גירוי ישיר שוטף הקלטת מערך רבה-אלקטרודה של פעילות כמו-תפיסת עכברי הכנת פרוסת המוח

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Lu, H. C., Chang, W. J., Chang, W. P., Shyu, B. C. Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation. J. Vis. Exp. (112), e53709, doi:10.3791/53709 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Cathodal transcranial גירוי ישיר הנוכחי (tDCS) גורם תופעות מדכאות על התקפים עמידים לתרופות. כדי לבצע פעולות אפקטיביות, פרמטרי הגירוי (למשל, נטייה, עוצמת שדה, ומשך גירוי) צריכות להיבחן בהכנות פרוסות עכברי מוח. בדיקה וסידור שמיקומו ביחס האלקטרודה אל המיקום של פרוסת מוח עכברים הם ריאליות. השיטה הנוכחית שומרת על מסלול thalamocingulate כדי להעריך את ההשפעה של DCS על פעילויות, כמו תפיסת cingulate קורטקס. התוצאות של הקלטות מערך רב ציינו כי cathodal DCS משמעותית את המשרעת של עורריו תגובות הגירוי ומשך 4-aminopyridine ו bicuculline מושרה הפעילות כמו אפילפסיה. גם במחקר זה נמצא כי יישומי DCS cathodal ב 15 דק 'גורמים לדיכאון לטווח ארוך במסלול thalamocingulate. המחקר הנוכחי בוחן את ההשפעות של DCS על thalamocingulatדואר הפלסטיות הסינפטית ופעילויות, כמו תפיסת הכדור פנימה. ההליך הנוכחי יכול לבחון את פרמטרי גירוי האופטימליים כולל התמצאות, עוצמת שדה, ומשך גירוי במודל עכבר במבחנה. כמו כן, השיטה יכולה להעריך את ההשפעות של DCS על פעילויות קליפת מוח, כמו תפיסה בשתי רמות הסלולר ורשת.

Protocol

נהלים אשר נכללים בהם בני חיה אושרו על ידי טיפול בבעלי חיים מוסדיים ועדת ניצול, Academia Sinica, טייפה, טייוואן.

1. הכנת פתרון וציוד הניסיונות עבור הקלטת Array multielectrode

  1. הכן נוזל השדרה מוחין מלאכותי (aCSF; 124 מ"מ NaCl, 4.4 מ"מ KCl, 1 מ"מ לאא 2 PO 3, 2 מ"מ MgSO 4, 2 מ"מ CaCl 2, 25 mM NaHCO 3, ו -10 גלוקוז מ"מ, מבעבע עם 95% O 2 ו 5% CO 2).
  2. השתמשו שני סוגים של בדיקות MEA: 6 x 10 MEA מישוריים 8 x 8 MEA. החללית לשעבר מכסה את האזור המהווה את קליפת המוח, הסטריאטום, ו התלמוס. החללית האחרונה מכסה רק באזור קליפת המוח.
  3. השתמש מגבר 60 ערוצים עם מסנן הלהקה עוברים להגדיר בין 0.1 הרץ ו -3 קילוהרץ ב -1,200 הגברה. רוכש את הנתונים בקצב דגימה של 10 קילוהרץ.
  4. מניח שני חוטי כסף מצופים AgCl בתוך חדר MEA עבור DCS. השתמש AgClחוטי כסף מצופים לייצר שדות חשמליים המופקים על ידי ממריץ מבודד.
  5. מניחים אלקטרודה טונגסטן (בקוטר 127 מיקרומטר, אורך, 7.62 ס"מ; 8 ° קצה קוני AC; התנגדות, 5 MΩ) לגירוי התלמוס, ולמקם את האלקטרודה התייחסות בתא MEA. לספק את הזרמים של אלקטרודה טונגסטן באמצעות ממריץ מבודד כי הוא נשלט על ידי גנרטור הדופק.

2. הכנת פרוסת המוח

  1. השתמש זכר C57BL / 6J, בן 4-8 שבועות. בית החיות בחדר ממוזג (21-23 מעלות צלזיוס; 50% לחות; 12 שעות / 12 שעות אור / חושך מחזור, האורות דולקים בשעה 8:00 בבוקר) עם גישה חופשית למזון ומים.
  2. קחו aliquot 250 מ"ל של aCSF כי היה מוכן בשלב 1.1, ולמקם אותו בתוך כוס המכילה קרח. במקביל, לאספקת גז רציפה המורכבת 95% O 2, 5% CO 2.
  3. כִּירוּרגִיָה
    1. להרדים את החיה עם isoflurane 4% בכוסקופסא כ 3 דקות. ברגע החיה מגיעה לעומק של הרדמה כירורגית (מסומן על ידי חוסר תגובה קמצוץ הבוהן), והנח אותו על מגש שטוח כי הוא מלא קרח כתוש, ולהסיר את הראש באמצעות מספריים.
    2. לחשוף את הגולגולת, חתוך את השריר הנותרים. לאחר מכן, באמצעות rongeurs, לקלף את פני השטח הגבי של הגולגולת מן המוח. חתוך משם בצידי הגולגולת באמצעות rongeurs. לעקר את כל מכשירי ניתוח עם פתרון אתנול 75%.
    3. בעזרת מרית, לחתוך את נורות חוש הריח ואת קשרים עצביים לאורך משטח הגחון של המוח, ולהסיר את המוח. לאחר עריפת הראש, במהירות להעביר את מוח כוס המלאה aCSF מחומצן קר כקרח.
  4. הכנת המדיאלי התלמוס (MT) -ACC המוח Slice
    הערה: כן פרוסות המכילות את הנתיב מעבר מן MT 13 ACC.
    1. יד-חותכים את גוש המוח עם שני חתכים sagittal 2.0 מ"מ לרוחב קו האמצע בכל חצי הכדורכדי להציג את האנטומיה קורטיקליים. ואז לעשות שני חתכים זוויתי. הפוך את ההקבלה חוצה לחתוך הראשונה בדרכי הסיבים הגלויות בסטריאטום.
    2. הפוך את הניסור השני מהחיבור בין המוח הקטן ואת קליפת ראייה אל נקודת האמצע בין השלכתי הקדמי ודרכי אופטיים כי הם גחון ובמקביל מסלול thalamocingulate.
    3. צרף בלוק מוח צלחת זוויתי (~ 120 °) עם דבק cyanoacrylate, ולעשות חתך בדיוק מעל נקודת המפנה של המסלול. לפתוח את הצלחת, לשטח אותו, ודבק אותו לבמת לשכת vibratome.
    4. הפוך פרוס מוח התלמוס-ACC המדיאלי (500 מיקרומטר עבה) ולאחר מכן לטבול אותם פרוסות aCSF.Transfer מחומצן קר כקרח לתא ההקלטה, ולשמור על 32 מעלות צלזיוס מתחת זלוף רציף (12 mL / min) עם aCSF מחומצן עבור 1 hr.

3. הכנת לשכת זלוף עבור מערך multielectrode הקלטה

  1. הכנהשל זלוף קאמרית
    1. מניחים החללית MEA על מערכת רב ערוצית, ולהשתמש שני צינורות פוליאתילן נפרד להתחבר החללית למשאבה peristaltic. השתמש צינור אחד שינחה את aCSF לתוך תא MEA ואת הצינור האחר כדי להנחות את aCSF מתוך החדר. לבסוף, ברציפות perfuse ההכנה עם חם aCSF מחומצן (29-30 מעלות צלזיוס) (8 מ"ל / דקה).
  2. עבר פרוסת מוח MEA. החזק את פרוסת המוח על MEA באמצעות מקלון צמר גפן רטוב. בזהירות להזיז את פרוסת המוח כדי להבטיח את ACC מכוונת מעל אלקטרודות.
  3. השתמש ערכות עוגנות פרוסות וחזק ומורד ללחוץ על פרוסת המוח. צעד זה מבטיח חיבור חשמלי טוב בין הפרוסה ואלקטרודות.

דור 4. של שדות חשמליים על ידי DCS

הערה: ההגדרה של האוריינטציה השדה החשמלי התבססה על הכיוון של ציר axodendritic ב ACC. האוריינטציות של תאי דנדריט סומה היואשר באמצעות Golgi מכתים 12.

  1. מניח את האלקטרודה AgCl (מוגדר האנודה) הפרוקסימלי ACC, ולמקם את האלקטרודה האחר (מוגדר הקתודה) דיסטלי ACC. רשום את עוצמת השדה שנוצר על ידי שתי האוריינטציות שדה (מקבילים, מאונכים לסיבי axodendritic ACC) על ידי MEA, ולספק הזרמים של שדות חשמליים באמצעות ממריץ.
  2. תקן את המרחק של אלקטרודות AgCl (כ 1.5-2 ס"מ), ולהתאים את הכוח הנוכחי של ממריץ להפוך את DCS בין 0.5 ו -2 מילי-אמפר.

5. תגובות חשמליות נגרמות שנמדד

הערה: להשרות תגובות הסינפטי ב ACC על ידי גירוי חשמלי של MT, שבו גנרטור גירוי חשמלי לתכנות מייצר פולסים הנוכחי biphasic מלבני.

  1. סעיף 3 חוזר לעיל.
  2. מניחים אלקטרודה טונגסטן ב MT, ולספק פולסים מן ממריץ אל Thalבאזור Amic של פרוסות באמצעות אלקטרודות טונגסטן דו קוטבית.
  3. השתמש עוצמות נוכחיות שונות כדי לקבוע את הסף הזה מעורר תגובת ACC. הנה, להשתמש בעוצמה של ± 150 מיקרו-אמפר ומשך 200 μsec, אשר עורר תגובה מקסימלי 80% ב ACC ברוב פרוסות.
  4. הזז את אלקטרודת טונגסטן לאורך מסלול thalamocingulate (מ MT כדי כפיס המוח) של הפרוסה MT-ACC להשיג את הפרופילים מענה מיטבי.
  5. הפוך 10-20 מטאטא תגובות ACC, ולהשתמש בתוכנה באופן אוטומטי סכום ממוצע של כל ACC עורר על ידי גירוי MT. התוצאה ISS התגובות סינפטי ACC המושרה מגירוי MT ידי מסלול MT-ACC.

חשמלית הנגרמת 6. פעילות התקפים דמויי

הערה: פעילות התקפים דמויות הושרה על ידי היישום של 4-aminopyridine (4-AP: 250 מיקרומטר) bicuculline (5 מיקרומטר). מחקרי זמן שליטה קודמים הראו כי תגובות מקסימליים ויציבות הופיעו2-3 שעות לאחר יישום הסמים 14.

  1. סעיף 5 חוזר לעיל.
  2. להוסיף תרופות הפתרון זלוף. השתמש 4-AP (250 מיקרומטר) bicuculline (5 מיקרומטר). מערבבים את התרופות באופן אחיד, ולהמשיך זלוף במשך 2-3 שעות.
  3. כדי להקל כמו פעילות התקף, לשמור על המשאבה זלוף בקצב זלוף מהיר יחסית (8 מ"ל / דקה), אשר גם יכול לעזור למנוע הצטברות של שיפוע pH.
  4. מניחים אלקטרודה טונגסטן ב MT, ולספק גירוי חשמלי (150 מיקרו-אמפר, 200 μsec משך) כדי לקבל פרופילים בתגובה ACC.
  5. הפוך 10-20 מטאטא ומחשב את הממוצע של התגובות.
  6. החלף את הפתרון זלוף עם aCSF טרי לשטוף את התרופות. חזור על שלב 6.5.

7. משפיע בדיקה של DCS על מעוררים תגובות קורטיקלי

  1. סעיפים חוזרים 3 ו -4 ודאו ששדות החשמליים האחידים נוצרים על ידי העברת זרמים בין שני חוטי כסף במקביל AgCl מצופים אשר ממוקמים בתוך Mתא EA. אם אין בעיות, קל DCS נשאר בין 0.5 ו -2 מילי-אמפר.
  2. כבה את DCS, ומניחים אלקטרודה טונגסטן כדי לעורר את התלמוס (± 150 מיקרו-אמפר, 200 μsec משך). כדי לקבל תגובות הסינפטי מכסימלי ACC, לעשות 10-20 מטאטא ומחשבים את הממוצע של התגובות.
  3. במקביל להפעיל את DCS (2 mV / מ"מ כוח DCS) וגירוי התלמוס (350 מיקרו-אמפר, 200 μsec משך). להעריך את השינויים של משרעת התגובה ACC התלמוס עורר גירוי במהלך DCS.
  4. כבה את DCS, ולהוסיף 4-AP (250 מיקרומטר) bicuculline (5 מיקרומטר) לפתרון זלוף. ואז לחכות 2-3 שעות. כאשר התרופות משפיעות על פרוסת המוח, הפרוסה מייצרת תגובות לתפיסת קליפת מוח.
  5. הפוך 10-20 מטאטא תגובות ACC, ולאחר מכן למדוד את משרעת ומשך תגובות תפיסת קליפת מוח חשמל עוררת.
  6. לאחר שלב 7.5, לפנות בו זמנית על DCS (2 mV / כוח מ"מ DCS) וגירוי התלמוס (150 מיקרו-אמפר, 200 duratiעל μsec). להעריך את השינויים משרעת ומשך תגובות תפיסת קליפת מוח עורר במהלך יישום DCS.
  7. החלף את הפתרון זלוף עם aCSF טרי לשטוף את התרופות, וחזור על שלבים 7.2 ו -7.3.
  8. לאסוף את כל נתוני ההקלטה ולאחר לקבץ את הנתונים לתוך תנאי ניסויים שונים. להעריך את משרעת ומשך תגובות תפיסת קליפת מוח תחת תנאי ניסויים שונים.

ניתוח 8. נתונים

  1. השתמש בתוכנה (למשל, תוכנת Rack MC) סכום ממוצע התגובות שנרשמו אוטומטית, ולייצא את הנתונים הגולמיים לגיליון אלקטרוני. לנתח את המשרעת ומשך את הנתונים הגולמיים וליצור דמויות צבע.
  2. כדי לזהות אירועי תפיסה תנודתית, להשתמש בתוכנה כדי למדוד את ערך הבסיס וסטיות תקן (SD). גדר 3 SD של רמת הרעש הוא הסף. אמפליטודות של פסגות במהלך אירוע תנודה כי יעלה את הסף הזה הם מזהים באופן אוטומטיed.
  3. בצע ניתוח סטטיסטי באמצעות -test t של סטודנט.
  4. מדידות אקספרס וניתוח חד סטרי של שונות (ANOVA) תוצאות בטקסט כממוצע ± SE, עם n המציינים את מספר פרוסות למדו 12.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

הכנה של תכנית התקנת מערכת הקלטת Thalamocingulate לחתוך MEA

פרוסת MT-ACC מהעכברים היא תכשיר פרוסה מיוחד המאפשר חקירה של התכונות אלקטרו של מסלול thalamocingulate. איור 1 א מציג את האופן שבו פרוסת MT-ACC הוכנה. המוח של העכבר הוסר במהירות והמשיך aCSF מחומצן מגניב (איור 1 א, א, ב). כדי לחשוף האנטומיה קורטיקליים, המוח נחתך 2.0 מ"מ לרוחב קו האמצע בכל חצי הכדור לרכוש בלוקים המוח sagittal (איור 1 א, ג, ד). שני חתכים הגחון זוויתי נעשו אבני המוח לשמר את מסלול thalamocingulate. The-הניסור הראשון נעשה בחלק הקדמי של הגוש במוח, במקביל בדרכי סיבים הגלויות בסטריאטום. The-הניסור השני נעשה בחלק האחורי של בלוק המוח מפני הימור החיבורWeen במוח הקטן בקליפת הראייה אל נקודת האמצע בין השליכה הקדמי ואת דרכי הראייה. לאחר הקיצוצים נעשו, לחסום המוח היה מודבק על צלחת פלסטיק זוויתי (120 ° זווית), חתך נעשה בצד הגבה ישירות דרך קליפת המוח (איור 1 א ', למשל). הצלחתי לחסום המוח מרותק למקלטי vibratome ו שקוע aCSF מחומצן מגניב. לבסוף, כמה פרוסות (500 מיקרומטר עבה) נלקחו מגוש המוח וטופחו aCSF מחומצן (איור 1 א, ח, ט).

איור 1B מציגה את הגדרת מערכת הקלטת MEA. תרשים סכמטי המציג את מערכות זלוף MEA מחוברות למחשב הקלטה. תחקיר MEA ריק הונח בתוך המגבר, ו זלוף החלה בקצב זרימה של 8 מ"ל / דקה. פרוסת מוח MT-ACC הונחה על חללית MEA תוך ההקפדה כי באזור ההקלטה היה קרוב ככל האפשר למרכז. ממריץ היה שימושד כדי לעורר את פרוסת המוח וליצור השדה החשמלי. אחרי כל השלבים הושלמו, והמערכת הקליטה את תכונות אלקטרו של מסלול thalamocingulate.

תרשים 1C מראה את הדיאגרמה ההקלטה באזור ואת האופן שבו המוח הפרוס MT-ACC הונח על חללית MEA. תרשים 1C-A מציגה את המראה של חללית MEA. הקו השחור (החץ אדום) על החללית עזר למשתמש לקבוע את הכיוון הנכון של החללית בתוך המגבר. תרשים 1C-ב 'מראה את המעגל הגדול של חללית MEA. תרשים 1C-ג מציג את מערך החשמל כי היה מעולף על רקמת קליפת המוח.

תגובות בדיקה מעוררות

כדי לאשר שמירה על מסלול thalamocingulate בהכנת הפרוסה, מחקר זה עורר אתהתלמוס והקליט על ה- ACC בניסויים אלקטרו. רק פרוסות עם פוטנציאל postsynaptic ב ACC תוך אספקת כמות קטנה של הנוכחי MT שימשו בניסוי. איור 2A מציג את העמדות של אלקטרודות גירוי הקלטה ותגובות גירוי עורר התלמוס טיפוסי ACC. כדי לגרום פעילות דמוית התקף, 4-AP (250 מיקרומטר) bicuculline (5 מיקרומטר) שימשו לגרום פעילות epileptiform. 4-AP האופיינית עם כמו פעילות התקף ספונטנית מושרה bicuculline הורכבה התפרצות ictal, ואחריו שלב טוני ומשך ארוך. העקבות נבחרו עבור הגדלה באיור 2B. מחקר זה גם ניסה לספק גירוי של MT לאחר גרימת התקפי סמים. 4-aminopyridine / פעילות epileptiform עוררו bicuculline הושרה לאחר גירוי חשמלי (איור 2 ג).

בדיקהכיווניות של DCS ופורסים

מחקרים קליניים קודמים הראו כי הכיוון של השדה החשמלי של cathodal DCS המשפיע על פעילות עורר גירוי התלמוס. איור 3 א מציג את הנטיות השונות של השדה החשמלי, אשר אורגן במקביל או בניצב את הכיוון של תאי דנדריט סומה ב ACC. כאשר השדה החשמלי אורגן במקביל תאים עצביים, גירוי cathodal מורחקים תגובות התלמוס עורר גירוי בחלק המדיאלי של ACC (איור 3B, פנל עליון). כאשר השדה החשמלי אורגן בניצב תאים עצביים, אין השפעה משמעותית על תגובות גירוי עורר התלמוס נצפתה (איור 3B, פנל תחתון). Cathodal במקביל DCS מורחק גם 4-AP- ופעילות, כמו תפיסת הנגרמת bicuculline בחלק המדיאלי של (איור 3 ג, הפאנל העליון) ACC.זה קצר את משך פעילות דמוי התקף, אין השפעה משמעותית של cathodal בניצב DCS נצפתה (איור 3 ג, פנל תחתון). תוצאות אלו אישרו כי הכיוון של השדה החשמלי היה חשוב בוויסות בשידור סינפטי במסלול thalamocingulate.

השפעת DCS על פעילות התקפים

היישום הקליני של גירוי מגנטי transcranial, tDCS, ו DCS מספק גישה לא פולשנית לטיפול בהתקפים עמידים לתרופות. מחקרים קודמים הראו כי גירוי שדה מווסת פלסטיות הסינפטית ופעילות epileptiform השפיעה באזורי המוח שונים. התוצאות הנוכחיות הראו כי tDCS cathodal מדוכא thalamocingulate בשידור סינפטי. משרעת של עורריו תגובות גירוי והמשך כמו פעילות תפיסה היו מדוכא (9 מתוך 11 פרוסות, 81.82%; איור4A יור, פאנל משמאל). איור 4 א (פאנל מימין) מראה כי 15 דקות של cathodal DCS המושרה ביעילות דיכאון לטווח ארוך (בע"מ) במסלול MT-ACC ומדוכא עורר תגובות (N = 11, p <0.05). איור 4B (פנל משמאל) מראה כי גירוי התלמוס עורר פעילות חזקה כמו אפילפסיה בקליפת cingulate. שלושים דקות לאחר 15 דקות cathodal DCS היישום, משך הפעילות, כמו תפיסת התלמוס עורר גירוי קוצרה. התוצאות הראו גם כי משך ההתקף ירד משמעותי לאחר 15 דקות cathodal DCS לעומת ללא יישום DCS (N = 9, p <0.05; איור 4 ב ', פאנל מימין).

איור 1
איור 1:. הכנת מערכת הקלטת Thalamocingulate לחתוך MEA Setup (א) פרו פרוסת MT-ACC cedure (א) הסר את המוח (ב) העברת להתקרר aCSF מחומצן. (ג) בשני חתכים parasagittal מן קו האמצע. (ד) מבט צד של החלק המדיאלי של גוש המוח. (ה) בשני חתכי גחון זוויתי של גוש המוח. (ו) מדביק את הגוש במוח לצלחת פלסטיק זוויתי. (ז) ביצוע חתך גב ולפרוש את הגוש במוח. (ח) מדביק את בלוק מוח vibratome. (I) איסוף פרוסות מגוש המוח. (ב) הקלטה MEA הגדרת המערכת. (C) MEA לאזור ההקלטה. (א) בדיקת MEA. (ב) מעגל MEA. (ג) ACC של פרוסת המוח היה מכוון מעל הבדיקות האלקטרודה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

e = "1"> איור 2
איור 2: שונים מעוררים תגובות ל התלמוס גירוי גירוי הנגרם בסמים (א) תגובות התלמוס עורר גירוי ב ACC.. (ב) 4-Aminopyridine- ו bicuculline מושרה פעילות כמו אפילפסיה. (C) התלמוס stimulation- ו סמים פעילות כמו אפילפסיה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3:. השפעת נטיות שונות של DCS (א) נטיות שונות של השדה החשמלי. (ב) תגובות התלמוס עורר גירוי עם DCS. (ג) השפעת cathodal DCS על כמו פעילות התקף.: //www.jove.com/files/ftp_upload/53709/53709fig3large.jpg "Target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4: השפעת cathodal tDCS על תפיסת פעילות (א) חמש עשרה דקות cathodal הנגרמת DCS בע"מ ודיכא פעילות עורר.. (ב) קרות כמו פעילות התקף ירד במהלך גירוי cathodal. הדיכוי כמו פעילות תפיסה ידי DCS 15 דקות cathodal סבל אפילו כאשר היישום של DCS הופסק. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

במחקר הנוכחי, את ההשפעות של המשך והכיוון של DCS על פעילות התקפים דמויים ACC נבדקו. כדי לקבל נתונים יציבים פרוסות העכבר המוח, כיצד לשמור על שלמות של מסלול MT-ACC וכדי למנוע נזק זה הוא המפתח, במיוחד את הצעדים בהם שני חתכים הגחון זוויתי חתך הגבי של קליפת מבוצעים. יתר על כן, את הזמן כדי להכין את פרוסת המוח יכול גם להשפיע על הפעילות של פרוסת המוח, אשר אמור להיות בזמן הקצר ביותר האפשרי כדי לשמור על המוח, רעננים וחזק. מחקר קודם הראה כי ניזק אלקטרוכימיים לרקמות ממוקדות יכול להתרחש הכנת in vivo 15. הכנה פרוסה במבחנת מוח יכול לשמש כדי להימנע מבעיה זו. בשנת הכנה במבחנה, הרקמה ישירות לא קשר את האלקטרודה, ובכך לצמצם תופעות אלקטרוכימיים 16. ההשפעות של DCS הושוו עם אלקטרודות היו בכיוון לכיוונים שונים. כאשר electrodes היה בכיוון ב 90 מעלות ו -270 מעלות, DCS לא משפיע על פעילות עוררת (איור 3). לפיכך, ניסוי מבוקר זה לא כלל את האפשרות של תופעות לוואי של תגובות אלקטרוכימיים DCS שפגע ברקמה במחקרנו. שיטת ההתאוששות המגנה של פרוסות המוח היא מפתח נוסף; הנוסחה aCSF במחקר זה מספק אלטרנטיבה לשיטת חיתוך מגן והוא יעיל מאוד לשימור של נוירונים פרוסות המוח מפני 4 ל 8 שבוע בן חיים. השיטה אינה מיועדת לשימוש עם בעלי חיים מכל הגילאים; השימוש טריס aCSF אשר הוכח כיעיל בעכברים צעירים כמו גם השימוש של שיטת שחזור מגן NMDG בעכברים מגיל 6 שבועות ומעלה. לכן, המשתמשים צריכים לזכור את equivalencies גיל ביחס בין זנים לבחור את השיטה הטובה ביותר עבור הניסוי.

שימוש MEA להקליט פרוסות המוח היא טכניקה נפוצה, אך שילוב שדה חשמלי עם sys הקלטה MEATEM לא נעשה בדרך כלל. המשפיעים שדה DC בתמיסה מוליכה של מערכת הקלטת MEA הוא גישה מעניינת, במיוחד לתקופות של שניות רבות דקות. מחקר קודם הראה כי יישום DCS לא לשנות את ה- pH בתמיסת aCSF, המציין כי ה- pH של התמיסה המוליכה נרשם יציבות של סביבת הניסוי הזה 12. שיעור זלוף מהיר יחסית (8 מ"ל / דקה) נשמרה שיקלו על פעילותם כמו אפילפסיה, וכל מוצר של שינוי כימי החללית MEA נשטפו על ידי זלוף, וכך למנוע הצטברות של שיפוע pH. טכנולוגיית מערך ההקלטה multielectrode מוגבל לעתים קרובות על ידי סוג של פרוסת המוח וטווח של האלקטרודה ההקלטה. הסוג של פרוסת המוח קובע אילו מסלול מעגל נרשם, ואת המגוון של האלקטרודה ההקלטה קובע אם מרכז מוח אחד או מספר נרשמים. תנאים אלה חייבים להיות אשרו לפני הניסוי.

מִרֹאשׁ מחקרים vious הראו כי ההשפעות ארוכות הטווח של DCS להתרחש באמצעות אפנון של שידור הסינפטי 17. במחקר הנוכחי, cathodal DCS שנגרם בע"מ במסלול MT-ACC. בע או depotentiation של הגברה הקשורות לתפיסה הוצע להיות חלק את המנגנון הבסיסי של דיכוי ותפיסה, דבר המצביע על שיפור כי התוצאה של טיפול tDCS עשוי להיות אפשרי. עם זאת, אין מחקר שפורסם התמקד עוצמת השדה ב קליפת cingulate. המיקום העמוק של קליפת cingulate בחלק המדיאלי של הקליפה קשה בדיקה. לדוגמא, זה בלתי נמנע כי הזרימה הנוכחית עשויה להשפיע על הרקמות וכלים שקרובים יותר אל פני השטח. הקושי של מיקוד רקמות עמוקות על ידי tDCS עלול להגביל את היישום של tDCS ללימוד vivo. לכן, כדי להבין איך DCS משפיע פעילויות עצביות, הכנת פרוסת המוח אמורה לשמש, כמו תופעות של כלי דם הלא ספציפית צריכים להיות מורחק.

jove_content "> לצורך הקמת מודל הניסיון, התפיסה תארה מושרה מוח בריא. הפעילות דמוית ההתקף היו מושרה עוד יותר על ידי חשמל דופק. העיתוי של התרחשות ההתקף יכול להיות נשלט מתי בדיוק DCS יושמה . התוצאות עשויות לספק מידע נוסף לטיפול tDCS. ממצא בולט נוסף היה מחזיק מעמד לאורך זמן שינויים רגיש אזורי קליפת המוח שהיו מושרה על ידי tDCS. בעתיד, אם את המנגנון הבסיסי של tDCS ניתן הובהר, אז השילוב של DCS ו טיפול תרופתי על מנת לשפר בע"מ בטיפול באפילפסיה עשוי להיות התפתחות מעניינת מאוד.

לסיכום, מתודולוגיה שבדק את ההשפעה של DCS על thalamocingulate פלסטיות הסינפטית transcallosal והתקפים חריפים סופק. ההשפעות ארוכות הטווח של DCS על פעילות דמוית התקף להכנת פרוסה המוח שלנו התרחשה באמצעות מנגנון בע"מ דמוי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Anesthetic:
Isoflurane Halocarbon Products Corporation  NDC 12164-002-25 4%
Name Company Catalog Number Comments
aCSF (total:1 L):
D(+)-Glucose MERCK 1.08337.1000 10 mM
Sodium hydrogen carbonate MERCK 1.06329.0500 25 mM
Sodium chloride MERCK 1.06404.1000 124 mM
(+)-Sodium L-ascorbate, >=98% SIGMA A4034-100G 0.15 g/2 c.c
Magnesium sulfate, anhydrous, ReagentPlus SIGMA M7506-500G 2 mM
Calcium chloride dihydrate MERCK 1.02382.1000 2 mM
Sodium dihydrogen phosphate monohydrate MERCK 1.06346.1000 1 mM
Potassium chloride May & Baker LTD Dagenham England MS 7616 4.4 mM
Name Company Catalog Number Comments
Drugs:
(+)-Bicuculline TOCRIS 0130 5 µM in aCSF
4-Aminopyridine TOCRIS 0940 250 µM in aCSF
Name Company Catalog Number Comments
Brain slice Preparation:
Vibratome Vibratome Series 1000 Block slicing into 500 µm thick slices
Name Company Catalog Number Comments
MEA system:
Multielectrode array (MEA) probes: 6 x 10 planar MEA Multi Channel Systems 60MEA500/30iR-Ti-pr MEAS 6x10 electrode diameter, 30 µm; electrode spacing, 500 µm; impedance, 50 kΩ at 200 Hz
Multielectrode array (MEA) probes: 8 x 8 MEA  Ayanda Biosystems 60MEA200/10iR-Ti-pr MEAS 8x8 pyramidal-shaped electrode; diameter, 40 µm; tip height, 50 µm; electrode spacing, 200 µm; impedance, 1,000 kΩ at 200 Hz
A 60-channel amplifier was used with a band-pass filter set between 0.1 Hz and 3 KHz at 1,200X amplification Multi-Channel Systems MEA-1060-BC
MC Rack software at a 10 KHz sampling rate Multi-Channel Systems Software for data collect and recordings
control of a pulse generator Multi-Channel Systems STG 1002
slice anchor kits and hold-downs Warner Instruments SHD-26H/10; WI64-0250
Peristaltic Pump-minipuls3 Gilsom MINIPULS3 perfusion rate : 8 ml/min
Name Company Catalog Number Comments
Stimulation system:
Isolated stimulator A-M Systems Model 2100 intensity of ±350 μA , duration of 200 μsec
Tungsten electrode A-M Systems 575300 placed in thalamus

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Schiller, Y., Najjar, Y. Quantifying the response to antiepileptic drugs: effect of past treatment history. Neurology. 70, (1), 54-65 (2008).
  2. Fregni, F., et al. A controlled clinical trial of cathodal DC polarization in patients with refractory epilepsy. Epilepsia. 47, (2), 335-342 (2006).
  3. Auvichayapat, N., et al. Transcranial direct current stimulation for treatment of refractory childhood focal epilepsy. Brain Stimul. 6, (4), 696-700 (2013).
  4. Chung, M. G., Lo, W. D. Noninvasive brain stimulation: the potential for use in the rehabilitation of pediatric acquired brain injury. Arch Phys Med Rehabil. 96, (4 Suppl), S129-S137 (2015).
  5. Del Felice, A., Magalini, A., Masiero, S. Slow-oscillatory Transcranial Direct Current Stimulation Modulates Memory in Temporal Lobe Epilepsy by Altering Sleep Spindle Generators: A Possible Rehabilitation Tool. Brain Stimul. 8, (3), 567-573 (2015).
  6. Garnett, E. O., Malyutina, S., Datta, A., den Ouden, D. B. On the Use of the Terms Anodal and Cathodal in High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation: A Technical Note. Neuromodulation. (2015).
  7. Biraben, A., et al. Fear as the main feature of epileptic seizures. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 70, (2), 186-191 (2001).
  8. Zaatreh, M. M., et al. Frontal lobe tumoral epilepsy: clinical, neurophysiologic features and predictors of surgical outcome. Epilepsia. 43, (7), 727-733 (2002).
  9. Karim, A. A., et al. The truth about lying: inhibition of the anterior prefrontal cortex improves deceptive behavior. Cereb. Cortex. 20, (1), 205-213 (2010).
  10. Keeser, D., et al. Prefrontal transcranial direct current stimulation changes connectivity of resting-state networks during fMRI. J. Neurosci. 31, (43), 15284-15293 (2011).
  11. Nelson, J. T., McKinley, R. A., Golob, E. J., Warm, J. S., Parasuraman, R. Enhancing vigilance in operators with prefrontal cortex transcranial direct current stimulation (tDCS). Neuroimage. 85, (Pt 3), 909-917 (2014).
  12. Chang, W. P., Lu, H. C., Shyu, B. C. Treatment with direct-current stimulation against cingulate seizure-like activity induced by 4-aminopyridine and bicuculline in an in vitro mouse model. Exp. Neurol. 265, 180-192 (2015).
  13. Lee, C. M., Chang, W. C., Chang, K. B., Shyu, B. C. Synaptic organization and input-specific short-term plasticity in anterior cingulate cortical neurons with intact thalamic inputs. Eur. J. Neurosci. 25, (9), 2847-2861 (2007).
  14. Chang, W. P., Shyu, B. C. Involvement of the thalamocingulate pathway in the regulation of cortical seizure activity. Recent Research Developments in Neuroscience. Pandalai, S. G. 4, Research Signpost. Kerala. 1-27 (2013).
  15. Brummer, S. B., Turner, M. J. Electrochemical considerations for safe electrical stimulation of the nervous system with platinum electrodes. IEEE Trans. Biomed. Eng. 24, (1), 59-63 (1977).
  16. Durand, D. M., Bikson, M. Suppression and control of epileptiform activity by electrical stimulation: a review. Proc. IEEE. 89, (7), 1065-1082 (2001).
  17. Fritsch, B., et al. Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning. Neuron. 66, (2), 198-204 (2010).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics