マウスにおける経頭蓋直流電流刺激 (tDCS)
Summary
経頭蓋直流電流刺激 (tDCS) は、精神疾患を治療するために提案された治療法です。動物モデルは、tDCS による特定の生物学的変化を理解するために不可欠です。このプロトコルでは、慢性埋込電極を使用する Tdc マウス モデルについて説明します。
Abstract
経頭蓋直流電流刺激 (tDCS) は、いくつかの脳神経疾患のための代替または補完的な治療として提案した非侵襲的なニューロモデュレーション手法です。Tdc の生物学的効果完全に理解されない、人間の脳組織を取得の難しさのために一部説明されています。このプロトコルでは、Tdc の長期的な生物学的効果の検討できるように慢性埋込電極を使用する Tdc マウス モデルについて説明します。この実験モデルで tDCS は皮質の遺伝子発現が変化し、その治療上の使用のための理論的根拠の理解への顕著な貢献を提供しています。
Introduction
経頭蓋直流電流刺激 (tDCS) は、低強度の連続電流1を使用して神経の変調に焦点を当てて非侵襲、低コスト、治療テクニックです。現在、Tdc の 2 つの設定 (anodal、,) があります。Anodal 刺激を及ぼす現在電場電位をトリガーには弱すぎる中、電気生理学研究はこのメソッドがシナプス可塑性2の変化を生成することを示しています。たとえば、その tDCS は、興奮性シナプス後電位の3,4の振幅増大と皮質興奮性5の変調などの長期増強 (LTP) 効果を誘導する証拠を示しています。
逆に、, 刺激は抑制、膜の過分極6の結果を誘導します。このメカニズムの仮説は、活動電位の頻度と神経体3の期間を調節する Tdc はで記述されている生理学的な所見に基づいています。特に、この効果呼び起こすはない直接、活動電位が脱分極閾値をシフトし容易またはニューロン7を妨げることができます。効果を対照的なこれらは既に実証されています。たとえば、anodal とし, 刺激はウサギ8の筋電図活動を介して登録条件反応の反対の効果を作り出した。しかし、研究は興奮性、自己対照的な効果3を提示する可能性があります, 電流を増加している間 anodal 序でセッション興奮性が低下することをまた示されています。
Anodal とし, 刺激電極対の使用を集計します。たとえば、anodal 刺激、「アクティブ」または「陽極」の電極は「リファレンス」または「カソード」電極電流影響取るに足りない9するとされる地域であるのに対し、変調されると脳の領域上に配置。, 刺激電極配置が反転されます。現在の強度に依存する効果的な tDCS の刺激強度と電気に影響を与える電極寸法フィールド10の異なる。平均電流は 0.10 から 2.0 の間、最も公表された研究は、mA、0.1 0.8 mA 人間、マウス、それぞれ6,11mA。35 cm2の電極のサイズは、通常人間で使用されますが、齧歯動物の電極寸法に関する適切な理解がないより徹底的な調査が必要な6。
tDCS はてんかん12, 双極性障害13、ストローク5 などのいくつかの神経疾患、精神神経疾患11の代替または補完的な治療を提供しての試みに関する臨床研究で提案されています。、うつ病14、15アルツハイマー病、多発性硬化症16パーキンソン病17の主要な。TDCS の関心とその行動の結果と同様、臨床試験、詳細な携帯と脳組織、短い分子誘発変異と長期的な効果、成長している、にもかかわらず、まだより深く調査18,19. tDCS をじっくり研究して直接人間のアプローチは実行可能なため、tDCS 動物モデルの使用 Tdc へのアクセシビリティのための治療上のメカニズムを基になる細胞と分子のイベントへの貴重な洞察力を提供するかもしれない、動物の脳組織。
入手可能な証拠は、マウスの tDCS モデルに関する制限されています。報告されたモデルのほとんどは、材料、電極寸法、打ち込むことのさまざまなレイアウトを使用しました。たとえば、ウィンクラーら(2017) 生理食塩水で満たされた頭部電極 (銀/塩化銀、直径 4 mm) を注入し、アクリル セメントやネジ20で頭蓋骨に固定します。我々 のアプローチとは異なり、その胸部電極は、注入 (プラチナ、20 × 1.5 mm) だった。Nasehiら(2017) 非常に、よく似た手順を使用は、胸部電極を生理食塩水に浸したスポンジ (カーボン充填、9.5 cm2)21から作られたが。別の研究は、固定プレートを使用し、ハイドロゲル指揮者22動物の頭をカバーによって達成された動物の頭の中に両方の電極を植え付け。ここでは、簡単な外科プロシージャおよび Tdc セットアップ (図 1) 慢性埋込電極を使用する Tdc マウス モデルをについて説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
サスカチュワン神経テクニックでは、近年、精神神経疾患23の治療に有望なプロシージャとして臨床実習を入力されています。神経のメカニズムの知識の欠乏によって課される制約を減らすためには、我々 は脳の領域を対象とする電極を運ぶ tDCS マウス モデルをここで紹介。電極は慢性埋込型なのでこの動物モデルは複雑な刺激パターンで (少なくとも 1 ヶ月) の tDCS によ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
マウスのコロニーを維持するために支援ありがとう氏ロドリゴ ・ デ ・ ソウザ。L.A.V.M は、岬の研究員です。この作品は PRONEX 助成金によって支えられた (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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