경고 설치류에 Transcranial 전기 두뇌 자극
Summary
이 프로토콜 영구 epicranial 전극 소켓 설치류에 이식된 가슴 전극에 대 한 수술 설정을 설명합니다. 두 번째 전극 소켓에 두어서 transcranial 전기 두뇌 자극의 종류 그대로 두개골을 통해 경고 동물에서 모터 시스템에 전달할 수 있습니다.
Abstract
Transcranial 전기 두뇌 자극은 대뇌 피 질의 흥분 및 인간과 설치류에 소성 변조 수 있습니다. 인 간에 있는 자극의 가장 일반적인 형태는 transcranial 직류 자극 (tDCS)입니다. 덜 자주 transcranial 교류 전류 자극 (공군) 또는 transcranial 랜덤 잡음 자극 (tRNS), 공군이 미리 정의 된 주파수 범위 내에서 임의로 적용 하는 전기 전류를 사용 하 여 특정 형태의 사용 됩니다. 실험 및 임상 목적을 위해 둘 다 인간, 비 침 투 적인 전기적 뇌 자극 연구의 증가 기본, 기계, 안전 연구 동물에 대 한 요구는 굴복 했다. 이 문서에서는 경고 설치류에 모터 시스템을 대상으로 그대로 두개골을 통해 transcranial 전기 두뇌 자극 (tES)에 대 한 모델을 설명 합니다. 프로토콜 가슴에 이식된 카운터 전극과 함께 영구 epicranial 전극 소켓의 외과 설정에 대 한 단계별 지침을 제공 합니다. Epicranial 소켓에 자극 전극을 두어서, 다른 전기 자극 종류, tDCS, 공군, 그리고 인간, tRNS 비교를 전달할 수 있습니다. 또한, tES 경고 설치류에 대 한 실제적인 단계 소개 된다. 적용 된 전류 밀도, 자극 기간, 및 자극 유형 실험 필요에 따라 선택할 수 있습니다. 안전 및 내성 양상 주의 장점과 단점이이 설정의 설명 되어 있습니다.
Introduction
두뇌 기능을 공부 하 고 동작을 수정 (tES) 뇌를 전기 전류의 transcranial 관리 수십 년 동안 사용 되었습니다. 더 최근에, 적용 직접 전류, 또는 자주 noninvasively 그대로 두개골을 통해 교류 전류 (공군, tRNS)를 사용 하 여 두 개 이상의 전극 (anode(s) 및 cathode(s)) 과학 및 임상 관심 받고 있다. 특히, tDCS 건강 한 과목과 정신병 질환을 가진 환자에서 33,200 이상의 세션에서 사용 되 고 나왔다는 안전 하 고 쉽게, 오래 지속 가능한 치료 잠재력과 비용 효과적인 머리 맡 응용 프로그램 행동 효과1. 이 명확 하 게 증가 필요 및 안전 측면을 포함 하 여 기계 론 적인 연구에 과학적 관심을 얻지 못했다. 이 기사에서는 가장 일반적으로 사용 되 형태의 자극, tDCS에.
종에 걸쳐 tDCS 대뇌 피 질의 흥분 및 시 냅 스가 소성을 조절 한다. 쥐와 고양이2,3,4, 자발적인 신경 발사 속도의 극성 종속 변경 또는 변경으로 인간 및 쥐 (모터 갖는 잠재력 (MEP) 진폭에 흥분 변경 보고 모두 cathodal tDCS 후 anodal 및 감소 후 증가: 인간5,6; 마우스7)입니다. Anodal DC 모터 외피의 시 냅 스 효능 증가 또는 hippocampal synapses 생체 외에서 몇 시간 동안 자극 또는 긴 장기 potentiation (LTP) 때 특정 약한 시 냅 스 입력 또는 소성 하기 전에 주어진 공동 적용 자극8,9,10,,1112유도 에 따라, 모터 또는 인지 훈련 성공에 자극의 혜택은 종종 공개만 경우 tDCS 공급 되는 공동 훈련8,13,,1415. 이러한 이전 결과 주로 뉴런의 기능에 기인, 하는 동안 비 신경 세포 (명과) 또한 tDCS의 기능성 효과에 기여할 수 있습니다 주목 해야한다. 예를 들어, astrocytic 세포내 칼슘 수준 경고 마우스16anodal tDCS 동안 증가. 마찬가지로, neurodegeneration에 대 한 임계값 아래 전류 밀도에서 anodal tDCS microglia17의 복용량 의존 활성화를 유도 한다. 그러나, tDCS로 신경 명과 상호 변조 특정 조사 더 필요합니다.
찍은 함께, 동물 연구는 명확 하 게 흥분 및 소성 tDCS의 modulatory 효력의 우리의 이해를 고급. 그러나, 거기에 “역 변환 격차” 관찰 천천히 달리 인간의 tDCS 연구의 간행물에 있는 지 수 증가 및 생체 외에서 그리고 vivo에서에서 tES의 기본 메커니즘의 수사에 약간 증가 동물 모델. 또한, 설치류 tES 모델 높은 가변성 (까지 경 피에서 epicranial 자극), 연구 실험실에서 수행 됩니다 그리고 보고 자극 절차는 종종 방해는 comparability 완전히 투명 하 고 replicability 기초 연구 데이터 결과의 해석의.
여기, 우리가 자세하게에서 transcranial 두뇌 자극 설정 기본 모터 피 질, 변화를 최소화 하면서 인간의 tDCS 조건에 번역을 허용 하 고 수 없이 반복 된 자극을 대상으로 외과 구현 설명 동작을 방해. 후속 tES 경고 쥐에 대 한 단계별 프로토콜 제공 됩니다. TES 경고 설치류에서의 안전한 응용 프로그램의 방법론 및 개념적 측면을 설명 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜 일반적인 재료와 경고 설치류에 후속 자극 뿐만 아니라 영구 tES 설정의 외과 실현을 위한 절차 단계에 설명합니다. 몇 가지 방법론적 측면 (안전성 및 내성의 tES, 결과 매개 변수) 뿐만 아니라, 개념적 측면 (comparability 인간의 조건, 특정 뇌에 자극의 기대 효과와 tES 실험 쥐의 준비 하는 동안 고려 되어야 하는 지역) 필요. 방법론 관점에서 이식된 가슴 카운터 전극으로 두개골 tES 소켓?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 독일 연구 재단 (DFG 다시 2740/3-1)에 의해 지원 되었다. 우리가 주문 품 tES 설정 및 DC-자극 기의 사내 생산에 대 한 프랭크 Huethe와 토마스 귄터 감사합니다.
Materials
| Softasept N | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland |
3887138 | antiseptic agent |
| Ethanol 70 % | Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Deutschland | T913.1 | |
| arched tip forceps | FST Fine science tools, Heidelberg, Deutschland | 11071-10 | |
| Iris Forceps, 10cm, Straight, Serrated | World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA | 15914 | |
| Scalpel Handle #3, 13cm | World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA | 500236 | |
| Standard Scalpel Blade #10 | World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA | 500239 | |
| Zelletten cellulose swabs | Lohmann und Rauscher, Neuwied, Deutschland | 13349 | 5 x 4 cm |
| Isoflurane | AbbVie Deutschland GmbH & Co | N01AB06 | |
| Iris Scissors, 11.5cm, Straight | World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA | 501758 | small scissors |
| cotton swab/cotton buds | Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Deutschland | EH12.1 | Rotilabo |
| Kelly Hemostatic Forceps, 14cm, Straight | World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA | 501241 | surgical clamp |
| electrode plate (platinum) | custom made | Wissenschaftliche Werkstatt Neurozentrum Uniklinik Freiburg, Deutschland | 10×6 mm, 0.15 mm thickness |
| insulated copper strands (~1 mm diameter) | Reichelt elektronik GmbH & Co. KG, Sande, Germany | LITZE BL | electrode cable |
| Weller EC 2002 M soldering station | Weller Tools GmbH, Besigheim, Germany | EC2002M1D | |
| Iso-Core EL 0,5 mm | FELDER GMBH Löttechnik, Oberhausen, Deutschland | 20970510 | lead free solder |
| MERSILENE Polyester Fiber Suture | Johnson & Johnson Medical GmbH, Ethicon Deutschland, Norderstedt, Germany | R871H | nonabsorbable braided suture, 4-0 |
| Histoacryl | B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland |
9381104 | cyanoacrylate |
| Ketamin 10% | Medistar GmbH, Germany | n/a | anesthetics |
| Rompun 2% (Xylazine) | Bayer GmbH, Germany | n/a | anesthetics |
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