Stimulation transcrânienne courant continu (CDV) chez la souris
Summary
La stimulation transcrânienne courant continu (CDV) est une technique thérapeutique proposée pour traiter les maladies psychiatriques. Un modèle animal est essentiel pour comprendre les altérations biologiques spécifiques évoquées par STD. Ce protocole décrit un modèle de souris de CDV qui utilise une électrode chroniquement implantée.
Abstract
La stimulation transcrânienne courant continu (CDV) est une technique non invasive de neuromodulation proposée comme un traitement alternatif ou complémentaire pour plusieurs maladies neuropsychiatriques. Les effets biologiques des CDV ne sont pas totalement comprises, qui s’explique en partie en raison de la difficulté à obtenir des tissus cérébraux humains. Ce protocole décrit un modèle de souris de CDV qui utilise une électrode chroniquement implantée permettant l’étude des effets biologiques durables de STD. Dans ce modèle expérimental, tDCS modifie l’expression des gènes corticale et offre une contribution importante à la compréhension de la justification de son utilisation thérapeutique.
Introduction
La Stimulation transcrânienne courant continu (CDV) est une technique non invasive, peu coûteux, thérapeutique, qui met l’accent sur la modulation neuronale par l’utilisation de courant continu de faible intensité1. Il y a actuellement deux configurations (anodiques et cathodiques) pour CDV. Tandis que la stimulation anodique exerce un champ électrique courant trop faible pour déclencher des potentiels d’action, les études électrophysiologiques ont montré que cette méthode produit des changements dans la plasticité synaptique2. Par exemple, les éléments de preuve montrent que tDCS induit des effets de potentialisation (pp) à long terme tels que l’amplitude de crête accrue des potentiels postsynaptiques excitateurs3,4 et la modulation de l’excitabilité corticale5.
À l’inverse, cathodique stimulation induit une inhibition, résultant dans hyperpolarisation de la membrane6. Une hypothèse pour ce mécanisme repose sur les constatations physiologiques où tDCS est décrite pour moduler la fréquence de potentiel d’action et la durée dans le corps neuronaux3. Notamment, cet effet n’évoque pas directement les potentiels d’action, même si elle peut passer le seuil de dépolarisation et faciliter ou entraver neuronale tir7. Ces effets contrastants ont été précédemment démontrés. Par exemple, stimulation anodique et cathodique produit des effets adverses conditionné réponses enregistrées par électromyographie activité lapins8. Cependant, les études ont également montré que des séances de stimulation anodiques prolongée peuvent diminuent l’excitabilité tandis qu’augmentant courants cathodiques peut conduire à l’excitabilité, présentant Self contrastées effets3.
Des stimuli fois anodiques et cathodiques agrègent l’utilisation de paires d’électrodes. Par exemple, stimulation anodique, « actif » ou « anode » électrode est placée au-dessus de la région du cerveau pour être modulé, tandis que l’électrode « référence » ou « cathode » est situé dans une région où l’effet du courant est censé pour être insignifiante9. Dans la stimulation cathodique, disposition de l’électrode est inversée. L’intensité de stimulation pour tDCS efficace dépend de l’intensité du courant et dimensions des électrodes, qui affectent l’électrique sur le terrain différemment10. Dans la plupart des études publiées, l’intensité du courant moyenne est entre 0,10 à 2,0 mA et 0,1 mA à 0,8 mA pour l’homme et la souris, respectivement de6,11. Bien que la taille de l’électrode de 35 cm2 est généralement utilisée chez l’homme, il n’y a aucune bonne compréhension concernant les dimensions de l’électrode pour rongeurs et une enquête plus approfondie est nécessaire6.
TDC a été proposé dans les études cliniques avec la tentative de proposer un traitement alternatif ou complémentaire pour plusieurs troubles neurologiques et neuropsychiatriques11 tels que l’épilepsie12/12,13de trouble bipolaire, AVC5 , major dépression,14,15de la maladie d’Alzheimer, sclérose en plaques,16 et17de la maladie de Parkinson. Malgré l’intérêt croissant STD et son utilisation dans des essais cliniques, cellulaire détaillée et des altérations moléculaires évoquées dans le tissu cérébral, court et effets de longue durée, ainsi que résultats comportements, sont encore pour être plus profondément étudié18, 19. comme une approche humaine directe à étudier en profondeur tDCS n’est pas viable, l’utilisation d’un modèle animal de la TDC peut offrir des renseignements précieux sur les événements cellulaires et moléculaires qui sous-tendent les mécanismes thérapeutiques de STD en raison de l’accessibilité à la tissus cérébraux de l’animal.
Éléments de preuve disponibles est limitée concernant les modèles de CDV chez la souris. La plupart des modèles signalés utilisé différentes mises en page implanter, les dimensions de l’électrode et matériaux. Par exemple, Winkler et al. (2017) implanté l’électrode tête (Ag/AgCl, 4 mm de diamètre) rempli de solution saline et fixé au crâne avec vis et ciment acrylique20. Différent de notre approche, les électrodes de la poitrine a été implanté (platine, 20 x 1, 5 mm). Ngoudjou et al. (2017) a utilisé une procédure très semblable aux nôtres, même si l’électrode thoracique était issu d’une éponge imbibée d’une solution saline (carbone remplis, 9,5 cm2)21. Une autre étude implanté les deux électrodes dans la tête de l’animal, qui a été réalisée en utilisant des plaques fixes et couvrant la tête de l’animal avec un hydrogel conducteur22. Nous décrivons ici un modèle de souris de CDV qui utilise une électrode chroniquement implantée par simple configuration TDC et les procédures chirurgicale (Figure 1).
Protocol
Representative Results
Discussion
Ces dernières années, les techniques de neurostimulation ont été entrant pratique clinique comme une procédure prometteur pour traiter les troubles neuropsychiatriques23. Pour réduire la contrainte imposée par le manque de connaissance des mécanismes de la neurostimulation, nous avons présenté ici un modèle de souris tDCS transportant une électrode qui peut cibler des régions du cerveau. L’électrode étant chroniquement implantable, ce modèle animal permet l’étude des effets bi…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions M. Rodrigo de Souza pour assistance au maintien de colonies de souris. L.A.V.M est un postdoc CAPES. Ce travail a été soutenu par la subvention PRONEX (FAPEMIG : APQ-00476-14).
Materials
| BD Ultra-Fine 50U Syringe | BD | 10033430026 | For intraperitonially injection. |
| Shaver (Philips Multigroom) | Philips (Brazil) | QG3340/16 | For surgical site trimming. |
| Surgical Equipment | |||
| Model 940 Small Animal Stereotaxic Instrument with Digital Display Console | KOPF | 940 | For animal surgical restriction and positioning. |
| Model 922 Non-Rupture 60 Degree Tip Ear Bars | KOPF | 922 | For animal surgical restriction and positioning. |
| Cannula Holder | KOPF | 1766-AP | For implant positioning. |
| Precision Stereo Zoom Binocular Microscope (III) on Boom Stand | WPI | PZMIII-BS | For bregma localization and implant positioning. |
| Temperature Control System Model | KOPF | TCAT-2LV | For animal thermal control. |
| Cold Light Source | WPI | WA-12633 | For focal brightness |
| Tabletop Laboratory Animal Anesthesia System with Scavenging | VetEquip | 901820 | For isoflurane delivery and safety. |
| VaporGuard Activated Charcoal Adsorption Filter | VetEquip | 931401 | Delivery system safety measures. |
| Model 923-B Mouse Gas Anesthesia Head Holder | KOPF | 923-B | For animal restriction and O2 and isoflurane delivery. |
| Oxygen regulator, E-cylinder | VetEquip | 901305 | For O2 regulation and delivery. |
| Oxygen hose – green | VetEquip | 931503 | For O2 and isoflurane delivery. |
| Infrared Sterilizer 800 ºC | Marconi | MA1201 | For instrument sterilization. |
| Surgical Instruments | |||
| Fine Scissors – ToughCut | Fine Science Tools | 14058-11 | For incision. |
| Surgical Hooks | INJEX | 1636 | In House Fabricated – Used to clear the surgical site from skin and fur. |
| Standard Tweezers or Forceps | – | – | For skin grasping. |
| Surgical Consumables | |||
| Vetbond | 3M | SC-361931 | For incision closing. |
| Cement and Catalyzer KIT (Duralay) | Reliance | 2OZ | For implant fixation. |
| Sterile Cotton Swabs (Autoclaved) | JnJ | 75U | For surgical site antisepsis. |
| 24 Well Plate (Tissue Culture Plate) | SARSTEDT | 831,836 | For cement preparation. |
| Application Brush | parkell | S286 | For cement mixing and application. |
| Pharmaceutics | |||
| Xylazin (ANASEDAN 2%) | Ceva Pharmaceutical (Brazil) | P10160 | For anesthesia induction. |
| Ketamine (DOPALEN 10%) | Ceva Pharmaceutical (Brazil) | P30101 | For anesthesia induction. |
| Isoflurane (100%) | Cristália (Brazil) | 100ML | For anesthesia maintenance. |
| Lidocaine (XYLESTESIN 5%) | Cristal Pharma | – | For post-surgical care. |
| Ketoprofen (PROFENID 100 mg) | Sanofi Aventis | 20ML | For post-surgical care. |
| Ringer's Lactate Solution | SANOBIOL LAB | ############ | For post-surgical care. |
| TobraDex (Dexamethasone 1 mg/g) | Alcon | 631 | For eye lubrification and protection. |
| Stimulation | |||
| Animal Transcranial Stimulator | Soterix Medical | 2100 | For current generation. |
| Pin-type electrode Holder (Cylindrical Holder Base) | Soterix Medical | 2100 | Electrode support (Implant). |
| Pin-type electrode (Ag/AgCl) | Soterix Medical | 2100 | For current delivery (electrode). |
| Pin-type electrode cap | Soterix Medical | 2100 | For implant protection. |
| Body Electrode (Ag/AgCl Coated) | Soterix Medical | 2100 | For current delivery (electrode). |
| Saline Solution (0.9%) | FarmaX | ############ | Conducting medium for current delivery. |
| Standard Tweezers or Forceps | – | – | For tDCS setup. |
| Real Time Polymerase Chain Reaction | |||
| BioRad CFX96 Real Time System | BioRad | C1000 | For qPCR |
| SsoAdvancedTM Universal SYBR Green Supermix (5 X 1mL) | BioRad | 1725271 | For qPCR |
| Hard Shell PCR Plates PCT COM 50 p/ CFX96 | BioRad | HSP9601 | For qPCR |
| Microseal "B" seal pct c/ 100 | BioRad | MSB1001 | For qPCR |
Riferimenti
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