017).
- Monai, H., et al. Calcium imaging reveals glial involvement in transcranial direct current stimulation-induced plasticity in mouse brain. Nature Communications. 7, 11100 (2016).
- Marquez-Ruiz, J., et al. Transcranial direct-current stimulation modulates synaptic mechanisms involved in associative learning in behaving rabbits. Proc. Natl. Acad. Sci. 109, 6710-6715 (2012).
- Jackson, M. P., et al. Animal models of transcranial direct current stimulation: Methods and mechanisms. Clinical Neurophysiology. 127 (11), 3425-3454 (2016).
- Cambiaghi, M., et al. Brain transcranial direct current stimulation modulates motor excitability in mice. The European journal of neuroscience. 31 (4), 704-709 (2010).
- Monte-Silva, K., et al. Induction of late LTP-like plasticity in the human motor cortex by repeated non-invasive brain stimulation. Brain Stimulation. 6 (3), 424-432 (2013).
- San-Juan, D., et al. Transcranial Direct Current Stimulation in Mesial Temporal Lobe Epilepsy and Hippocampal Sclerosis. Brain Stimulation. 10 (1), 28-35 (2017).
- Brunoni, A. R., et al. Transcranial direct current stimulation (tDCS) in unipolar vs. bipolar depressive disorder. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 35 (1), 96-101 (2011).
- Brunoni, A. R., et al. Trial of Electrical Direct-Current Therapy versus Escitalopram for Depression. New England Journal of Medicine. 376 (26), 2523-2533 (2017).
- Boggio, P. S., et al. Prolonged visual memory enhancement after direct current stimulation in Alzheimer's disease. Brain Stimulation. 5 (3), 223-230 (2012).
- Cosentino, G., et al. Anodal tDCS of the swallowing motor cortex for treatment of dysphagia in multiple sclerosis: a pilot open-label study. Neurological Sciences. , 7-9 (2018).
- Kaski, D., Dominguez, R. O., Allum, J. H., Islam, A. F., Bronstein, A. M. Combining physical training with transcranial direct current stimulation to improve gait in Parkinson's disease: A pilot randomized controlled study. Clinical Rehabilitation. 28 (11), 1115-1124 (2014).
- Monai, H., et al. Calcium imaging reveals glial involvement in transcranial direct current stimulation-induced plasticity in mouse brain. Nature Communications. 7, 11100 (2016).
- Fritsch, B., et al. Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning. Neuron. 66 (2), 198-204 (2010).
- Winkler, C., et al. Sensory and Motor Systems Anodal Transcranial Direct Current Stimulation Enhances Survival and Integration of Dopaminergic Cell Transplants in a Rat Parkinson Model. New Research. 4 (5), 17-63 (2017).
- Nasehi, M., Khani-Abyaneh, M., Ebrahimi-Ghiri, M., Zarrindast, M. R. The effect of left frontal transcranial direct-current stimulation on propranolol-induced fear memory acquisition and consolidation deficits. Behavioural Brain Research. 331 (May), 76-83 (2017).
- Souza, A., et al. Neurobiological mechanisms of antiallodynic effect of transcranial direct current stimulation (tDCS) in a mice model of neuropathic pain. Brain Research. 1682 (14-23), (2018).
- Woods, A. J., et al. A technical guide to tDCS, and related non-invasive brain stimulation tools. Clinical Neurophysiology. 127 (2), 1031-1048 (2016).
- Cogan, S. F., et al. Tissue damage thresholds during therapeutic electrical stimulation. Journal of Neural Engineering. 13, 2 (2017).
- Podda, M. V., et al. Anodal transcranial direct current stimulation boosts synaptic plasticity and memory in mice via epigenetic regulation of Bdnf expression. Scientific reports. 6 (October 2015), 22180 (2015).
