We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45°. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.
Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45° to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.
المتكررة عبر الجمجمة التحفيز المغناطيسي (rTMS)، أداة لتحفيز المخ غير الغازية وتعديل العمليات العصبية وقد تم تطبيق، في علاج حالات مختلفة مثل الألم المركزي 1،2، والاكتئاب 3، والصداع النصفي 4، وحتى السكتة الدماغية 5-7. التغير السريع تيار كهربائي من خلال لفائف على رأسه يدفع مجال كهربائي على القشرة المخية وتنشيط الخلايا العصبية الناتجة. استثارة القشرة الدماغية يمكن عن طريق التضمين rTMS، والتي يمكن أن تستمر لأكثر من 30 دقيقة بعد إنهاء التحفيز.
وتشمل الآليات المقترحة لrTMS بعد تأثير طويل الأجل التقوية / مثل الاكتئاب تأثير 8، تحول مؤقت في التوازن الأيوني 9، والتمثيل الغذائي يتغير 10. وبالإضافة إلى ذلك، دي لازارو وآخرون. أقترح أن متقطعة التحفيز المتفجر ثيتا يؤثر على مدخلات متشابك مثير للالهرمية الخلايا العصبية الجهاز، سواء في حفزونصف الكرة الأرضية المقابل 11.
قيود كبيرة، ومع ذلك، فقد أعاقت الباحثين من ترجمة دليل على مقاعد البدلاء لحالات سريرية. أولا، في الدراسات الحيوانية السابقة، وكان يستخدم rTMS لتحفيز كامل الدماغ 12. التحفيز كامل الدماغ يختلف تماما عن البروتوكولات المستخدمة في الدراسات الإنسانية 9. وتتعلق المشكلة الأخرى مع مدة التحفيز. هذا يعزى جزئيا على الأقل إلى حقيقة أن نظام تبريد فعال ومتوفر لفائف صغيرة في الماضي.
في السنوات الأخيرة، وقد تم نشر المواد المنوية اقتراح سبل للتغلب على هذه الصعوبات في التجربة rTMS على الدماغ الحيوانات الصغيرة. من خلال هذه النماذج الحيوانية، تم الكشف عن أن الدماغ الفئران تبين أيضا مماثلة التغييرات استثارة القشرية كما هو الحال في الإنسان ردا على rTMS التردد المنخفض 13. الأهم من ذلك، الآليات الخلوية والجزيئية لrTMS هي باي بشكل متزايدنانوغرام التحقيق باستخدام نماذج حيوانية من rTMS. ومن الأمثلة على ذلك هو أن نوع مميز من عصبون المثبطة هو معروف أن تكون الاكثر حساسية للثيتا متقطعة التحفيز انفجار 14. نماذج القوارض من rTMS، وبالتالي، فرصا جديدة لاستكشاف الأسئلة سعى كثيرا على الأسس الجزيئية للتغيرات rTMS التي يسببها. إذا نماذج حيوانية صغيرة من rTMS يمكن استخدامها في أكثر المختبرات، فإنه قد تعجل إلى حد كبير وتعزيز البحوث في هذا المجال.
وصفنا الآن كيفية تطبيق rTMS إلى نصف الكرة الأرضية من جانب واحد من الدماغ الفئران، امتدادا للعمل السابق 15. تم تقييم التغييرات التي يسببها التحفيز باستخدام التصوير المقطعي الصغيرة بوزيترون الانبعاثات (PET) والمجهرية مرنا لدراسة التغيرات التي يسببها rTMS في قشرة الدماغ حفز.
وكان الغرض الرئيسي من هذه الدراسة هو تقديم نموذج حيواني من rTMS من جانب واحد. على الرغم من التحفيز من جانب واحد هو واحد من أهم الخصائص الأساسية للبحث rTMS الإنسان، لم تعتمد العديد من الدراسات في الحيوانات الصغيرة. ومع ذلك، روتنبرغ وآخرون. 15 سجلت البرلمان الأ…
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by the Korea Research Foundation Grant funded by the Korean Government (KRF-2008-313-E00458). The authors thank Jin-Joo Lee for the technical assistance.
Homeothermic blanket with a rectal probe | Harvard apparatus | 507222F | |
Isoflurane (Forane sol.) | Choongwae | ||
Propofol (Provive Inj. 1% 20ml) | Claris Lifesciences | ||
Repetitive magnetic stimulator (Magstim Rapid2) | Magstim Company Ltd | ||
25 mm figure-of-8 coil | Magstim Company Ltd | 1165-00 | |
PET-CT | GE Healthcare | ||
QIAzol Lysis Reagent | Qiagen | (US Patent No. 5,346,994) | |
RNeasy Lipid Tissue Mini Kit | Qiagen | 74804 | |
RNeasy Mini Spin Columns | Qiagen | (Mat No. 1011708) | |
Agilent 2100 Bioanalyzer | Agilent Technologies | ||
Ambion Illumina RNA amplification kit | Ambion | ||
Nanodrop Spectrophotometer | NanoDrop | ND-1000 | |
Illumina RatRef-12 Expression BeadChip | Illumina, Inc. | ||
Amersham fluorolink streptavidin-Cy3 | GE Healthcare Bio-Sciences |