Transcranial 직류 자극 (tDCS) 마우스
Summary
Transcranial 직류 자극 (tDCS) 정신 질환 치료를 제안 하는 치료 기술 이다. 동물 모델 tDCS에 의해 갖는 특정 생물 학적 변경 이해 하기 위한 필수적입니다. 이 프로토콜 사용 하 여 만성 이식된 전극 tDCS 마우스 모델을 설명 합니다.
Abstract
Transcranial 직류 자극 (tDCS) 여러 정신병 질환에 대 한 대체 또는 보완 치료로 제안 하는 비-침략 적 neuromodulation 기술입니다. TDCS의 생물학적 효과 완전히 이해 되지, 인간의 뇌 조직 취득에 어려움으로 인해 일부 설명. 이 프로토콜 사용 만성 이식된 전극 tDCS의 긴-지속적인 생물학적 효과의 연구를 허용 하는 tDCS 마우스 모델을 설명 합니다. 이 실험 모델에서 tDCS 대뇌 피 질의 유전자 발현을 변경 하 고 그것의 치료 적 사용에 대 한 근거의 이해에 두드러진 기여를 제공 합니다.
Introduction
Transcranial 직류 자극 (tDCS)은 낮은 농도 연속 전류1통해 신경 변조에 초점을 맞추고 비-침략 적, 낮은-비용, 치료 기술입니다. 현재 tDCS에 대 한 두 가지 설정 (anodal 및 cathodal)이 있다. Anodal 자극 한다 활동 전위를 방 아 쇠를 너무 약한 현재 전기 분야, 하는 동안이 방법은 생성 시 냅 스가 소성2변화는 전기 생리학 연구 나타났습니다. 예를 들어 증거 그 tDCS 유도 흥분 성의 postsynaptic 잠재력3,4 의 증가 피크 진폭 및 대뇌 피 질의 흥분5의 변조와 같은 장기 potentiation (LTP) 효과 보여줍니다.
반대로, cathodal 자극 억제, 막 hyperpolarization6결과 유도 합니다. 이 메커니즘에 대 한 가설 tDCS 조절 활동 전위 주파수 및 신경 시체3기간을 설명 하는 생리 적 연구 결과 기반으로 합니다. 특히,이 효과 않습니다 하지 직접 보여주고 활동 전위, 비록 도발은 임계값을 이동 하 고 촉진 하거나 신경 발사7방해 수 있습니다. 이러한 효과 대조 이전 설명 되 있다. 예를 들어 anodal 및 cathodal 자극 토끼8조건부 응답 등록 을 통해 전도 활동에 반대 효과 생산. 그러나, 연구는 또한 보여주었다 자체 대조 효과3를 제시 하는 흥분으로 이어질 수 있습니다 cathodal 전류를 증가 하는 동안 장기간된 anodal 자극 세션 흥분을 줄일 수 있습니다.
Anodal와 cathodal 모두 자극 전극 쌍의 사용 하 여를 집계합니다. 예를 들어 anodal 자극, “활성” 또는 “양극” 전극 “참조” 또는 “음극” 전극의 전류 효과 하 찮은9로 간주 됩니다 지역에 위치 하 고 있습니다 반면 변조 하 뇌 영역에 배치 됩니다. Cathodal 자극에 전극 처리는 거꾸로입니다. 효과적인 tDCS 자극 강도 현재 강도에 따라 달라 집니다 그리고 전기에 영향을 미치는 전극 크기10다르게 필드. 가장 출판된 연구에서 평균 전류 강도 0.10 ~ 2.0 사이 mA와 0.1 0.8 mA 인간 및 쥐, 각각6,11를. 35 c m2 의 전극 크기는 인간에서 일반적으로 사용 된다, 설치류에 대 한 전극 크기에 대 한 적절 한 이해 없는 그리고 더 철저 한 조사는 필요6.
tDCS 제공 하는 여러 신경 정신병 무질서11 간 질12, 양극성 질환13, 스트로크5 등에 대 한 대체 또는 보완 치료의 시도 함께 임상 연구에서 제안 되었습니다. , 주요 우울증14,15Alzheimer의 질병, 다 발성 경화 증16 와 파 킨 슨 병17. TDCS 관심과 임상 시험, 상세한 휴대 및 뇌 조직, 짧은 분자 갖는 변경 및 긴-지속 효과, 뿐만 아니라 행동의 결과에 그것의 사용, 성장에 불구 하 고는 아직 수 더 깊이 조사18, 19. tDCS 동물 모델의 사용 세포질이 고 분자 이벤트에 대 한 접근으로 인해 tDCS의 치료 메커니즘을 기본으로 귀중 한 통찰력을 제공할 수 있습니다 tDCS을 철저 하 게 공부에 대 한 직접 인간의 접근 가능한 이기 때문에 동물의 뇌 조직입니다.
사용할 수 있는 증거는 쥐에서 tDCS 모델에 관한 제한 됩니다. 보고 모델의 대부분은 다른 이식 레이아웃, 전극 크기, 및 자료 사용. 예를 들어 윈 클 러 외. (2017) 염 분 가득한 머리 전극 (Ag/AgCl, 직경에서 4 mm)을 이식 하 고 아크릴 시멘트 및 나사20은 두개골에 고정. 우리의 접근 방법에서 다른, 그들의 가슴 전극 이식된 (백 금, 20 x 1.5 m m) 이었다. Nasehi 외. (2017) 사용 절차, 우리에 게 매우 유사한 흉부 전극 식 염 수에 젖은 스폰지 (탄소, 9.5 c m2)21에서 만들어졌다. 또 다른 연구는 히드로 지휘자22와 동물의 머리를 커버 하 고 고정된 플레이트를 사용 하 여 달성 되었다 동물의 머리에 두 전극 이식. 여기, 우리 간단한 수술 절차 및 tDCS 설정 (그림 1) 만성 이식된 전극 사용 하는 tDCS 마우스 모델을 설명 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
최근 몇 년 동안, 통제 기술을 되었습니다 입력 임상 연습 치료 정신병 질환23유망한 절차로. 통제의 메커니즘의 지식의 부족에 의해 부과 된 제약을 줄이기 위해, 우리는 여기 뇌 영역을 대상으로 수 전극 들고 tDCS 마우스 모델 제시. 전극 이식 만성 이기 때문에,이 동물 모델 tDCS (최소 1 개월)에 대 한 복잡 한 자극 패턴에 의해 갖는 긴-지속적인 생물학적 효과의 조사 수 있습니다…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
마우스 식민지를 유지 하는 도움에 감사 씨로 드리고 드 수 자 하 고. L.A.V.M 망 토 박사 후 연구원 이다입니다. 이 작품은 그랜트 PRONEX에 의해 지원 되었다 (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 |
References
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