İnsanlarda galvanik vestibüler stibüler stibüler stibüler stibüler stimülasyonu vestibüler fonksiyonda iyileşmeler sergiler. Ancak, bu etkilerin nasıl oluştuğu bilinmemektedir. Burada, C57BL/6 farede sinüzoidal ve stokstik elektriksel gürültünün nasıl uygulanacağı ve tek tek medial vestibüler nükleus nöronlarda uygun uyarıcı genliklerinin nasıl değerlendirildiği açıklanmıştır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Medial Vestibüler Nükleus Nöron Duyarlılığının Değerlendirilmesi İçin Stokaştik Gürültü Uygulaması In Vitro
Bu makalede
Özet
Özet
Galvanik vestibüler stimülasyon (GVS) denge veya vestibüler bozuklukları olan bireylerde denge önlemleri geliştirmek için gösterilmiştir. Bunun, zayıf sinyallerin algılanmasını artırmak için doğrusal olmayan bir sisteme düşük seviyeli/alt eşikli bir uyarıcının uygulanması olarak tanımlanan stokastik rezonans (SR) fenomeninden kaynaklandığı öne sürülebilir. Ancak, SR'nin insan dengesi üzerindeki olumlu etkilerini nasıl sergilediği hala bilinmemektedir. Bu bireysel nöronlar üzerinde sinüzoidal ve stochastic gürültü etkilerinin ilk gösterilerinden biridir. Tüm hücreyon kıskaç elektrofizyolojisi kullanılarak, sinüzoidal ve stochastic gürültü doğrudan c57BL/6 farelerin medial vestibüler çekirdeğinde (MVN) bireysel nöronlara uygulanabilir. Burada sinüzoidal ve stokhastik uyaranların alt eşik olmasını sağlamak için MVN nöronların eşiğini nasıl belirleyebileceğimizi ve bunun için de her gürültü türünün MVN nöronal kazanç üzerindeki etkilerini nasıl belirleyebileceğimizi gösteriyoruz. Alt eşik sinüzoidal ve stokhastik gürültünün bazal ateşleme oranlarını etkilemeden MVN'deki tek tek nöronların hassasiyetini modüle edebildiğimizi gösterdik.
Giriş
Vestibüler (veya denge) sistemi işitsel, proprioseptif, somatosensoriyel ve görsel bilgileri entegre ederek denge duygumuzu kontrol eder. Vestibüler sistemin bozulması yaş bir fonksiyonu olarak meydana geldiği gösterilmiştir ve denge açıkları neden olabilir1,2. Ancak vestibüler sistemin işleyişini hedefleyen tedaviler azdır.
Galvanik Vestibüler Stimülasyon (GVS) denge önlemleri geliştirmek için gösterilmiştir, otonom işleyişi ve insanlar içinde diğer duyusal yöntemler3,4,5,6. Bu iyileştirmeler Stochastic Rezonans nedeniyle olduğu söyleniyor (SR) fenomen, hangi subeşik gürültü uygulaması ile doğrusal olmayan sistemlerde zayıf sinyallerin tespit artıştır7,8. Bu çalışmalar statik9,10 ve dinamik11,12 dengesi ve Oküler Sayaç Rulosu (OCR)13 gibi vestibüler çıkış testlerinde iyileşmeler göstermiştir. Ancak, bu çalışmaların çoğu beyaz gürültü9, renkli gürültü13, farklı uyarıcı frekans aralıkları ve eşik teknikleri gibi uyarıcı parametrelerin farklı kombinasyonları kullandık. Bu nedenle, optimal uyarıcı parametreleri bilinmemektedir ve bu protokol en etkili parametrelerin belirlenmesinde yardımcı olabilir. Uyarıcı parametrelerin yanı sıra, uyarıcı türü de terapötik ve deneysel etkinlik önemlidir. İnsanlarda yukarıdaki çalışma elektriksel gürültü uyaranları kullanılarak gerçekleştirilirken, in vivo hayvan çalışmalarının çoğu mekanik14,15 veya optogenetik16 gürültü uyaranları kullanmıştır. Bu protokol vestibüler çekirdekler üzerindeki etkilerini incelemek için elektriksel gürültü kullanacaktır.
Daha önce, birincil vestibüler afferents uyarmak için GVS uygulaması sincap maymunlar17, chinchillas18, tavuk embriyoları15 ve kobay14in vivo yapıldı . Ancak, bu çalışmalardan sadece iki gvs birincil vestibüler afferents14,15kazanımı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu deneyler vestibüler çekirdekler üzerinde uygulanan stimülasyon kesin desenleri belirlenemez anlamına in vivo yapılmıştır. Bilgimiz için, sadece bir başka çalışmada merkezi sinir sisteminde bireysel enzimatik ayrıştırılmış nöronlar için stochastic gürültü uygulanmıştır19. Ancak, uygun uyarıcı parametreleri ve eşik tekniklerini değerlendirmek için merkezi vestibüler çekirdeklerde hiçbir deney yapılmamış, bu protokol vestibüler içindeki tek tek nöronlar üzerindeki uyarıcı etkilerin belirlenmesinde daha kesin hale getirilmiştir. Çekirdek.
Burada, medial vestibüler çekirdekteki (MVN) tek tek nöronlara doğrudan sinüzoidal ve stokhastik (elektriksel) gürültünün nasıl uygulanacağı, nöronal eşiği nasıl belirleyeceğimiz ve kazanç/duyarlılıktaki değişiklikleri nasıl ölçtükleri açıklıyoruz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Açıklanan tüm deneysel protokoller Sydney Üniversitesi Hayvan Etik Komitesi tarafından onaylanmıştır (onayprotokol numarası: 2018/1308).
1. Hayvanlar
NOT: Fareler Avustralya Kemirgen Merkezi'nden (ARC; Perth, Avustralya) ve Sydney Üniversitesi'ndeki Tıbbi Vakıf Binası Hayvan Tesisi'nde düzenlendi.
- Fareleri çevresel zenginleştirme ile normal 12 saat açık/karanlık bir döngüde koruyun.
- Tüm deneyler için erkek ve dişi C57BL/6 farelerini (3-5 haftalık) kullanın.
2. Çözümlerin Hazırlanması
- 29 mM NaHCO3,11 mM glukoz, 120 mM NaCl, 3.3 mM KCl, 1.4 mM NaH2PO4, 2.2 mM MgCl2, 2.77 mM CaCl 2'den oluşan yapay beyin omurilik sıvısı (ACSF) 1 L hazırlayın.
- 29 mM NaHCO 3, 11 mM glikoz, 241,5mM sakkaroz, 3,3 mM KCl, 1,4 mM NaH2PO4, 2,2 mM MgCl2, 2,77 mM CaCl2içeren 200 mL sakaroz-ACSF (sACSF) hazırlayın. CaCl 2'nin
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
İlk kayıtlar sinüzoidal ve stochastic gürültü bireysel MVN nöronların bazal ateşleme oranları ve nasıl uyaranların nöronların kazanç etkisi üzerindeki etkileri hakkında bilgi sağlayabilir. Şekil 2, kontrol (gürültüsüz) kayıtlara kıyasla MVN nöronların ne sinüzoidal ne de stokhastic gürültü değişimi bazal ateşleme oranları olduğunu göstermektedir. Bu bilgi bireysel nöronların eşiğini belirlemek için çok önemlidir. Galvanik vestibüler stimülasyonun insanlara uygulanması sır...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Galvanik vestibüler stimülasyonun (GVS) vestibüler sistem üzerindeki etkileri insanlarda in vivo vurgulanmıştır3,13,23, kobay14, kemirgenler18 ve insan olmayan primatlar24. Ancak, Bu çalışmaların hiçbiri vestibüler sistemde bireysel nöronların duyarlılığı üzerinde elektriksel gürültü doğrudan etkisini değerlendirilmiştir. Burada stokstik gürültünün ilk in vi...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarlar çıkar çatışması beyan etmezler.
Teşekkürler
SPS Sydney Üniversitesi lisansüstü araştırma bursu tarafından desteklendi.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| CaCl | Scharlau | CA01951000 | ACSF ve sACSF için kullanılır |
| D-(+)-Glikoz | Sigma | G8270 | ACSF ve sACSF için kullanılır |
| EGTA Sigma | E0396-25G | K bazlı hücre içi çözelti için kullanılır | |
| HEPES | Sigma | H3375-25G | K bazlı hücre içi çözelti için kullanılır |
| KCl | Chem-supply | PA054-500G | ACSF, sACSF ve hücre içi çözelti için kullanılır |
| K-glukonat | Sigma | P1847-100G | K bazlı hücre içi çözelti için kullanılır |
| Mg-ATP | Sigma | A9187-500MG | K bazlı hücre içi çözelti için kullanılır |
| MgCl | Kimyasal tedarik | MA00360500 | ACSF ve sACSF için kullanılır |
| Na3-GTP | Sigma | G8877-100MG | K bazlı hücre içi çözelti için kullanılır |
| NaCl | Kimyasal tedarik | SO02270500 | ACSF ve hücre içi çözelti NaH için kullanın |
| 2< / sub>PO < sub>4< / sub>• 2H2O | Ajax | AJA471-500G | ACSF ve sACSF için kullanılır |
| NaHCO3 | Sigma | S5761-1KG | ACSF ve sACSF için kullanılır |
| Sükroz | Kimyasal kaynağı | SA030-500G | sACSF |
| Isofluran | Henry Schein | 1169567762 | Fareleri uyuşturmak için kullanılır |
| EKİPMAN | |||
| Borosilikat cam kılcal damarlar | Warner instruments | GC150T-7.5 | 1,5 mm Dış çap, 1,16 mm İç çap, 7,5 cm uzunluk |
| Veri toplama yazılımı | Axograph | Elektrofizyoloji ve analiz için kullanılır | |
| Friedmen-Pearson Rongeurs | World hassas aletler | 14089 | Diseksiyon için kullanılır |
| Mikropipet çektirme | Narishige | PP-830 | Mikropipet için kullanılır |
| Multiclamp amplifikatör | Akson aletleri | 700B | Elektrofizyoloji için kullanılır |
| pH metre | Sper scientific | 860033 | Dahili çözüm için kullanılır |
| Standart desen makası | FST | 14028-10 | Diseksiyon için kullanılır |
| Sutter mikromanipülatörü | Sutter | MP-225/M | Elektrofizyoloji için kullanılır |
| Dik mikroskop | Olympus | BX51WI | Elektrofizyoloji için kullanılan |
| Vibratom | Leica | VT1200 | Beyin dokusunu dilimlemek için kullanılır |
Kaynaklar
- Amiridis, I. G., Hatzitaki, V., Arabatzi, F. Age-induced modifications of static postural control in humans. Neuroscience Letters. 350 (3), 137-140 (2003).
- Iwasaki, S., Yamasoba, T. Dizziness and imbalance in the elderly: age-related decline in the vestibular system. Aging and disease. 6 (1), (2015).
- Fujimoto, C., et al. Noisy galvanic vestibular stimulation induces a sustained improvement in body balance in elderly adults. Scientific Reports. 6, 37575(2016).
- Breen, P. P., et al. Peripheral tactile sensory perception of older adults improved using subsensory electrical noise stimulation. Medical Engineering & Physics. 38 (8), 822-825 (2016).
- Yamamoto, Y., Struzik, Z. R., Soma, R., Ohashi, K., Kwak, S. Noisy vestibular stimulation improves autonomic and motor responsiveness in central neurodegenerative disorders. Annals of Neurology. 58 (2), 175-181 (2005).
- Soma, R., Nozaki, D., Kwak, S., Yamamoto, Y. 1/f noise outperforms white noise in sensitizing baroreflex function in the human brain. Physical Review Letters. 91 (7), 078101(2003).
- Wiesenfeld, K., Moss, F. Stochastic resonance and the benefits of noise: from ice ages to crayfish and SQUIDs. Nature. 373 (6509), 33-36 (1995).
- Moss, F., Ward, L. M., Sannita, W. G. Stochastic resonance and sensory information processing: a tutorial and review of application. Clinical Neurophysiology. 115 (2), 267-281 (2004).
- Goel, R., et al. Using low levels of stochastic vestibular stimulation to improve balance function. PloS one. 10 (8), e0136335(2015).
- Inukai, Y., et al. Effect of noisy galvanic vestibular stimulation on center of pressure sway of static standing posture. Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. 11 (1), 85-93 (2018).
- Mulavara, A. P., et al. Using low levels of stochastic vestibular stimulation to improve locomotor stability. Frontiers in Systems Neuroscience. 9, 117(2015).
- Iwasaki, S., et al. Noisy vestibular stimulation increases gait speed in normals and in bilateral vestibulopathy. Brain stimulation. 11 (4), 709-715 (2018).
- Serrador, J. M., Deegan, B. M., Geraghty, M. C., Wood, S. J. Enhancing vestibular function in the elderly with imperceptible electrical stimulation. Scientific Reports. 8 (1), 336(2018).
- Kim, J., Curthoys, I. S. Responses of primary vestibular neurons to galvanic vestibular stimulation (GVS) in the anaesthetised guinea pig. Brain Research Bulletin. 64 (3), 265-271 (2004).
- Flores, A., et al. Stochastic resonance in the synaptic transmission between hair cells and vestibular primary afferents in development. Neuroscience. 322, 416-429 (2016).
- Huidobro, N., et al. Brownian Optogenetic-Noise-Photostimulation on the Brain Amplifies Somatosensory-Evoked Field Potentials. Frontiers in Neuroscience. 11, 464-464 (2017).
- Goldberg, J., Ferna, C., Smith, C. Responses of vestibular-nerve afferents in the squirrel monkey to externally applied galvanic currents. Brain Research. 252 (1), 156-160 (1982).
- Baird, R., Desmadryl, G., Fernandez, C., Goldberg, J. The vestibular nerve of the chinchilla. II. Relation between afferent response properties and peripheral innervation patterns in the semicircular canals. Journal of Neurophysiology. 60 (1), 182-203 (1988).
- Remedios, L., et al. Effects of Short-Term Random Noise Electrical Stimulation on Dissociated Pyramidal Neurons from the Cerebral Cortex. Neuroscience. 404, 371-386 (2019).
- Paxinos, G., Franklin, K. B. The mouse brain in stereotaxic coordinates. , Gulf professional publishing. (2004).
- Camp, A. J., Callister, R. J., Brichta, A. M. Inhibitory synaptic transmission differs in mouse type A and B medial vestibular nucleus neurons in vitro. Journal of Neurophysiology. 95 (5), 3208-3218 (2006).
- Camp, A., et al. Attenuated glycine receptor function reduces excitability of mouse medial vestibular nucleus neurons. Neuroscience. 170 (1), 348-360 (2010).
- Iwasaki, S., et al. Effect of Noisy Galvanic Vestibular Stimulation on Ocular Vestibular-Evoked Myogenic Potentials to Bone-Conducted Vibration. Front in Neurology. 8, 26(2017).
- Goldberg, J., Smith, C. E., Fernandez, C. Relation between discharge regularity and responses to externally applied galvanic currents in vestibular nerve afferents of the squirrel monkey. Journal of Neurophysiology. 51 (6), 1236-1256 (1984).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
