Repetitive transkranielle Magnetstimulation auf die Einseitige Hemisphäre von Rattenhirn

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments ist es, eine einseitige repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) in einem Kleintiermodell durchzuführen. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen zu den molekularen Mechanismen der rTMS zu beantworten, indem sie eine einseitige hemisphärische Stimulation des Rattengehirns ermöglicht. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie die Möglichkeit bietet, die interhemisphärischen Unterschiede molekularer Ereignisse als Reaktion auf einseitige rTMS zu untersuchen.

Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, können Schwierigkeiten haben, da die rTMS-Spule so groß sein kann, dass sie das gesamte Gehirn stimuliert, und weil das Timing der motorischen Schwelle zeitaufwändig und mühsam ist. Ein erfahrener Techniker aus unserem Labor, Jin-Joo Lee, wird das Verfahren vorführen. Platzieren Sie eine rektale Sonde in einer anästhesierten erwachsenen männlichen Ratte, um die Körpertemperatur zu überwachen, und verwenden Sie eine homöotherme Decke, um die Temperatur auf 37 Grad Celsius zu halten.

Tragen Sie Salbe auf die Augen des Tieres auf. Markieren Sie dann, 10 Minuten nach dem vollständigen Übergang zur IV-Anästhesie, einen Punkt 0,5 Zentimeter lateral zum Scheitel auf der biaurikulären Linie und befestigen Sie den Spulenhalter fest am Gerät. Lokalisieren Sie dann den Mittelpunkt einer 25-Millimeter-Achterspule an diesem Punkt und winkeln Sie die Spule um 45 Grad zum Boden.

Halten Sie die Spiraloberfläche flach gegen die Schädeldecke und erhöhen Sie allmählich die Stimulationsintensität, um die minimale Reizintensität zu bestimmen, die erforderlich ist, um fünf oder mehr tastbare kontralaterale Vorderpfotenkontraktionen durch zehn aufeinanderfolgende biphasische Reize durch die Spirale hervorzurufen. Stellen Sie sicher, dass die Stimulation in erster Linie die kontralaterale Muskelkontraktion verursacht, ohne dass eine ipsilaterale Kontraktion vorliegt, um eine einseitige Stimulation zu gewährleisten. Verwenden Sie ein Wasserkühlsystem, um die Spule 10 Minuten lang zu kühlen.

Um die Spulentemperatur mit dem Kühlsystem aufrechtzuerhalten, können Sie die Stimulationsintensität über die Softwarekonsole auf 100 bis 110 % des Motorschwellenwerts einstellen. Um dann die rTMS bei einer Stimulation von einem Hertz anzuwenden, stellen Sie zunächst die Eingabe auf 1200 Schüsse für 20 Minuten ein. Bewegen Sie dann die Mitte der Spirale an die Zielstelle auf einer Großhirnrinde und kippen Sie die Spule, um den direkten Kontakt zwischen der Spulenmitte und der Schädeloberfläche am Stimulationspunkt zu gewährleisten.

Für eine Stimulation von 20 Hertz stellen Sie den Eingang auf 1600 Schüsse über 20 Minuten ein und führen Sie eine zweisekündige Stimulation durch, gefolgt von 28 Sekunden Pause. Für eine Scheinstimulation neigen Sie die Spirale in einer 90-Grad-Drehung zur Schädeldecke und platzieren Sie den Rand der Spirale zwei Zentimeter von der Kopfoberfläche entfernt. Lassen Sie das Tier am Ende der Stimulation unter vollständiger Überwachung genesen.

In diesem repräsentativen Experiment wurden sechs acht Wochen alte Ratten mittels Mikro-Positronen-Emissions-Tomographie abgebildet, um die Aufnahme eines Radioisotops in den interessierenden Hirnrindenregionen zu bewerten. Die Radioaktivität im kontralateralen Bereich wurde als Referenz verwendet, um die im ipsilateralen Bereich erhaltenen Daten zu normalisieren. Die mittleren differentiellen Aufnahmeverhältnisse, die aus drei aufeinanderfolgenden Transversalbildern erhalten wurden, wurden dann gemittelt, um das differentielle Aufnahmeverhältnis für die Ratten zu berechnen, was einen fokalen Anstieg des Glukosestoffwechsels im stimulierten linken kortikalen Bereich in der Ein-Hertz-Gruppe zeigt.

Unterstützung der Einseitigkeit des rTMS. In dieser mRNA-Microarray-Studie wurde beobachtet, dass die Expressionsniveaus mehrerer unmittelbarer früher Gene bei den rTMS-Tieren signifikant höher waren als in der Scheingruppe. Darüber hinaus war nach einer Ein-Hertz-Stimulation die mRNA-Expression des aus dem Gehirn stammenden neurotrophen Faktors im stimulierten Kortex ebenfalls signifikant höher, was zu unterschiedlichen rTMS-induzierten Veränderungen in der stimulierten gegenüber der kontralateralen Zerberalrinde führte.

Nach der Verabreichung kann die rTMS-Technik in einer Stunde abgeschlossen werden, wenn sie richtig durchgeführt wird. Bei diesem Verfahren ist es wichtig, darauf zu achten, dass die rTMS-Spirale richtig positioniert wird, und die kontra- und ipsilateralen Kontraktionen der Vorderpfoten vorzubereiten, um die einseitige Stimulation der Hemisphären zu bestätigen. Diese Technik wird im Bereich der translationalen Neurorehabilitationsforschung nützlich sein, um die molekularen Mechanismen der rTMS durch die Analyse interhemisphärischer Unterschiede und der verschiedenen pathologischen Zustände zu erforschen.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man einseitige rTMS in einem Kleintiermodell durchführt.