微小電極は、長期的な脳深部刺激のためのラットの視床下核に電極の移植ガイド付き
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
脳深部刺激（DBS）は、特発性パーキンソン病、ジストニアまたは振戦などのいくつかの神経障害のために広く使用され、効果的な治療です。 DBSは、中枢神経系の特定の深い解剖学的構造への電気刺激の配信に基づいています。しかし、DBSの効果のメカニズムは謎のままです。これは、特にラットに、動物モデルにおいてDBSの影響を調査の関心につながっています。 DBSは、長期的な治療であるため、研究はDBS後数週間を発生する神経回路の分子遺伝的変化に焦点を置くべきです。ラットは所定の位置に刺激に対する動物の頭からの導線を維持するのに問題が発生し、そのケージに動き回るため、ラットの長期DBSは困難です。また、ラットの脳内の刺激のための標的構造は、小型であり、したがって、電極は、容易に必要な位置に配置することができません。このように、長期的なstimulaためのセットアップ約1MΩのインピーダンスと白金/イリジウム電極を用いたラットの化は、この研究のために開発されました。これらの仕様と電極は、適切な刺激だけでなく、DBSのためのターゲット領域を識別するために、脳深部構造の記録だけでなくすることができます。我々のセットアップでは、ワイヤ用のプラグと電極を頭蓋骨に固定4本のネジで固定する歯科用セメントに埋め込まれました。刺激へのプラグからワイヤーをステンレス製のスプリングにより保護されていました。スイベルは、もつれたならワイヤを防止するために回路に接続しました。全体的に、この刺激のセットアップは、ラットのための自由移動性の高い学位を提供し、長期的な強度を保持するために、ヘッドプラグだけでなく、プラグと刺激間の配線の接続を可能にします。
Introduction
4または腹側中間視床5 –脳深部刺激（DBS）は、内部の淡蒼球1、視床下核（STN）2のような特定の脳構造に埋め込 まれた電極を介した電気インパルスの配信に基づいて治療法です。過去20年間では、この治療は、パーキンソン病1のための強力な治療ツールとして確立されている– 4、ジストニア6と震え7、および慢性疼痛7を変調するためにも使用され、精神障害（ すなわち 、強迫性障害8、大うつ病9）または難治性てんかん10,11。また、DBSは、将来的には、耐火動脈高血圧12や起立性低血圧13のための治療選択肢になるかもしれません。
効果の基礎となる生理学的メカニズムDBSのよくわかっていないままです。麻酔をかけたげっ歯類での研究は、臨床的にDBS 14適用模倣高頻度刺激に神経応答への洞察を提供してきました。しかしながら、これらの研究は、DBS効果の行動の裏付けを欠くだけでなく、14を適用した刺激パラメータに応じてかなりのばらつきが生じます。
より簡潔に意識げっ歯類におけるDBSの行動への影響と根底にある機構を調べるために、刺激のセットアップには、特定の要件を満たすことが必要です。 DBSは、主に、長期療法として使用されている（例えば、パーキンソン病、慢性の痛み）。ユニットはプラグと同様に、外部刺激へのプラグからのワイヤと電極で構成されるようにこのように、げっ歯類における刺激セットアップを設計する必要があります。頭蓋骨に固定されたときや、本機は、軽量で割れないでなければなりません。また、移動の自由はstimula中のラットのために不可欠です長期にわたってる。 DBSの標的構造は小さいです。例えば、ラットにおけるSTNは1.2mmの長さおよび0.8 mmの3,15の体積を有します。したがって、電極は、核が挿入中に損傷しないように設計されており、正確にニーズを標的としなければなりません。げっ歯類で行わ最もDBS研究は、標的構 造に対して電極のランドマークベースの定位挿入を使用しているように、エラーレートがPaxinosとWatsonの16に従って座標を用いた場合であっても、比較的高いとすることができます。これは、統計的に意味のある結果に到達するために必要な動物の多数を生じます。
本研究では、電極注入法は、電極を進めながらmicrorecording系を用いて高精度にSTNを標的とする、導入されます。また、刺激システムは、刺激された動物のための移動性の高度を可能にするだけでなく、連続stimulatiを保証しない提示されていますラットの頭の上に（ステンレス製スプリングで保護されている）刺激線の確実な固定を介した上で。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究では、ラットのSTNにモノポーラ慢性電極を移植するための命令のステップバイステップのセットを提供します。低インピーダンスのタングステン電極は、多くの場合、DBS 18,19のために使用されているが、白金/イリジウム白金（Pt / Ir）から製の単極電極は、約1MΩのインピーダンスを持っていたことを採用しました。 Pt / Irの電極はまた、それらの好ましい特性のパーキンソ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We wish to thank Mr Wabbel for preparing the wires and Mr Tietsch for constructing the plugs and cages according to our plans. This work was supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (Sonderforschungsbereich 688). Felix Fluri holds a fellowship of the Interdisziplinäre Zentrum für Klinische Forschung (IZKF), University Clinics Würzburg, Germany.
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 |
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