미세 전극은 장기 깊은 뇌 자극 쥐의 Subthalamic 핵에 전극의 주입을 가이드

Summary

A method for implanting electrodes into the subthalamic nucleus (STN) of rats is described. Better localization of the STN was achieved by using a microrecording system. Furthermore, a stimulation set-up is presented that is characterized by long-lasting connections between the head of the animal and the stimulator.

Abstract

깊은 뇌 자극 (DBS)은 예컨대 특발성 파킨슨 병, 근긴장 또는 떨림 등의 여러 신경 학적 장애에 대한 널리 사용하고 효과적인 치료이다. DBS는 중추 신경계의 특정 해부학 적 구조에 대한 깊은 전기 자극의 전달에 기초한다. 그러나, DBS의 효과의 기초가되는 메카니즘은 수수께끼 남아있다. 이것은 특히 쥐 동물 모델에서 DBS의 영향을 조사하는 관심을 이끌었다. DBS는 장기 치료법이기 때문에, 연구는 DBS 후 몇 주 발생할 신경 회로의 분자 유전 학적 변화에 집중되어야한다. 쥐가 제자리에 자극에 동물의 머리에서 선도적 인 와이어를 유지에 문제가 발생 자신의 케이지에서 이동하기 때문에 쥐의 장기 DBS는 도전이다. 또한, 래트 뇌에서 자극 타겟 구조는 작고, 따라서 전극을 용이하게 필요한 위치에 위치 될 수 없다. 따라서, 오래 지속 stimula에 대한 설정약 1MΩ의 임피던스와 백금 / 이리듐 전극을 사용하여 쥐의 기 본 연구를 위해 개발되었다. 이러한 사양은 적절한 자극 전극 아니라 DBS위한 대상 영역을 식별하기 위해 깊은 뇌 구조의 기록이 아니라 허용한다. 우리의 셋업에서, 와이어 플러그 전극이 두개골에 고정 네 개의 고정 나사 치과 시멘트에 포함되었다. 자극에 플러그에서 와이어는 스테인리스 스틸 스프링에 의해 보호되었다. 스위블 엉킴되는 것을 방지하기 위해 와이어를 회로에 연결되었다. 전반적으로,이 자극 셋업 쥐 자유로운 이동도의 높은 정도를 제공하며 오래 지속되는 강도를 유지하는 헤드 플러그뿐만 아니라, 플러그와 자극 사이의 와이어 연결을 가능하게한다.

Introduction

⁴ 또는 복부 중간 시상 ^{5 –} 깊은 뇌 자극 (DBS)은 예컨대 내부 글로 버스 창백 ¹ subthalamic 핵 (STN) ^2와 같은 특정 뇌 구조로 주입 전극을 통해 전기 신호의 전달에 기초한 처리이다. 지난 20 년,이 치료는 파킨슨 병 ^1에 대한 강력한 치료 도구로 설립되었습니다 ^{– 4,} 근육 긴장 이상 ^(6)과 떨림 ^(7), 또한 만성 통증 ^(7), 정신 질환 (조절하는 데 사용됩니다 즉, 강박 장애 ^8, 주요 우울증 ⁹⁾ 또는 난치성 간질 ^{(10, 11).} 또한, DBS는, 장래에, 내화성 동맥 고혈압 기립 성 저혈압 ⁽¹²⁾ 또는 ^(13)에 대한 치료 방법이 될 수있다.

효과의 기초가되는 생리적 메커니즘DBS의 이해 가난하게 남아있다. 마취 설치류의 연구는 임상 DBS ⁽¹⁴⁾ 적용 모방 고주파 자극에 신경 반응에 대한 통찰력을 제공하고 있습니다. 그러나, 이들 연구는 DBS 효과 행동 확증 부족뿐만 아니라, ^14인가 자극 파라미터에 따라 상당한 변동을 초래할.

더 간결 의식 설치류에서 DBS의 행동 효과 및 기본 메커니즘을 조사하기 위해, 자극 설정은 특정 요구 사항을 충족이 필요하다. DBS는 주로 장기간의 치료로서 사용된다 (예를 들면, 파킨슨 병, 만성 통증). 부는 플러그뿐만 아니라, 외부 자극에 플러그에서 와이어 전극으로 구성되도록 따라서, 설치류에서 자극 설정이 설계되어야한다; 두개골에 고정 할 때이 장치는 경량하지만 깨지지해야한다. 또한, 이동의 자유는 stimula 동안 쥐에 불가결오랜 기간에 걸쳐 기. DBS의 타겟 구조는 소형이고; 예를 들어, 래트에서 STN 1.2 mm의 길이와 0.8 mm ^3,15의 체적을 갖는다. 따라서, 전극은 핵 병변 중에 삽입되지 않고, 필요에 타겟팅하는 것은 정확한 것으로되도록 설계되어야한다. 설치류에서 수행 가장 DBS 연구 대상 구조의 전극 랜드 마크 기반 정위 삽입을 사용한 바와 같이, 에러율 Paxinos 왓슨 ^(16)에 따라 좌표를 사용하는 경우에도, 상대적으로 높을 수있다. 이는 통계적으로 의미있는 결과를 달성하기 위해 필요한 동물보다 많은 초래한다.

전극 주입 기술이 도입되어, 본 연구에서, 그 전극을 전진하면서 microrecording 시스템을 사용하여 높은 정확도로 STN을 목표로하고있다. 또한, 자극 시스템은 자극에 대한 동물의 이동성을 허용 고도뿐만 아니라 연속 stimulati을 보장하지 않는 제시쥐의 머리에 (스테인레스 스틸 스프링에 의해 보호됩니다) 자극 와이어의 안전한 고정을 통해에.

Protocol

실험 뇌졸중 연구에 대한 권장 사항에 따라 및 수행 (17)을 연구하고 현재 동물 연구 : 동물 실험은 뷔르츠부르크 대학 및 법적 상태 당국 (54-2531.01-102 / 13 낮은 프랑켄, 승인 번호)에 의해 승인되었다의보고 생체 실험 지침에서 (http://www.nc3rs.org.uk/arrive-guidelines). 1. 마취 절차의 기간 동안 공급 가스 (산소)와 이소 플루 란의 충분한 양을 보장하기 위해 마?…

Representative Results

기록 시스템을 이용하여 쥐의 STN에 전극을 주입 – 여기서 제시하는 바와 같이 – 동물 당 약 1 시간 소요 DBS 대한 효율적이고 정확한 방법이다. 이 모델은 매우 사소한 절차 : 수술 대상 10 쥐에서, 모든 개입을 살아 남았다. 스물 네 시간의 개입 후, 각 쥐의 상태를 모니터링하고, 어떤 동물은 심각도 코드에 따라 1 개 이상의 3 점 달성하지 않습니다. 지속적인 자극의 기간 (십사일, 24 시간 일) 동안, 분…

Discussion

이 연구는 쥐의 STN에 극성 만성 전극을 이식하기위한 지침의 단계별 세트를 제공합니다. 낮은 임피던스와 텅스텐 전극은 종종 DBS ^{18, 19,} 백금 / 이리듐 백금 (Pt / IR) 약 1 MΩ의 임피던스를 한 것으로 사용되었다 만든 극성 전극에 사용하고 있지만. PT / IR 전극도 그들의 유리한 성질 파킨슨 병 환자에서 사용된다 : 그들은 최소한의 부식 ^(20)을 보여 더 높은 전하 밀도를 사용하지 ?…

Materials

Pt/Ir electrode	FHC Inc.	UE	Custom-made: Specification: UEPSEGSECN1M
Plugs	GT Labortechnik (Arnstein/Germany)		Custom-made
Pin header	DISTRELEC	143-95-324	single-row, 90° 1×3 datamate, Type M80-8420342
Socket	DISTRELEC	143-95-621	single-row,straight 2 mm pole no.1×3 datamate, Type M80-8400342
Stainless steel spring	Plastics ONE	SS0102	Part-#: .120 X .156 Spring ID (mm): 3.0  Spring OD (mm): 4.0
Dental cement/Paladur	Heraeus Kulzer	64707938	Liquid, 500 ml
Dental cement/Paladur	Heraeus Kulzer	64707954	Powder, rose, 500g
Head screw	Hummer & Reiss	V2ADIN84 M1.6×3
Jodosept PVP	Vetoquinol		435678/E04
Mepivacain 1%	AstraZeneca		PZN03338515
Epinephrine	Sanofi-Aventis		PZN00176118
Tramadolhydrochloride	Rotexmedica		38449.00.00