Likström stimulering och Multi-elektrod Array Registrering av krampliknande symtom hos möss Brain skiva beredning

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

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

Katod transkraniell likström stimulering (TFF) inducerar undertryckande effekter på läkemedelsresistenta anfall. För att utföra effektiva åtgärder, stimuleringsparametrarna (t.ex. orientering, fältstyrka, och stimulans varaktighet) måste undersökas i möss hjärn slice förberedelser. Testning och arrangera orienteringen av elektroden i förhållande till läget av mössen hjärnan skiva är genomförbara. Föreliggande förfarande bevarar thalamocingulate reaktionsvägen för att utvärdera effekten av DCS på anteriora cingulate cortex krampliknande aktiviteter. Resultaten av de flerkanaliga array inspelningar indikerade att katod DCS signifikant minskade amplituden för stimulerings-evoked potential och varaktigheten av 4-aminopyridin och bikukullin-inducerade krampliknande symtom. Denna studie visade också att katod DCS applikationer 15 min orsakade långvarig depression i thalamocingulate vägen. Den aktuella studien undersöker effekterna av DCS på thalamocingulate synaptisk plasticitet och akuta anfallsliknande aktiviteter. Det nuvarande förfarandet kan testa optimala stimuleringsparametrar, inklusive orientering, fältstyrka, och stimulans varaktighet i ett in vitro-musmodell. Dessutom kan metoden utvärdera effekterna av DCS på kortikala anfallsliknande aktiviteter på både de cellulära och nätverksnivå.

Protocol

Förfaranden som involverar djurförsök har godkänts av Institutional Animal Care och Utilization kommittén, Academia Sinica, Taipei, Taiwan.

1. Förbereda Experimentell lösning och utrustning för multielektrodtyp Array inspelning

  1. Förbereda artificiell cerebral spinalvätska (aCSF; 124 mM NaCl, 4,4 mM KCl, 1 mM NaH 2 PO 3, 2 mM MgSO 4, 2 mM CaCl2, 25 mM NaHCOs 3, och 10 mM glukos, bubblades med 95% O2 och 5% CO2).
  2. Använda två typer av MEA sonder: 6 x 10 plana MEA och 8 x 8 MEA. Den förstnämnda proben täcker regionen som innefattar hjärnbarken, striatum och thalamus. Den senare sonden omfattar endast kortikala regionen.
  3. Använd en 60-kanals förstärkare med ett bandpassfilter in mellan 0,1 Hz och 3 kHz vid 1200 amplifiering. Förvärva data vid en 10 kHz samplingsfrekvens.
  4. Placera två AgCl-belagda silvertrådar inuti MEA kammare för DCS. Använd AgClbelagda silvertrådar för att producera elektriska fält som genereras av en isolerad stimulator.
  5. Placera en volframelektrod (diameter, 127 ^ m; längd, 7,62 cm; 8 ° AC avsmalnande spets, motstånd, 5 MQ) för thalamic stimulering och placera referenselektroden i MEA kammaren. Leverera volframelektrodens strömmar med hjälp av en isolerad stimulator som styrs av en pulsgenerator.

2. Brain Slice Förberedelser

  1. Använd C57BL / 6J möss, 4-8 veckor gamla. Hus djuren i ett luftkonditionerat rum (21-23 ° C, 50% luftfuktighet, 12 tim / 12 tim ljus / mörker-cykel, ljus på vid 08:00) med fri tillgång till mat och vatten.
  2. Ta en 250 ml alikvot av aCSF som framställdes i steg 1,1, och placera den i en bägare som innehåller is. Samtidigt, tillhandahålla kontinuerlig gas som är sammansatt av 95% O2 och 5% CO2.
  3. Kirurgi
    1. Söva djuret med 4% isofluran i ett glasrutan för cirka 3 minuter. När djuret når en kirurgisk anestesidjup (indikeras av avsaknaden av ett svar på tå nypa), placera den på en ytlig bricka som är fylld med krossad is, och ta bort huvudet med sax.
    2. Exponera skallen, och trimma bort de återstående muskeln. Nästa, med hjälp rongeurs, skala bort den dorsala ytan av skallen från hjärnan. Klippa bort sidorna av skallen med rongeurs. Sterilisera alla kirurgiska instrument med en 75% etanollösning.
    3. Med hjälp av en spatel, skär lukt glödlampor och nervförbindelser längs den ventrala ytan av hjärnan, och ta bort hjärnan. Efter halshuggning, snabbt överföra hjärnan till en bägare fylld med iskallt syre aCSF.
  4. Framställning av Medial Thalamus (MT) -ACC Brain skiva
    Obs: Förbered skivor som innehåller vägen från MT till ACC 13.
    1. Handslipade hjärnan blocket med två sagittal snitt 2,0 mm lateralt mot mittlinjen i varje hemisfäratt visa subkortikala anatomi. Gör sedan två vinklade snitt. Gör den första cross-cut parallellt med den synliga fiberkanalen i striatum.
    2. Göra den andra cross-cut från anslutningen mellan lillhjärnan och syncentrum till mittpunkten mellan den främre kommissuren och optisk tarmkanalen som är ventrala och parallella med thalamocingulate vägen.
    3. Fäst hjärnan blocket till en vinkelplatta (~ 120 °) med cyanoakrylatlim, och göra ett snitt strax ovanför vändpunkt i vägen. Fäll ut plattan, platta till den och limma det på kammaren skede av en vibratome.
    4. Gör mediala thalamus-ACC hjärnan skivor (500 ^ m tjock) och sedan doppa dem i iskallt oxygene aCSF.Transfer skivor till inspelningen kammaren, och hålla vid 32 ° C under kontinuerlig perfusion (12 ml / min) med syresatt aCSF för en h.

3. Beredning av perfusionskammaren för multielektrodtyp Array inspelning

  1. Förberedelseav perfusionskammaren
    1. Placera en MEA sond på ett flerkanalssystem, och använder två separata polyetenrör för att ansluta sonden till en peristaltisk pump. Använda ett rör för att styra aCSF in i MEA kammaren och det andra röret för att styra aCSF ut ur kammaren. Slutligen kontinuerligt BEGJUTA beredningen med varmt (29-30 ° C) syresatt aCSF (8 ml / min).
  2. Överför hjärnan skiva till MEA. Håll ned hjärnan skiva på MEA med hjälp av en våt bomullstuss. Flytta försiktigt hjärnan skiva för att säkerställa att ACC är orienterad ovanför elektroderna.
  3. Använd slice ankare kit och hålla-downs att trycka på hjärnan skiva. Detta steg säkerställer en god elektrisk förbindelse mellan skiva och elektroderna.

4. Generation of Electric Fields av DCS

Obs: Definitionen av det elektriska fältet orientering baserades på riktningen av axodendritic axeln i ACC. Riktlinjerna i Dendrite och Soma fack varbekräftas med Golgi färgning 12.

  1. Placera AgCl-elektrod (definierad som anoden) proximalt till ACC, och placera den andra elektroden (definierad som katoden) distalt till ACC. Spela in fältstyrkan som genereras av de två fältorienteringar (parallella och vinkelräta mot ACC axodendritic fibrer) av MEA, och leverera strömmarna hos de elektriska fälten med hjälp av en stimulator.
  2. Fixera avståndet av de AgCl-elektroder (ca 1,5-2 cm), och justera stimulatorns nuvarande styrka för att göra DCS mellan 0,5 och 2 mA.

5. elektriskt inducerad kortikal Synaptic svar

Notera: Framkalla synaptiska svar i ACC genom elektrisk stimulering i MT, i vilken en programmerbar elektrisk stimulans generator som producerar rektangulära bifasiska strömpulser.

  1. Upprepa punkt 3 ovan.
  2. Placera en volfram elektrod i MT och leverera pulser från stimulatorn till ThalAmic regionen skivorna via bipolära volframelektroder.
  3. Använd olika strömstyrkor för att bestämma den tröskel som framkallar en ACC svar. Här använder en intensitet på ± 150 | iA och varaktighet 200 ^ sek, vilket framkallade en 80% maximal respons i ACC i de flesta segment.
  4. Flytta volframelektroden längs thalamocingulate vägen (från MT till corpus callosum) i MT-ACC skiva för att erhålla den optimala svarsprofiler.
  5. Gör 10-20 svep av ACC svar, och använda programvaran för att automatiskt genomsnitt alla ACC framkallad av MT stimulering. Resultatet iss de synaptiska svar i ACC inducerade från MT stimulering av MT-ACC vägen.

6. Elektriskt inducerad beslag-liknande aktivitet

Notera: Seizure-liknande aktivitet inducerades genom applicering av 4-aminopyridin (4-AP, 250 ^ M) och bikukullin (5 | iM). Tidigare tid-kontrollstudier visade att maximala och stabila svar verkade2-3 timmar efter drogansökan 14.

  1. Upprepa punkt 5 ovan.
  2. Lägg läkemedel till perfusion lösning. Använd 4-AP (250 M) och bikukullin (5 M). Blanda drogerna jämnt, och fortsätta perfusion för 2-3 timmar.
  3. För att underlätta krampliknande symtom, underhålla perfusionen pumpen vid en relativt snabb perfusionshastighet (8 ml / min), vilket också kan bidra till att förhindra uppbyggnad av en pH-gradient.
  4. Placera en volfram elektrod i MT och leverera elektrisk stimulering (150 iA, 200 ^ sek varaktighet) för att erhålla ACC svarsprofiler.
  5. Gör 10-20 svep och genomsnitt svaren.
  6. Byt ut perfusion lösning med färsk aCSF att tvätta bort drogerna. Upprepa steg 6,5.

7. Provning Effekt av DCS på Evoked kortikala svar

  1. Upprepa avsnitt 3 och 4. Se till att enhetliga elektriska fält genereras genom att strömmar mellan två parallella AgCl-belagda silvertrådar som placeras inne i MEA kammaren. Om det inte finns några problem, förblir DCS mellan 0,5 och 2 mA.
  2. Stäng av DCS, och placera en volframelektrod att stimulera thalamus (± 150 iA, 200 ^ sek varaktighet). För att få maximala synaptiska svar i ACC, göra 10-20 svep och genomsnitt svaren.
  3. Samtidigt slå på DCS (2 mV / mm DCS styrka) och thalamus stimulering (350 iA, 200 ^ sek varaktighet). Utvärdera förändringarna i amplituden hos thalamus stimulans-framkallade ACC svar under DCS.
  4. Stäng av DCS, och tillsätt 4-AP (250 M) och bikukullin (5 M) till perfusion lösning. Sedan vänta 2-3 timmar. När läkemedel påverkar hjärnan skiva, producerar skiva kortikala beslag svar.
  5. Gör 10-20 svep av ACC svar, och sedan mäta amplituden och varaktigheten av elektriska framkallade kortikala beslag svar.
  6. Efter steg 7,5, slå samtidigt på DCS (2 mV / mm DCS styrka) och thalamus stimulering (150 iA, 200 duratipå isek). Utvärdera förändringar i amplituden och varaktigheten av framkallade kortikala beslag svar under DCS ansökan.
  7. Byt ut perfusion lösning med färsk aCSF att tvätta bort drogerna, och upprepa steg 7,2 och 7,3.
  8. Samla alla inspelningsdata och gruppera data i olika experimentella betingelser. Utvärdera amplituden och varaktigheten av kortikala krampsvar under olika experimentella betingelser.

8. Dataanalys

  1. Använd programvara (t.ex. MC Rack programvara) för att automatiskt genomsnitt inspelade svar och exportera rådata till ett kalkylblad. Analysera amplituden och varaktigheten av rådata och generera färg siffror.
  2. För att detektera oscillerande beslag händelser, använda programvara för att mäta utgångsvärdet och standardavvikelser (SD). Set 3 SD av ljudnivån som tröskelvärde. Amplituder topparna under en svängning händelse som överträffar denna tröskel automatiskt detekteraed.
  3. Utföra den statistiska analysen med användning av Students t-test.
  4. Express mätningar och envägs variansanalys (ANOVA) resulterar i texten som medelvärde ± SE, med n anger antalet skivor studerade 12.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Framställning av Thalamocingulate skiva och MEA inspelning Systeminställningar

MT-ACC skiva från möss är en speciell skiva beredning som möjliggör utforskning av de elektrofysiologiska egenskaperna hos thalamocingulate reaktionsvägen. Figur 1A visar det sätt på vilket den MT-ACC skiva bereddes. Hjärnan i mus var snabbt avlägsnas och förvaras på sval syresatt aCSF (Figur 1 A, a, b). Att avslöja subkortikal anatomi, var hjärnan skärs 2,0 mm lateralt från mittlinjen i varje hemisfär att förvärva sagittala hjärnblock (figur 1 A, c, d). Två vinklade ventrala snitt gjordes i hjärnan block för att behålla thalamocingulate vägen. Den första cross-cut gjordes i främre delen av hjärnan blocket, parallellt med den synliga fiberkanalen i striatum. Den andra cross-cut gjordes på baksidan av hjärnan blocket från anslutnings betlan lillhjärnan och syncentrum till mittpunkten mellan den tvärförbindelser i hjärnan och optisk vägarna. Efter snitten gjordes, var hjärnan blocket limmas på en vinklad plastplatta (120 ° vinkel), och ett snitt gjordes på ryggsidan direkt genom cortex (Figur 1A, t.ex.). Hjärnan blockera plattan limmades till en vibratome och nedsänkt i kallt syre aCSF. Slutligen har några skivor (500 um tjock) tas från hjärnan blocket och odlades i syre aCSF (Figur 1A, h, i).

Figur 1B visar MEA inspelningssysteminställningarna. Det schematiska diagrammet visar perfusion och MEA system anslutna till en inspelning dator. En tom MEA sond placerades inuti förstärkaren, och perfusion började vid en flödeshastighet av 8 ml / min. MT-ACC hjärnan skiva placerades på MEA sonden samtidigt som inspelningsområdet var så nära som möjligt till centrum. En stimulator var användningd för att stimulera hjärnan skiva och generera det elektriska fältet. Efter det att alla stegen har slutförts, inspelad systemet de elektrofysiologiska egenskaperna hos thalamocingulate vägen.

Figur 1C visar inspelningsområdet schemat och det sätt på vilket den MT-ACC hjärna skiva placerades på MEA sonden. Figur 1C-a visar utseendet på MEA sonden. På proben den svarta linjen (röd pil) hjälpte användaren bestämma den rätta riktningen av sonden inuti förstärkaren, fig. 1C-b visar den huvudsakliga kretsen i MEA sonden. Figur 1C-c visar det elektriska array som överskiktades på kortikal vävnad.

Provning evoked

För att bekräfta bevarandet av thalamocingulate vägen i skiva beredning, stimulerade denna studiethalamus och registreras på ACC i elektrofysiologiska experiment. Endast skivor med postsynaptiska potentialen i ACC samtidigt som den levererar en liten mängd ström i MT användes i experimentet. Figur 2A visar positionerna för stimulans och inspelning elektroder och typiska talamiska stimulering framkallade svar i ACC. För att inducera krampliknande symtom, 4-AP (250 | iM) och bikukullin (5 ^ M) användes för att inducera epileptiform aktivitet. Typiska 4-AP med bikukullin-inducerade spontana krampliknande symtom var sammansatt av en ictal insjuknandet, följt av en tonisk fas och lång varaktighet. Spåren valdes ut för förstoring i figur 2B. Denna studie försökte också att leverera stimulering i MT efter inducering av läkemedelsinducerade anfall. 4-aminopyridin / bikukullin-framkallade epileptiform aktivitet framkallades efter elektrisk stimulering (figur 2C).

TestningOrientering av DCS och skiva

Tidigare kliniska studier visade att orienteringen av det elektriska fältet av katod DCS påverkar thalamic stimulering-framkallade aktivitet. Figur 3A visar de olika orienteringarna av det elektriska fältet, som är anordnade parallellt eller vinkelrätt mot orienteringen av Dendrite och soma fack i ACC. Då det elektriska fältet arrangerades parallellt med neuronala celler, undertryckta katodstimuleringen talamiska stimulerings-framkallade svar i den mediala delen av ACC (Figur 3B, övre panelen). När det elektriska fältet arrangerades vinkelrätt mot nervceller, var inga signifikanta effekter på talamiska stimulering framkallade svar observerades (Figur 3B, lägre panelen). Parallella katod DCS tryckte också 4-AP och bikukullin-inducerade krampliknande symtom i den mediala delen av ACC (Figur 3C, övre panelen).Det förkortade varaktigheten av krampliknande symtom, och ingen signifikant effekt av vinkelrätt katod DCS observerades (figur 3C, lägre panelen). Dessa resultat bekräftade att orienteringen av det elektriska fältet var viktigt vid reglering av synaptisk överföring i thalamocingulate vägen.

Effekt av DCS på krampanfall

Den kliniska tillämpningen av transkraniell magnetisk stimulering, ger TFF, och DCS en icke-invasiv metod för behandling av läkemedelsresistenta anfall. Tidigare studier har visat att fältstimulering module synaptisk plasticitet och påverkat epileptiform aktivitet i olika hjärnregioner. Föreliggande resultat visar att katod TFF deprimerad thalamocingulate synaptisk transmission. Amplituden av stimulerings-framkallade svar och varaktigheten av krampliknande symtom var deprimerade (9 av 11 skivor, 81,82%; Figure 4A, vänstra panelen). Figur 4A (högra panelen) visar att 15 minuter av katod DCS effektivt inducerad långvarig depression (LTD) i MT-ACC vägen och deprimerad framkallade svar (N = 11, p <0,05). Figur 4B (vänster) visar att thalamus stimulering framkallade robust beslag-liknande aktivitet i cingulatecortexen. Trettio minuter efter 15 minuter katod DCS ansökan, var varaktigheten av talamiska stimulering-framkallade krampliknande symtom förkortas. Resultaten visade också att beslag varaktighet minskade signifikant efter 15 min katod DCS jämfört med ingen DCS ansökan (N = 9, p <0,05; figur 4B, höger panel).

Figur 1
Figur 1:. Beredning av Thalamocingulate skiva och MEA Recording System Setup (A) MT-ACC skiva proförfarande (a) Ta bort hjärnan och (b) överlåtelse svalna syre aCSF. (C) Gör två parasagittal snitt från mittlinjen. (D) från sidan den mediala delen av hjärnan blocket. (E) Gör två vinklade ventrala snitt av hjärnan blocket. (F) Limma hjärnan blocket på en vinklad plastplatta. (G) Gör en rygg klippa och vika hjärnan blocket. (H) Limma hjärnan blocket i en vibratome. (I) Samla skivor från hjärnan blocket. (B) MEA inspelning systeminstallationen. (C) MEA inspelningsområdet. (A) MEA sond. (B) MEA krets. (C) ACC av hjärnan skiva orienterades över elektrodsonder. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

e = "1"> figur 2
Figur 2: Olika evoked potential till Thalamic stimulering och Läkemedelsinducerad Stimulering (A) thalamus stimulering framkallade svar i ACC.. (B) 4-Aminopyridine- och bikukullin-inducerade krampliknande symtom. (C) Thalamic stimulation- och läkemedelsinducerad beslag-liknande aktivitet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Figur 3
Figur 3:. Effekt av olika orienteringar av DCS (A) Olika orienteringar av det elektriska fältet. (B) thalamus stimulering framkallade svar med DCS. (C) Effekt av katod DCS på krampliknande symtom.: //www.jove.com/files/ftp_upload/53709/53709fig3large.jpg "Target =" _ blank "> Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 4
Figur 4: Effekt av katod TFF på krampanfall (A) Femton minuter katod DCS-inducerad LTD och deprimerad framkallade aktivitet.. (B) Förekomsten av krampliknande symtom minskade under katodstimulering. Undertryckandet av krampliknande symtom med 15 min katod DCS uthärdade även om tillämpningen av DCS avslutades. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I den aktuella studien var effekterna av varaktighet och orientering DCS på ACC beslag-liknande aktivitet testas. För att få stabila data i mus hjärnan skivor, hur man håller integritet MT-ACC vägen och för att undvika skador är nyckeln, särskilt de steg i vilka två vinklade ventrala snitt och en rygg snitt av hjärnbarken görs. Dessutom kan tiden för att förbereda hjärnan skiva också påverka aktiviteten i hjärnan skiva, som bör vara kortast möjliga tid för att hålla hjärnan frisk och stark. En tidigare studie visade att elektrokemisk skada på målvävnaden kan förekomma i en in vivo-framställning 15. Ett in vitro hjärnan skiva beredning kan användas för att undvika detta problem. I en in vitro beredning, betyder vävnaden inte är direkt i kontakt med elektroden, vilket minimerar elektrokemiska effekter 16. Effekterna av DCS jämfördes med elektroder som var orienterade i olika riktningar. När electrodes orienterades vid 90 ° och 270 °, gjorde DCS påverkar inte framkallat aktivitet (Figur 3). Således utesluts detta kontrollerade experiment möjligheten att några biverkningar av elektrokemiska reaktioner till DCS som skadade vävnaden i vår studie. Skydds återhämtning metoden i hjärnan skivor är en annan viktig; den aCSF formeln i denna studie ger ett alternativ till den skyddande skärmetod och är mycket effektivt för konservering av neuroner i hjärnan skivor 4-8 veckor gamla djur. Metoden är inte avsedd för användning med djur i alla åldrar; användning av Tris aCSF verkar vara effektivt hos unga möss, såsom är användningen av NMDG skyddande återvinningsmetod i möss åldern 6 veckor och äldre. Därför bör användarna tänka på de relativa ålders ekvivalensförhållanden över arter att välja den bästa metoden för experiment.

Med användning av en MEA för att spela in hjärnan skivor är en vanlig teknik, men som kombinerar ett elektriskt fält med en MEA inspelnings system är i allmänhet inte gjort. Påverkar en likströmsfält i ledande lösning av MEA registreringssystemet är en intressant metod, särskilt under perioder av många sekunder till minuter. En tidigare studie visade att DCS ansökan inte ändra pH i aCSF lösning, vilket indikerar att pH hos den ledande lösningen var stabil i denna experimentella uppställningen 12. En relativt snabb perfusionshastighet (8 ml / min) upprätthölls för att underlätta krampliknande symtom, och eventuella produkter från den kemiska förändringen i MEA proben tvättades ut av perfusion, varigenom man undviker uppbyggnad av en pH-gradient. Multielektrodtyp array inspelningsteknik begränsas ofta av den typ av hjärnan skiva och utbud av inspelningen elektroden. Den typ av hjärnan skiva bestämmer vilken krets vägen registreras, och utbudet av inspelningen elektroden avgör om enstaka eller multipla hjärnkärnor registreras. Dessa villkor måste bekräftas före försöket.

pre gare studier visade att de långsiktiga effekterna av DCS ske genom modulering av synaptisk transmission 17. I den aktuella studien, som orsakas katod DCS LTD i MT-ACC vägen. LTD eller depotentiation av anfallsrelaterade potentiering föreslogs att vara en del av den bakomliggande mekanismen av beslag förtryck, vilket tyder på att förbättringen av resultatet av TFF behandling kan vara möjligt. Emellertid har ingen publicerad studie fokuserade på fältstyrkan vid cingulatecortexen. Den djupa placeringen av cingulate cortex i den mediala delen av hjärnbarken är svår att testet. Till exempel, är det oundvikligt att strömflödet kan påverka vävnader och kärl som är närmare ytan. Svårigheten att rikta djup vävnad från TFF kan begränsa tillämpningen av TFF för in vivo-studie. Därför att förstå hur DCS påverkar neuronala aktiviteter, bör en hjärna skiva preparatet används som icke-specifika vaskulära effekter måste uteslutas.

jove_content "> För att fastställa en experimentell modell, är den beskrivna beslag induceras i en frisk hjärna. beslag liknande aktiviteter vidare induceras av en elektrisk puls. Tidpunkten för beslag händelsen kan kontrolleras exakt när DCS applicerades . resultaten kan ge mer information för TFF behandling. En annan anmärkningsvärd upptäckt var den långvariga förändringar i regional kortikal retbarhet som framkallades av TFF. i framtiden, om den underliggande mekanismen för TFF kan belysas, då kombinationen av DCS och farmakologisk terapi för att förbättra LTD vid behandling av epilepsi kan vara en mycket intressant utveckling.

Sammanfattningsvis var en metod för att undersöka effekterna av DCS på thalamocingulate och transcallosal synaptisk plasticitet och akuta anfall tillhandahålls. De långsiktiga effekterna av DCS om beslag-liknande aktivitet i vår hjärna skiva beredning skett genom en LTD-liknande mekanism.

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