Direkte-strøm Stimulering og Multi-elektrode Array opptak av Seizure-lignende aktivitet i Mus Brain Slice Forberedelse

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

Katodisk transkranial direkte strømstimulering (tDCS) induserer undertrykkende effekt på multiresistent anfall. For å utføre effektive handlinger, stimuleringsparametre (f.eks orientering, feltstyrke, og stimulering varighet) må undersøkes i mus hjernen slice forberedelser. Testing og å anordne retningen av elektroden i forhold til posisjonen av musene hjernen skive er gjennomførbare. Den nåværende metoden bevarer thalamocingulate veien for å evaluere effekten av DCS på fremre cingulate cortex krampelignende aktiviteter. Resultatene av flerkanalrekke opptakene indikerte at katodisk DCS betydelig redusert amplituden av stimulerings-fremkalte responser og varighet av 4-aminopyridin og bicuculline-induserte anfall-lignende aktivitet. Denne studien fant også at katodisk DCS-applikasjoner på 15 min forårsaket langvarig depresjon i thalamocingulate veien. Denne studien undersøker effekten av DCS på thalamocingulate synaptisk plastisitet og akutte anfall-lignende aktiviteter. Den aktuelle fremgangsmåten kan teste de optimale stimuleringsparametere inkludert orientering, feltstyrke, og stimulering varighet i en in vitro musemodell. Dessuten kan metoden evaluere effektene av DCS på kortikale krampelignende aktiviteter på både via mobil og nettverksnivå.

Protocol

Prosedyrer som involverer dyr fag ble godkjent av Institutional Animal Care og Utnyttelse komiteen, Academia Sinica, Taipei, Taiwan.

1. Klar Experimental Solution og utstyr for Multielectrode Array Recording

  1. Fremstille kunstig cerebral spinalvæske (aCSF; 124 mM NaCl, 4,4 mM KCl, 1 mM NaH 2PO 3, 2 mM MgSO4, 2 mM CaCl2, 25 mM NaHCO3 og 10 mM glukose, gjennomboblet med 95% O2 og 5% CO 2).
  2. Bruk to typer MEA sonder: 6 x 10 planar MEA og 8 x 8 MEA. Den tidligere sonde dekker regionen som omfatter cortex, striatum, og thalamus. Sistnevnte sonde dekker bare cortical regionen.
  3. Bruk en 60-kanals forsterker med et band-pass filter satt mellom 0,1 Hz og 3 kHz til 1200 forsterkning. Innhenting av data på en 10 kHz samplingsfrekvens.
  4. Plasser to AgCl-belagt sølv ledninger inne i MEA kammer for DCS. Bruk AgCl-belagte sølvtråder for å fremstille elektriske felt som er generert av en isolert stimulator.
  5. Plasser en wolframelektrode (diameter, 127 mikrometer, lengde, 7,62 cm, 8 ° AC konisk spiss, motstand, 5 Megohm) for thalamic stimulering, og plasser referanseelektrode i MEA kammeret. Levere wolfram elektrode største strøm ved hjelp av en isolert stimulator som styres av en pulsgenerator.

2. Brain Slice Forberedelse

  1. Bruk mannlige C57BL / 6J mus, 4-8 uker gamle. Hus dyrene i en luftkondisjonerte rom (21-23 ° C, 50% fuktighet, 12 timer / 12 timer lys / mørke syklus, lysene på ved 8:00) med fri tilgang til mat og vann.
  2. Ta en 250 ml porsjon av aCSF som ble utarbeidet i trinn 1.1, og legg den i et beger som inneholder is. Samtidig leverer kontinuerlig gass som er sammensatt av 95% O 2 og 5% CO2.
  3. Kirurgi
    1. Bedøve dyret med 4% isofluran i en glassboksen for ca 3 min. Når dyret når en kirurgisk anestesidybden (indikert av manglende respons på tå klype), legg det på en grunne skuff som er fylt med knust is, og fjerne hodet med saks.
    2. Expose skallen, og klippe av de resterende muskel. Deretter bruker Rongeurs, skrelle bort dorsalflaten av skallen fra hjernen. Trim bort sidene av skallen hjelp Rongeurs. Steril alle de kirurgiske instrumenter med en 75% etanolløsning.
    3. Ved hjelp av en slikkepott, kuttet olfactory pærer og nerveforbindelsene langs ventral overflaten av hjernen, og fjerne hjernen. Etter dekapitasjon, raskt overføre hjernen til et begerglass fylt med iskald oksygenert aCSF.
  4. Utarbeidelse av Medial Thalamus (MT) -ACC Brain Slice
    Merk: Forbered skiver som inneholder sti fra MT til ACC 13.
    1. Hånd-kutt hjernen blokk med to sagittal kutt 2,0 mm lateralt for midtlinjen i hver halvkulefor å vise subkortikal anatomi. Deretter foreta to vinklede kutt. Gjør det første kryss-kutt parallelt med synlig fiberkanal i striatum.
    2. Gjør den andre kryss-snitt fra forbindelsen mellom lillehjernen og visuelle cortex til midtpunktet mellom de fremre commissure og optikk kanalen som er ventral og parallelt med thalamocingulate pathway.
    3. Fest hjernen blokken til en vinkelplate (~ 120 °) med cyanoacrylate lim, og gjøre et kutt like over vendepunktet i veien. Brett ut plate, flat den, og lim den inn i kammeret stadium av en vibratome.
    4. Gjør mediale thalamus-ACC hjerneskiver (500 mikrometer tykk) og deretter dyppe dem i iskaldt oksygen aCSF.Transfer skiver til innspillingen kammeret, og holde ved 32 ° C under kontinuerlig perfusjon (12 ml / min) med oksygenrikt aCSF for en hr.

3. Utarbeidelse av Perfusjons Chamber for Multielectrode Array Recording

  1. Preparatav Perfusjons Chamber
    1. Plasser en MEA sonde på et flerkanalsystem, og bruke to separate polyetylen-rør for å koble sonden til en peristaltisk pumpe. Bruke en slange for å lede den inn i aCSF MEA kammeret og det andre rør for å lede aCSF ut av kammeret. Til slutt, kontinuerlig perfuse preparatet med varm (29-30 ° C) oksygenert aCSF (8 ml / min).
  2. Overfør hjernen skive til MEA. Hold nede hjernen skive på MEA med en våt bomullsdott. bevege hjernen skive nøye for å sikre at ACC er orientert over elektrodene.
  3. Bruk slice anker kits og hold-downs å trykke hjernen skive. Dette trinn sørger for en god elektrisk forbindelse mellom skive og elektrodene.

4. generasjon av elektriske felter med DCS

Merk: Definisjonen av det elektriske felt orienteringen var basert på retningen av axodendritic aksen i ACC. Orienteringene dendrite og soma avdelinger varbekreftes med Golgi farging 12.

  1. Plasser AgCl-elektrode (definert som anode) proksimalt til ACC, og plasserer den andre elektrode (definert som katode) distalt for ACC. Ta opp den feltstyrke som frembringes av de to feltretninger (parallelle og vinkelrett på ACC axodendritic fibrene) av MEA, og levere strøm til de elektriske felt ved hjelp av en stimulator.
  2. Fest avstand fra AgCl elektroder (ca 1,5-2 cm), og juster stimulator nåværende styrke til å gjøre det DCS mellom 0,5 og 2 mA.

5. Elektrisk indusert kortikal synaptiske responser

Merk: Fremkall synaptiske responser i ACC ved elektrisk stimulering i MT, i hvilken en programmerbar elektrisk stimulus generator frembringer rektangulære bifasiske strømpulser.

  1. Gjenta punkt 3 ovenfor.
  2. Plasser en wolframelektrode i MT, og levere pulser fra stimulator til ThalAmic region av sektorene via bipolare wolfram elektroder.
  3. Bruke ulike aktuelle intensiteter å bestemme terskelen som utløser en ACC respons. Her bruker en intensitet på ± 150 uA og varighet på 200 usek, som fremkalte en 80% maksimal respons i ACC i de fleste skiver.
  4. Flytt Wolfram elektrode langs thalamocingulate sti (fra MT til corpus callosum) i MT-ACC skive for å få optimal respons profiler.
  5. Gjør 10-20 sveip av ACC svar, og bruke programvare for å automatisk gjennomsnittlig all ACC fremkalt av MT stimulering. Resultatet iss synaptiske responser i ACC indusert fra MT stimulering av MT-ACC veien.

6. Elektrisk-indusert Seizure-lignende aktivitet

Merk: Seizure-lignende aktivitet ble indusert ved anvendelse av 4-aminopyridin (4-AP; 250 uM) og bicuculline (5 uM). Tidligere tidskontrollstudier viste at maksimal og stabile responser dukket2-3 timer etter legemiddel søknad 14.

  1. Gjenta punkt 5 ovenfor.
  2. Legg medikamenter til perfusjon løsning. Bruk 4-AP (250 mm) og bicuculline (5 mm). Bland stoffer jevnt, og fortsette perfusjon i 2-3 timer.
  3. For å lette anfall-lignende aktivitet, opprettholde perfusjon pumpen ved et forholdsvis hurtig perfusjonshastighet (8 ml / min), som også kan bidra til å forhindre oppbygging av en pH-gradient.
  4. Plasser en wolframelektrode i MT, og levere elektrisk stimulering (150 uA, 200 usekunder varighet) for å få ACC svarprofiler.
  5. Gjør 10-20 feier og gjennomsnittlig svarene.
  6. Bytt perfusjon løsning med frisk aCSF å vaske ut narkotika. Gjenta trinn 6.5.

7. Testing Effekt av DCS på fremkalt Kortikale Responses

  1. Gjenta punkt 3 og 4. Sørg for at ensartede elektriske felt er generert ved å sende strøm mellom to parallelle AgCl-belagt sølv ledninger som er plassert på innsiden av MEA kammeret. Hvis det ikke er noen problemer, DCS forblir mellom 0,5 og 2 mA.
  2. Slå av DCS, og plassere en wolframelektrode å stimulere thalamus (± 150 uA, 200 usekunder varighet). For å oppnå maksimal synaptiske responser i ACC, gjør 10-20 feier og gjennomsnittlig svarene.
  3. Samtidig slår på DCS (2 mV / mm DCS styrke) og thalamic stimulering (350 uA, 200 usekunder varighet). Vurdere endringer i amplitude av thalamus stimulering-fremkalt ACC respons under DCS.
  4. Slå av DCS, og legg 4-AP (250 mm) og bicuculline (5 mm) til perfusjon løsning. Deretter venter 2-3 timer. Når legemidler påvirker hjernen skive, produserer stykket cortical beslag svar.
  5. Gjør 10-20 sveip av ACC svar, og deretter måle amplitude og varighet av elektriske fremkalt kortikale beslag svar.
  6. Etter trinn 7.5, slår samtidig på DCS (2 mV / mm DCS styrke) og thalamic stimulering (150 uA, 200 duratipå usekunder). Vurdere endringer i amplitude og varighet av fremkalt kortikale beslag svar i løpet av DCS-programmet.
  7. Bytt perfusjon løsning med frisk aCSF å vaske ut narkotika, og gjenta trinn 7,2 og 7,3.
  8. Samle alle innspillings data, og gruppere dataene i de ulike forsøksbetingelser. Vurdere amplitude og varighet av kortikale beslag responser under ulike eksperimentelle forhold.

8. Data Analysis

  1. Bruk programvare (f.eks MC Rack programvare) for å automatisk gjennomsnitt de registrerte svarene, og eksportere rådata til et regneark. Analyser amplitude og varighet av rådata og generere fargetall.
  2. For å oppdage oscillasjon beslag hendelser, bruke programvare for å måle grunnverdi og standardavvik (SD). Sett 3 SD av støynivået som terskelen. Amplituder av toppene i løpet av en svingning hendelse som overgår denne grensen blir automatisk registrereed.
  3. Utføre statistisk analyse ved hjelp av Student t-test.
  4. Express-målinger og en-veis analyse av varians (ANOVA) resulterer i teksten som gjennomsnitt ± SE, med n angir antall skiver studert 12.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Klargjøring av Thalamocingulate Slice og MEA Recording System Setup

MT-ACC stykke fra mus er en spesiell skive preparat som gjør det mulig utforskning av de elektrofysiologiske egenskapene til thalamocingulate pathway. Figur 1A viser den måte på hvilken den MT-ACC skive ble fremstilt. Hjernen til mus ble raskt fjernet og oppbevares kjølig oksygenert aCSF (figur 1 A, a, b). For å avdekke subkortikale anatomi, ble hjernen kuttet 2,0 mm lateralt fra midtlinjen i hver halvkule for å erverve sagittale hjerne blokker (figur 1A, c, d). To vinklede ventrale kutt ble gjort i hjerne blokkene for å beholde den thalamocingulate pathway. Den første kryss-snitt ble gjort i fronten av hjernen blokken parallelt med den synlige fiberkanalen i striatum. Den andre kryss-snitt ble gjort på baksiden av hjernen blokk fra forbindelsen innsatsenlom lillehjernen og visuelle cortex til midtpunktet mellom de fremre commissure og optikk-tarmkanalen. Etter kutt ble gjort, ble hjernen blokken limt på en vinklet plate (120 ° vinkel), og et snitt ble gjort på den dorsale side direkte gjennom cortex (figur 1A, for eksempel). Hjernen blokk platen ble limt til en vibratome og nedsenket i kjølig oksygenrikt aCSF. Til slutt ble et par skiver (500 um tykk) tatt fra hjernen blokken og inkubert i oksygenert aCSF (figur 1A, h, i).

Figur 1B viser MEA innspillingen systemoppsettet. Den skjematiske diagram viser perfusjon og MEA-systemer som er koblet til et opptak datamaskin. En tom MEA probe ble plassert på innsiden av forsterkeren, og perfusjon begynte ved en strømningshastighet på 8 ml / min. MT-ACC hjerne skive ble plassert på MEA sonden samtidig som man sikrer at opptaksområdet var så nær som mulig til målet. En stimulator var brukd for å stimulere hjernen skive og generere det elektriske feltet. Etter alle trinnene ble fullført, systemet registrert de elektrofysiologiske egenskapene til thalamocingulate veien.

Figur 1C viser opptaksområdet diagram og på hvilken måte den MT-ACC hjerne skive ble plassert på MEA proben. Figur 1C-en viser utseendet på MEA sonden. Den svarte linje (rød pil) på sonden hjalp brukeren finne den riktige retning av sonden inne i forsterkeren. Figur 1C-b viser hovedkretsen i den MEA probe. Figur 1C-c viser den elektriske gruppen som ble lagt oppå kortikale vev.

Testing fremkalt Responses

For å bekrefte bevaring av thalamocingulate sti i stykket forberedelse, denne studien stimulertthalamus og spilt inn på ACC i de elektrofysiologiske eksperimenter. Kun skiver med postsynaptiske potensialet i ACC samtidig som den gir en liten mengde av strøm i MT ble brukt i eksperimentet. Figur 2A viser posisjonene for stimulering og registrering av elektroder og typiske talamiske stimulerings-fremkalte responser i ACC. For å indusere anfall-lignende aktivitet, 4-AP (250 mm) og bicuculline (5 mm) ble brukt til å indusere epileptiform aktivitet. Typisk 4-AP med bicuculline-induserte anfall spontan-lignende aktivitet var sammensatt av en ictal utbruddet, etterfulgt av en styrkende fase og lang varighet. Sporene ble valgt for forstørrelse i figur 2B. Denne studien også forsøkt å levere stimulering i MT etter induserende narkotikainduserte anfall. 4-Aminopyridine / bicuculline-fremkalt epileptiform aktivitet ble indusert etter elektrisk stimulering (figur 2C).

testingOrientering av DCS og Slice

Tidligere kliniske studier viste at retningen av det elektriske felt av katodisk DCS påvirker thalamiske stimulering-fremkalt aktivitet. 3A viser de forskjellige orienteringer av det elektriske felt, som var anordnet parallelt med eller vinkelrett i forhold til orienteringen av dendrite og soma kamrene i ACC. Når det elektriske feltet er anordnet parallelt med neuronale celler, katodisk stimulering trykkes talamiske stimulerings-fremkalte responser i den mediale del av den ACC (figur 3B, øvre panel). Når det elektriske feltet ble arrangert vinkelrett på nerveceller, ble ingen signifikante effekter på thalamic stimulerings-fremkalt respons observert (Figur 3B, nedre panel). Parallell katodisk DCS også undertrykt 4-AP- og bicuculline-indusert anfall-lignende aktivitet i den mediale delen av ACC (Figur 3C, øvre panel).Det forkortet varighet av anfall-lignende aktivitet, og ingen signifikant effekt av vinkelrett katodisk DCS ble observert (figur 3C, nedre panel). Disse resultatene bekreftet at retningen av det elektriske felt var viktig i regulering av synaptisk transmisjon i thalamocingulate pathway.

Effekt av DCS på anfallsaktivitet

Den kliniske anvendelsen av transkranial magnetisk stimulering gir tDCS, og DCS en ikke-invasiv metode for behandling av legemiddelresistent anfall. Tidligere studier har vist at feltet stimulering modulert synaptisk plastisitet og påvirket epileptiform aktivitet i ulike områder av hjernen. De foreliggende resultater viser at katodisk tDCS deprimerte thalamocingulate synaptisk transmisjon. Amplituden av stimulerings-fremkalte responser og varighet av anfall-lignende aktivitet ble trykket (9 av 11 skiver, 81,82%; Figure 4A, venstre panel). Figur 4A (høyre panel) viser at 15 min av katodisk DCS effektivt induserte langtids depresjon (LTD) i MT-ACC veien og deprimert fremkalt respons (n = 11, p <0,05). Figur 4B (venstre panel) viser at thalamus stimulering utløste robust anfallslignende aktivitet i cingulate cortex. Tretti minutter etter 15 min katodisk DCS søknad, ble varigheten av thalamiske stimulering-fremkalte anfall-lignende aktivitet forkortet. Resultatene viste også at beslaget varighet ble signifikant redusert etter 15 min katodisk DCS sammenlignet med ingen DCS søknad (N = 9, p <0,05; figur 4B panel til høyre).

Figur 1
Figur 1:. Klargjøring av Thalamocingulate Slice og MEA Recording System Setup (A) MT-ACC skive promåten (a) Ta ut hjernen og (b) overføring avkjøles oksygenert aCSF. (C) Lag to parasagittal kutt fra midtlinjen. (D) fra siden av den mediale del av hjernen blokken. (E) Lag to vinklede ventral kutt av hjernen blokken. (F) Lim hjernen blokken på en vinklet plastplate. (G) Lag en rygg kutt og brett hjernen blokken. (H) Lim hjernen blokk i en vibratome. (I) Samle skivene fra hjernen blokken. (B) MEA opptak systemoppsettet. (C) MEA opptaksområdet. (A) MEA sonde. (B) MEA krets. (C) ACC av hjernen skive ble orientert ovenfor elektrode sonder. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

e = "en"> Figur 2
Figur 2: Ulike fremkalt Responses to thalamic Stimulering og Legemiddelutløst Stimulation (A) thalamic stimulerings-evoked responser i ACC.. (B) 4-Aminopyridine- og bicuculline-indusert anfall-lignende aktivitet. (C) thalamic stimulation- og legemiddelindusert anfallslignende aktivitet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Fig. 3: Effekt av forskjellige orienteringer av DCS (A) Forskjellige orienteringer av det elektriske felt. (B) thalamic stimulerings-fremkalte responser med DCS. (C) Virkning av katodisk DCS på anfalls-lignende aktivitet.: //www.jove.com/files/ftp_upload/53709/53709fig3large.jpg "Target =" _ blank "> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4: Effekt av katodisk tDCS på anfallsaktivitet (A) Femten minutter katodisk DCS-indusert LTD og deprimert utløste aktivitet.. (B) Forekomsten av anfall-lignende aktivitet ble redusert i løpet av katodisk stimulering. Undertrykkelse av anfallslignende aktivitet ved 15 min katodisk DCS utholdt selv når anvendelsen av DCS ble avsluttet. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I foreliggende studie ble effekten av varighet og orienteringen av DCS på ACC anfalls-lignende aktivitet testes. For å oppnå stabile data i musehjernesnitt, hvordan å holde integriteten av MT-ACC vei og for å unngå skader det er viktig, spesielt trinn i hvilket to vinklede ventrale kutt og en dorsal snitt av cortex er laget. Dessuten kan tiden for å forberede hjernen skive også påvirke aktiviteten i hjernen skive, som skal være kortest mulig tid for å holde hjernen frisk og sterk. En tidligere studie viste at elektrokjemisk skade på målrettet vev kan forekomme i en in vivo-preparat 15. En in vitro-hjerne skive preparat kan anvendes for å unngå dette problemet. I en in vitro-fremstilling, ikke vevet ikke direkte kontakt med elektroden, og dermed minimere elektrokjemiske effekter 16. Virkningene av DCS ble sammenlignet med elektroder som er orientert i forskjellige retninger. Når Electrodes ble orientert ved 90 ° og 270 °, DCS påvirket ikke fremkalt aktivitet (figur 3). Dermed utelukket denne kontrollerte forsøk muligheten for eventuelle bivirkninger av elektrokjemiske reaksjoner på DCS det skadede vevet i vårt studium. Den beskyttende utvinningsmetoden i hjerneskiver er en annen viktig; den aCSF formelen i denne studien er et alternativ til den beskyttende skjæremetode og er svært effektiv for bevaring av neuroner i hjernesnitt fra 4 til 8 uker gamle dyr. Metoden er ikke beregnet for bruk med dyr i alle aldre; bruk av Tris aCSF synes å være effektiv hos unge mus som er bruken av NMDG beskyttende utvinningsmetode på mus som var 6 uker og eldre. Derfor bør brukerne huske på de relative alders equivalencies over arter å velge den beste metoden for forsøket.

Ved hjelp av en MEA å registrere hjerneskiver er en vanlig teknikk, men som kombinerer et elektrisk felt med en MEA system er ikke vanligvis gjøres. Som påvirker et DC-felt i ledende oppløsning av MEA opptakssystemet er en interessant metode, spesielt i perioder på mange sekunder til minutter. En tidligere studie viste at DCS søknad ikke endrer pH-verdien i aCSF oppløsning, noe som indikerer at pH-verdien av den ledende løsninga var stabil i denne forsøksopplegget 12. En forholdsvis rask perfusjonshastighet (8 ml / min) ble opprettholdt for å lette anfalls-lignende aktivitet, og eventuelle produkter av kjemisk endring i MEA-proben ble vasket ut av perfusjonen, og dermed unngår oppbygging av en pH-gradient. Multielectrode matrise opptaksteknologi er ofte begrenset av den type hjerne skive og utvalg av opptaket elektroden. Den type hjerne skive avgjør hvilken krets vei er spilt inn, og utvalget av innspillingen elektroden avgjør om én eller flere hjerne kjerner er registrert. Disse forholdene må bekreftes før forsøket.

pre gere studier viste at de langsiktige effektene av DCS skje gjennom modulering av synaptisk overføring 17. I denne studien, katodisk DCS forårsaket LTD i MT-ACC veien. Den LTD eller depotentiation av anfallsrelaterte potensering ble foreslått å være en del av den underliggende mekanismen av beslag undertrykkelse, noe som tyder på at forbedring av resultatet av tDCS behandling kan være mulig. Imidlertid har ingen publisert studie fokuserte på feltstyrken ved cingulate cortex. Den dype Plasseringen av cingulate cortex i den mediale del av hjernebarken er vanskelig å teste. For eksempel, er det uunngåelig at strømmen kan påvirke vevene og fartøy som er nærmere overflaten. Vanskeligheten med å målrette dype vev av tDCS kan begrense bruken av tDCS for in vivo studier. Derfor, for å forstå hvordan DCS påvirker neuronal aktivitet, bør en hjerne skive preparat anvendes, som ikke-spesifikke vaskulære effekter må utelukkes.

jove_content "> For det formål å etablere en eksperimentell modell, er beskrevet anfall indusert i en sunn hjerne. beslaget-lignende aktiviteter ble ytterligere indusert av en elektrisk puls. Tidspunktet for beslag forekomsten kunne styres nøyaktig når DCS ble brukt . resultatene kan gi mer informasjon for tDCS behandling. en annen bemerkelsesverdig funn var den langvarige endringer i regional kortikal eksitabilitet som ble indusert av tDCS. i fremtiden, hvis den underliggende mekanismen for tDCS kan bli belyst, da kombinasjonen av DCS og farmakologisk behandling for å forbedre LTD ved behandling av epilepsi kan være en meget interessant utvikling.

Avslutningsvis ble en metodikk for å undersøke effekten av DCS på thalamocingulate og transcallosal synaptisk plastisitet og akutte anfall gitt. De langsiktige effektene av DCS på anfallslignende aktivitet i hjernen skive forberedelse skjedd gjennom en LTD-lignende mekanisme.

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