Name: transcranial electrical brain stimulation in alert rodents
Uploaded: 2017-11-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 8 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents at JoVE.com

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.

동물을 포함 하는 연구에 대 한 관련 (국가별) 승인 실험을 시작 하기 전에 얻을 수 있어야 합니다. 여기에서 보고 된 모든 동물 실험은 EU 지침 2010/63/EU, 업데이트 독일 동물 보호 법률에 따라 수행 됩니다 (&#34; Tierschutzgesetz &#34;) 2013 년 7 월, 8 월 2013의 업데이트 독일 동물 연구 규정. 지방 자치 단체에 의해 동물 프로토콜 승인 &#34; 위원회는 지역 위원회의 프라이 부르 크의 동물 실험에 대 한 &#34; 및 &#34; 대학 의료 센터 Freiburg의 동물 실험에 대 한 위원회 &#34;.
 1. 계측의 준비와 수술에 대 한 자료 <ol><li> 그림 1에 나열 된 항목 사용할 수 있는 이미 배치 된 수술에 대 한 있는지 확인 하십시오.</li>
	<li>얇은 사각형 백 금 접시를 준비 (예: m m 6 m m x 0.15 m m x 10), 피하는 가슴에 배치 하는 카운터 전극 역할을 것입니다 그리고 격판덮개의 2 개의 반대 모서리에 2 개의 작은 구멍을 펀치.</li>
	<li>솔더는 리드 프리 주석-솔더 백 금 판 (구멍) 없이 모서리 중 하나를 사용 하 여 ~ 10 cm의 길이 가진 절연된 케이블.</li>
	<li>격리에 대 한 납땜 조인트에 조직-아크릴 접착제의 작은 방울을 적용.</li>
</ol> 2. 수술에 대 한 설치류의 준비 <ol><li>쥐 연구 번호를 할당 하 고 준비 된 수술에이 카드</li>
	<li>는 설치류 무게 고 수술 카드에 무게 합니다. (예, 케 타 민 100 mg/kg 체중 플러스 쥐에 대 한 xylazine 70 밀리 그램/kg 체중) 주입 마 취약의 복용량을 계산.</li>
	마 취약의 계산된 금액의 복 (i.p.) 주입 마 취 <li>유발. 
	참고: 흡입 마 취를 대신 사용 하는 경우 (예: isoflurane), 1-2 L/min 산소에서 ~ 4%의 지속적인 흐름 유도 실에서 쥐를 놓습니다.</li>
	<li>검사 깊이 시작 5 분 발가락 핀치 반사에 의해 마 취의 포스트 주입. 발가락 핀치 반사 여전히 있으면 도달 연장 30%의 초기 복용량의를 주입 하 여 마 취의 심화.
	<ol><li>마 취의 초기 복용량의 30%를 주입 해야 실험에서 시간 언제 든 지 발가락 핀치 반사 반환,.</li>
		<li>흡입 마 취를 사용 하 여 유도 챔버에 설치류의 자세 반사의 손실에 대 한 모양과 발가락 핀치 반사의 부족에 의해 마 취의 깊이 확인. 반사 신경은 여전히 존재 하 고, 마 취 약 실에 있는 기간을 확장 합니다. 모든 실험에 걸쳐 ~1-1.5% isoflurane의 유지 관리 농도 도달할 때까지 isoflurane 마 취의 깊이 비율을 적응.</li>
		<li>감소 호흡 하 고 헐 떡이 고의 주파수 발생 때 설치류 차릴 발가락 핀치 반사 또는 자발적인 운동 비율; 낮은, 흡입 마 취의 비율을 증가.</li>
	</ol></li> <li>최대한 빨리 반사는 결 석, 설치류 실험실 벤치에 두거나 손에 잡고. 
	참고: 흡입 마 취를 사용할 경우는 분무기에 연결 된 노즐을 사용 하 여 (지금 2-3%) 간의 지속적인된 감소 isoflurane 흐름 제공.</li>
	<li>쥐에 머리를 제거 &#39; s 머리 면도 지역 귀 귀와 깎기로 귀 뒤에 그냥 rostral 눈높이 사이. 다음은 clavicles까지 칼에서 앞 발 사이의 영역을 면도 하 여 가슴에 머리를 제거. 
	참고: 면도 질 때 긴장 아래 피부 유지.</li>
	<li>커버 각 막을 보호 하기 위해 눈 연 고의 하락을 가진 쥐의 눈.</li>
	<li>표시 쥐 &#39; 할당 된 연구 번호에 따라 s 귀. 
	참고: 학문의 길이 따라 꼬리 마크 충분 한 수 있습니다, 그렇지 않으면 earmarking 표준화 하는 것이 좋습니다.</li>
</ol> 3. 수술: 가슴 전극 이식 참고: 카운터 전극 외부 조끼와 함께 면도 가슴에 배치 되 면이 단계를 건너뛸 수 있습니다.
<ol><li>장소 설치류 (가슴)에 발생 하기 쉬운 작업 테이블. 
	참고: 흡입 마 취의 경우 계속 쥐 &#39; s 주 둥이 마 취 노즐, 더 1.5-2 %isoflurane 농도 감소에 배치.</li>
	<li>소독 살 균 스프레이 함께 또는 살 균 에이전트 (예를 들어, 에탄올 70%)에 흠뻑 젖 고 공기가 건조 하 게 면봉으로 면도 두 피. 두 번 반복.</li>
	<li>중간 귀 수준 rostral 눈높이에서 한 줄에 메스로 피부를 잘라. 
	참고:이 머리의 상단을 향해 이식된 가슴 전극에서 연결 케이블의 터널링에 대 한 허용 하 고도 DCS 전극 소켓 배치에 대 한 원하는 컷.</li>
	<li>가슴 노출 부정사 위치에 쥐를 돌립니다.</li>
	<li>단계 3.2에에서 설명 된 대로 가슴의 피부를 소독.</li>
	<li>오른쪽 가슴의 옆 피부 조직 집게와 함께 상승 하 고 오른쪽 겨드랑이에서 중간 약 0.5 c m의 작은 위는 buttonhole를 잘라. 다음은 위 두개골 방향에 똑바로 화살 컷 확인.</li>
	<li>들은 왼쪽된 주요 가슴 근육에서 피부를 분리 하 여 피하 주머니를 형성 합니다. 이렇게 반복적으로 작은 위를 열어 (또는 염 분 젖은 면봉).</li>
	<li>케이블 경로 후 두의 왼쪽 목 homeostatic 집게를 사용 하 여 표면 근 막 관통 하 여 가슴 주머니에 종료를 따라 열린된 머리 피부에서에서 터널의 오른쪽 면에 동물을 차례.</li>
	<li>신중 하 게 날카로운 전선 이탈을 허용 하지 않고 백 금 전극에 부착 된 전극 케이블의 끝을 잡으려고 homeostatic 집게를 엽니다. 전극 입력 설치류 왼쪽된 hindlimb 향해 납땜 포인트 지향 주머니까지 터널을 통해 케이블을 당겨. 설치류는 경향이 위치로 다시 설정.</li>
	<li>코너 구멍 (4-5 노트는 안정성에 대 한 것이 좋습니다)를 반대 하는 2에 백 금 판 가슴 근 막에 살 균 합성 꼰된 비 흡수 봉합으로 해결.</li>
	<li>마찬가지로 느슨한 매듭, 조직 터널의 입구의 앞에 약간의 루프를 형성 하 여 근 막에 케이블을 연결.</li>
	<li>컷 (동일한 봉합 재료는 전극 및 케이블 사용할 수 있습니다)의 크기에 따라 3-4 피부 봉합 피부 닫습니다.</li>
</ol> 4. 수술: Epicranial tES 소켓의 배치 <ol><li>장소 정위 적 프레임에서 동물. 
	참고: 발가락 핀치 반사와 호흡 패턴을 조정 하는 ~1.5-1 %의 유지 보수 isoflurane 흐름에 마 취약의 농도 낮추면 흡입 마 취를 사용 하 여,.</li>
	<li>단계 3.2에에서 설명 된 대로 면도 두 피 소독.</li>
	<li>중간 귀 수준 rostral 눈높이에서 한 줄에 메스로 피부를 잘라. 
	참고: 경우 가슴 전극 placement 수행한, 4.2와 4.3 단계를 이미 수행한.</li>
	<li>긁어 메스와 철저 하 게 면과 두개골에 (결합 조직)에서 목화와 함께 닦아가 바꿉니다. 불독 클램프와 컷의 4 모서리에 결합 조직 흥분 하 고 그들을 넓히려 수술 필드 옆으로 걸어.</li>
	<li>적용 0.9% 식 염 수를 면봉으로 조직과 뼈 표면 청소. 다음 3% H 2 O 2와 뼈 표면 청소. 조직와의 접촉을 피하십시오. 이로써 뼈를 더 철저 하 게 청소 하 고 뼈에서 작은 출혈이 중지 됩니다. 또한,는 오차 표시 된다. 적당 한 압력을 적용 하는 면봉으로 이러한 오차를 제거. 
	참고:과 오차의 제거는 접착과 뼈에 붙어 tES 소켓의 내 구성을 증가 합니다.
	<ol><li>거침 없는 출혈의 경우 뼈 드릴을 사용 하 고 뼈에 약간의 압력으로 1-3 s 터치. 이 기계적인 절차 대부분의 경우에 중지 됩니다 상당한 난방 없이 출혈. 결코 electrocautery 뼈;에 사용 심지어 간단한 응용 프로그램 뇌 조직 손상 귀 착될 것 이다 (electrocautery 전적으로 사용 해야 상처 조직 출혈).</li>
	</ol></li> <li>고정 나사 설정 준수 향상 됩니다, 드릴 비트 피팅 나사 크기 선택. 미리 손 드릴으로 드릴링에 의해 그리고 뼈 드릴으로 약간의 수직 압력 응용 프로그램에 의해 두 개의 버 구멍 두 개의 서로 다른 뼈 접시에 놓습니다. 전극에 속이 고 다는 것을 방해 수도 tES 소켓의 원하는 위치에 가까운 근접을 피하십시오 (예를 들어, 왼쪽된 기본 모터 피 질 tES에 대 한 선택 바로 정면 및 후부 정수 리 나사 위치).</li>
	<li>이식된 카운터 전극의 경우 터널링된 케이블의 미래 고정을 위한 바로 후부 정수 리 뼈에 있는 제 3의 구멍을 규 석.</li>
	<li>버 구멍에 플라스틱 나사를 배치 하 고 첫 번째 마찰 느낌까지 나사. 다음 3 개의 추가 180 ° 스크류 회전을 수행 합니다. 집게는 스크류의 안정성에 대 한 확인 하 고 하나 더 설정 하지 꽉 충분히 추가. 
	참고: 성인 쥐에 대 한 이렇게 하면 나사에의 경 막 외 배치 경질 또는 (나사 스레드 설계, 회전 수 다를 수 있습니다)에 따라 뇌 손상 없이. 스테인레스 스틸 나사를 사용 하 여 또한 실현 되어야, 이후 neurodegeneration 임계값 이상 DC 전류 밀도, 에서도 나사 배치 않았다 교란 하지 병 변 위치 또는 나사 아래 정도.</li>
	<li>차례 납땜 및 대략 5 분에 대 한 전 열 케이블 occipitally 오른쪽 정수 리 나사 주위 조직 터널 종료 바람 그리고 잘라, 감기 뒤에 약 1 c m 케이블을 떠나. 조심 스럽게 메스와 케이블의 끝에 절연 스트립.</li>
	<li>Cyanoacrylic 접착제와 나사를 뼈 호흡이 케이블을 수정.</li>
	<li>커넥터 및 카운터 전극 케이블의 맨 와이어 리드 프리 주석-솔더의 작은 금액을 적용 하 고 짧게 함께 주석 땜 납이 녹아 때까지 납땜 끝을만 지는 동안 두 사전 납땜된 부분을 누르면 모두 연결 (약 2-3 s). 즉시 후속 조직 손상이와 케이블의 과도 한 금속 난방을 피하기 위해 납땜 팁 제거.</li>
	<li>구부러진, 톱니 모양의 팁 집게와 사용자 정의 만든된 tES 전극 소켓 ( 그림 1B, 빨간색에서)을 선택 하 고 소켓의 아래쪽 가장자리에 cyanoacrylic 접착제의 얇은 층을 적용. 모터 피 질와 4 m m 직경 소켓을 사용 하 여 배치, 2mm 앞쪽은 bregma에서 2mm 측면에서 중반 소켓 포인터를 놓습니다. 이 위치에 대 한 소켓의 내부 중간 국경 화살 봉합에 끝나야 하 고 꼬리 테두리 bregma의 높이에서 종료 해야 합니다. 간단히 (대부분 cyanoacrylic 접착제 강화 압력에 의해) 뼈에 소켓을 누릅니다. 
	참고: 소켓 배치 쉽게 수 있습니다 소켓 위에 직접 광원을 배치.</li>
	<li>소켓의 영역 내에서 뼈가 접착제의 무료 (접착제는 반사 때문에 빛으로 확인) 확인 하십시오. 접착제의 경우 유출, 소켓 제거, 메스와 접착제를 긁 고 단계를 반복 4.12.</li>
	<li>소켓 장소에서 이며 미래의 자극 지역 접착제, 무료 후 먼저이 위치에서 현재의 전철 이어질 수 있는 액체 다리를 피하기 위해 cyanoacrylic 접착제의 작은 방울으로 인접 조직에 소켓의 측면 테두리 인감. 그것은 자극 영역으로 흐름 수 있습니다 너무 많은 접착제는 적용 되지 않습니다 (이 경우 단계로 돌아가서 4.12). 
	참고: 중요 한 자극의 감소 수 있습니다 극적으로 전류 밀도 증가 접착제의 무료 자극 지역 유지 (A/m ²).</li>
	<li>Cyanoacrylic 접착제로 모든 나사 커버.</li>
	<li>믹스 2 분 치과 아크릴 작은 실리콘 튜브 또는 유리에 시멘트. 최대한 빨리 그것은 된다 점성, 뼈에 소켓의 나머지 테두리를 봉인 하기 위해 치과 주걱으로 그것을 적용 합니다. 자극 영역으로 치과 아크릴 시멘트의 어떤 흐름 방지.</li>
	<li>마침내 커버 전체 두개골, 나사, 카운터 전극 케이블 및 소켓 최대 &#8531; 치과 아크릴 시멘트와 소켓의. 시멘트가 올바른 점도: 만약 너무 유체 흐름 것입니다 주변 조직;으로 너무 열심히 하는 경우 그것은 균등 하 게 배포 어렵다.</li>
	<li>모든 뼈를 보호 하 고 시멘트 경화 불독 클램프를 제거, 봉합이 필요 하지 않습니다 있도록에 피부는 그냥 내장 시멘트를 터치 한다. (초기 컷 선택 너무 오래 되었고 결합 조직, 근육이 보이는 경우 적용 한 봉합 단계 3.12에에서 설명 된 대로).</li>
	<li>컷된 피부의 테두리 면봉으로 요오드의 한 레이어를 적용 하 고 carprofen (5 mg/kg 체중의 0.9% 식 염 수 통증 치료 및 유체 교체에 대 한 5-7.5 mL에 용 해)을 피하 주사. 
	참고: 흡입 마 취를 사용 하는 경우 그것을 해제 지금.</li>
	<li>놓고 쥐 마 취에서 회복에 대 한 지구 온난화 상자에서 설치류는 깨어 고 자세 안정성 복원. 
	참고: 확인 하십시오 동물 &#39; s 무게 개발, 상처는 기관에 따라 매일 주, 및 일반적인 복지 기준 &#39; s 추천.</li>
</ol> 5. Transcranial 전기 자극 절차 참고: 마 취 tES 효과 영향을, 가능 하면 경고 설치류에 자극을 수행 것이 좋습니다. 쥐 실험을 시작 하기 전에 최소 5 일 (머리와 가슴 상처의 치유)에 대 한 복구를 허용 합니다. 실험에서 수행할 수 있습니다 이전 시간 포인트 수술 후 가슴의 상처는 대부분 과민성; 외부 카운터 전극, 조끼와 함께 고정을 사용 하는 경우 하지만 동물 전극 조끼에 몇 일 동안 익혀 진다 될 필요가 있고 행동 작업 방해가 발생할 수 있습니다.
<ol><li>TES 전극 소켓 0.9% 식 염 수와 절반를 기포 제거.</li>
	<li>수앞 cathodal tDCS 세션 항상 염소, 확인 하 고 (와 같은 빛나는 은색 표면), 필요한 경우 다시 Ag/AgCl 전극 인터네셔널. Anodal tDCS 세션 전에 자극 동안 좋은 전도도 수 있도록 샌드 페이퍼와 이전 stimulations에서 가능한 초과 AgCl 예금을 제거. ( 그림 1B, 회색 조각) tES 전극 나사 모자 나사. 
	주의: 다시 cathodal tDCS 세션 사이의 전극 인터네셔널를 지도할 것 이다 자극 동안 수돗물의 고갈 및 독성 구축 전기 화학 반응에 의해. 이 조직의 손상을 유발 한다. 단일 세션 내에서 다시 염소 자극 기간 20 분 보다 짧은 경우 필요 하지 않습니다</li>
	<li>머리에 2 명의 커넥터에 케이블을 연결 (anodal 자극에 대 한 anodal 케이블 연결 된 커넥터 나사 모자 cathodal 자극을 위해에 그것은 반대). 
	참고: 외부 배치 카운터 전극에 사용 하 여, 커버 전도성 젤와 설치류에 카운터 전극 &#39; s 가슴. 이것은 전극은 미리 설치류 자극 동안 입을 수 있는 작은 설치류 조끼에 고정 하는 경우 가장 쉬운.</li>
	<li>으로 실험, 케이블 쥐 운동 무료 있도록 케이지 위에 회전에 연결 장소.</li>
	<li>는 자극 설정 (자극 강도, 기간, 시간 아래로 램프) 자극 매개 변수를 조정 하는 고.</li>
	<li>종료 안전 및 단선 경보 상용 자극 장치를 사용 하지 않을 때 일정 전류 흐름 확인 회로에 미터를 포함. 
	참고:이 설정 자극 적용할 수 있는 성능 또는 행동 작업 훈련 동안.</li>
	<li>자극 동안 긴장의 표시 또는 설치류의 불편에 대 한 확인 하십시오.</li>
	<li>자극 끝 후 케이블을 분리, 나사 머리에 전극 cap 및 청소 하 고 면봉으로 소켓을 건조. 가정 환경에 쥐를 반환 하거나 원하는 경우 행동 절차 진행.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Bikson, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+of+Transcranial+Direct+Current+Stimulation:+Evidence+Based+Update+2016.">Safety of Transcranial Direct Current Stimulation: Evidence Based Update 2016.</a> Brain Stimul. 9 (5), 641-661 (2016).</li><li>Bindman, L. J., Lippold, O. C., Redfearn, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+action+of+brief+polarizing+currents+on+the+cerebral+cortex+of+the+rat+(1)+during+current+flow+and+(2)+in+the+production+of+long-lasting+after-effects.">The action of brief polarizing currents on the cerebral cortex of the rat (1) during current flow and (2) in the production of long-lasting after-effects.</a> J Physiol. 172, 369-382 (1964).</li><li>Gartside, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+sustained+increases+of+firing+rate+of+neurones+in+the+rat+cerebral+cortex+after+polarization:+role+of+protein+synthesis.">Mechanisms of sustained increases of firing rate of neurones in the rat cerebral cortex after polarization: role of protein synthesis.</a> Nature. 220 (5165), 382-383 (1968).</li><li>Purpura, D. P., McMurtry, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+activities+and+potential+changes+during+polarization+of+motor+cortex.">Intracellular activities and potential changes during polarization of motor cortex.</a> Neurophysiol. 28 (1), 166-185 (1965).</li><li>Nitsche, M., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitability+changes+induced+in+the+human+motor+cortex+by+weak+transcranial+direct+current+stimulation.">Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation.</a> J Physiol. 527 (Pt 3), 633-639 (2000).</li><li>Nitsche, M. A., Paulus, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sustained+excitability+elevations+induced+by+transcranial+DC+motor+cortex+stimulation+in+humans.">Sustained excitability elevations induced by transcranial DC motor cortex stimulation in humans.</a> Neurology. 57 (10), 1899-1901 (2001).</li><li>Cambiaghi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+transcranial+direct+current+stimulation+modulates+motor+excitability+in+mice.">Brain transcranial direct current stimulation modulates motor excitability in mice.</a> Eur J Neuro. 31 (4), 704-709 (2010).</li><li>Fritsch, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+current+stimulation+promotes+BDNF-dependent+synaptic+plasticity:+potential+implications+for+motor+learning.">Direct current stimulation promotes BDNF-dependent synaptic plasticity: potential implications for motor learning.</a> Neuron. 66 (2), 198-204 (2010).</li><li>Ranieri, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+LTP+at+rat+hippocampal+CA3-CA1+synapses+by+direct+current+stimulation.">Modulation of LTP at rat hippocampal CA3-CA1 synapses by direct current stimulation.</a> J Neurophysiol. 107 (7), 1868-1880 (2012).</li><li>Kronberg, G., Bridi, M., Abel, T., Bikson, M., Parra, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Current+Stimulation+Modulates+LTP+and+LTD:+Activity+Dependence+and+Dendritic+Effects.">Direct Current Stimulation Modulates LTP and LTD: Activity Dependence and Dendritic Effects.</a> Brain Stimul. 10 (November), 51-58 (2016).</li><li>Sun, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+current+stimulation+induces+mGluR5-dependent+neocortical+plasticity.">Direct current stimulation induces mGluR5-dependent neocortical plasticity.</a> Ann Neurol. 80 (2), 233-246 (2016).</li><li>Podda, M. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anodal+transcranial+direct+current+stimulation+boosts+synaptic+plasticity+and+memory+in+mice+via+epigenetic+regulation+of+Bdnf+expression.">Anodal transcranial direct current stimulation boosts synaptic plasticity and memory in mice via epigenetic regulation of Bdnf expression.</a> Sci Rep. 6, 22180 (2016).</li><li>Reis, J., Fritsch, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+motor+performance+and+motor+learning+by+transcranial+direct+current+stimulation.">Modulation of motor performance and motor learning by transcranial direct current stimulation.</a> Curr opin Neurology. 24 (6), 590-596 (2011).</li><li>Buch, E. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+tDCS+on+motor+learning+and+memory+formation+a+consensus+and+critical+position+paper.">Effects of tDCS on motor learning and memory formation a consensus and critical position paper.</a> Clin Neurophysiol. 128 (4), 589-603 (2017).</li><li>Reis, J., Fischer, J. T., Prichard, G., Weiller, C., Cohen, L. G., Fritsch, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-+but+not+sleep-dependent+consolidation+of+tDCS-enhanced+visuomotor+skills.">Time- but not sleep-dependent consolidation of tDCS-enhanced visuomotor skills.</a> Cerebral cortex. 25 (1), 109-117 (2015).</li><li>Monai, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+imaging+reveals+glial+involvement+in+transcranial+direct+current+stimulation-induced+plasticity+in+mouse+brain.">Calcium imaging reveals glial involvement in transcranial direct current stimulation-induced plasticity in mouse brain.</a> Nature Comm. 7, 11100 (2016).</li><li>Gellner, A. -. K., Reis, J., Fritsch, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glia:+A+Neglected+Player+in+Non-invasive+Direct+Current+Brain+Stimulation.">Glia: A Neglected Player in Non-invasive Direct Current Brain Stimulation.</a> Front Cell Neurosci. 10, 188 (2016).</li><li>Takano, Y., Yokawa, T., Masuda, A., Niimi, J., Tanaka, S., Hironaka, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+rat+model+for+measuring+the+effectiveness+of+transcranial+direct+current+stimulation+using+fMRI.">A rat model for measuring the effectiveness of transcranial direct current stimulation using fMRI.</a> Neurosci Lett. 491 (1), 40-43 (2011).</li><li>Islam, N., Moriwaki, A., Hattori, Y., Hori, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anodal+polarization+induces+protein+kinase+C+gamma+(PKC+gamma)-like+immunoreactivity+in+the+rat+cerebral+cortex.">Anodal polarization induces protein kinase C gamma (PKC gamma)-like immunoreactivity in the rat cerebral cortex.</a> Neurosci Res. 21, 169-172 (1994).</li><li>Islam, N., Aftabuddin, M., Moriwaki, A., Hattori, Y., Hori, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increase+in+the+calcium+level+following+anodal+polarization+in+the+rat+brain.">Increase in the calcium level following anodal polarization in the rat brain.</a> Brain Res. 684 (2), 206-208 (1995).</li><li>Rohan, J. G., Carhuatanta, K. A., McInturf, S. M., Miklasevich, M. K., Jankord, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulating+Hippocampal+Plasticity+with+In+Vivo+Brain+Stimulation.">Modulating Hippocampal Plasticity with In Vivo Brain Stimulation.</a> J Neurosci. 35 (37), 12824-12832 (2015).</li><li>Wachter, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+direct+current+stimulation+induces+polarity-specific+changes+of+cortical+blood+perfusion+in+the+rat.">Transcranial direct current stimulation induces polarity-specific changes of cortical blood perfusion in the rat.</a> Exp Neurol. 227 (2), 322-327 (2011).</li><li>Koo, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=After-effects+of+anodal+transcranial+direct+current+stimulation+on+the+excitability+of+the+motor+cortex+in+rats.">After-effects of anodal transcranial direct current stimulation on the excitability of the motor cortex in rats.</a> Rest Neurol Neurosci. 34 (5), 859-868 (2016).</li><li>Liebetanz, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=After-effects+of+transcranial+direct+current+stimulation+(tDCS)+on+cortical+spreading+depression.">After-effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) on cortical spreading depression.</a> Neurosci Lett. 398 (1-2), 85-90 (2006).</li><li>Fregni, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+transcranial+direct+current+stimulation+coupled+with+repetitive+electrical+stimulation+on+cortical+spreading+depression.">Effects of transcranial direct current stimulation coupled with repetitive electrical stimulation on cortical spreading depression.</a> Exp Neurol. 204 (1), 462-466 (2007).</li><li>Cambiaghi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flash+visual+evoked+potentials+in+mice+can+be+modulated+by+transcranial+direct+current+stimulation.">Flash visual evoked potentials in mice can be modulated by transcranial direct current stimulation.</a> Neurosci. 185, 161-165 (2011).</li><li>Dockery, C. A., Liebetanz, D., Birbaumer, N., Malinowska, M., Wesierska, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cumulative+benefits+of+frontal+transcranial+direct+current+stimulation+on+visuospatial+working+memory+training+and+skill+learning+in+rats.">Cumulative benefits of frontal transcranial direct current stimulation on visuospatial working memory training and skill learning in rats.</a> Neurobiol Learn Mem. 96 (3), 452-460 (2011).</li><li>Faraji, J., Gomez-Palacio-Schjetnan, A., Luczak, A., Metz, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+the+silence:+Bilateral+somatosensory+stimulation+enhances+skilled+movement+quality+and+neural+density+in+intact+behaving+rats.">Beyond the silence: Bilateral somatosensory stimulation enhances skilled movement quality and neural density in intact behaving rats.</a> Behav Brain Res. 253, 78-89 (2013).</li><li>Pikhovych, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+Direct+Current+Stimulation+Modulates+Neurogenesis+and+Microglia+Activation+in+the+Mouse+Brain.">Transcranial Direct Current Stimulation Modulates Neurogenesis and Microglia Activation in the Mouse Brain.</a> Stem Cells In. , 1-10 (2016).</li><li>Rueger, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-session+transcranial+direct+current+stimulation+(tDCS)+elicits+inflammatory+and+regenerative+processes+in+the+rat+brain.">Multi-session transcranial direct current stimulation (tDCS) elicits inflammatory and regenerative processes in the rat brain.</a> PloS one. 7 (8), e43776 (2012).</li><li>Liebetanz, D., Koch, R., Mayenfels, S., K&#246;nig, F., Paulus, W., Nitsche, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+limits+of+cathodal+transcranial+direct+current+stimulation+in+rats.">Safety limits of cathodal transcranial direct current stimulation in rats.</a> Clinical Neurophysiol. 120 (6), 1161-1167 (2009).</li><li>Yoon, K. J., Oh, B. -. M., Kim, D. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+improvement+and+neuroplastic+effects+of+anodal+transcranial+direct+current+stimulation+(tDCS)+delivered+1+day+vs.+1+week+after+cerebral+ischemia+in+rats.">Functional improvement and neuroplastic effects of anodal transcranial direct current stimulation (tDCS) delivered 1 day vs. 1 week after cerebral ischemia in rats.</a> Brain Res. 1452, 61-72 (2012).</li><li>Spezia Adachi, L. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exogenously+induced+brain+activation+regulates+neuronal+activity+by+top-down+modulation:+conceptualized+model+for+electrical+brain+stimulation.">Exogenously induced brain activation regulates neuronal activity by top-down modulation: conceptualized model for electrical brain stimulation.</a> Exp Brain Res. 233 (5), 1377-1389 (2015).</li><li>Jackson, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+parameter+considerations+of+anodal+transcranial+Direct+Current+Stimulation+in+rats.">Safety parameter considerations of anodal transcranial Direct Current Stimulation in rats.</a> Brain, behavior, and immunity. , (2017).</li><li>Ordek, G., Groth, J. D., Sahin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+ketamine/xylazine+anesthesia+on+the+cerebral+and+cerebellar+cortical+activities+in+the+rat.">Differential effects of ketamine/xylazine anesthesia on the cerebral and cerebellar cortical activities in the rat.</a> J Neurophysiol. 109 (5), 1435-1443 (2013).</li><li>Sykes, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+in+Motor+Evoked+Potentials+Induced+in+Rats+by+Transcranial+Magnetic+Stimulation+under+Two+Separate+Anesthetics:+Implications+for+Plasticity+Studies.">Differences in Motor Evoked Potentials Induced in Rats by Transcranial Magnetic Stimulation under Two Separate Anesthetics: Implications for Plasticity Studies.</a> Front Neural Circ. 10, 80 (2016).</li><li>Zhang, D. X., Levy, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ketamine+blocks+the+induction+of+LTP+at+the+lateral+entorhinal+cortex-dentate+gyrus+synapses.">Ketamine blocks the induction of LTP at the lateral entorhinal cortex-dentate gyrus synapses.</a> Brain Res. 593 (1), 124-127 (1992).</li></ol>

저자는 공개 없다.

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?...

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.

<table><tbody><tr><td>Softasept N</td><td>B. Braun Melsungen AG,&lt;br/&gt; Melsungen, Deutschland</td><td>3887138</td><td>antiseptic agent</td></tr><tr><td>Ethanol 70 %</td><td>Carl Roth GmbH &amp;amp; Co. KG, Karlsruhe, Deutschland</td><td>T913.1</td><td></td></tr><tr><td>arched tip forceps</td><td>FST Fine science tools, Heidelberg, Deutschland</td><td>11071-10</td><td></td></tr><tr><td>Iris Forceps, 10cm, Straight, Serrated</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>15914</td><td></td></tr><tr><td>Scalpel Handle #3, 13cm</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>500236</td><td></td></tr><tr><td>Standard Scalpel Blade #10</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>500239</td><td></td></tr><tr><td>Zelletten cellulose swabs</td><td>Lohmann und Rauscher, Neuwied, Deutschland</td><td>13349</td><td>5 x 4 cm&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>AbbVie Deutschland GmbH &amp;amp; Co</td><td>N01AB06</td><td></td></tr><tr><td>Iris Scissors, 11.5cm, Straight</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>501758</td><td>small scissors</td></tr><tr><td>cotton swab/cotton buds</td><td>Carl Roth GmbH &amp;amp; Co. KG, Karlsruhe, Deutschland</td><td>EH12.1</td><td>Rotilabo</td></tr><tr><td>Kelly Hemostatic Forceps, 14cm, Straight</td><td>World Precision Instruments, Inc, Sarasota, FL, USA, Inc, Sarasota, FL, USA</td><td>501241</td><td>surgical clamp</td></tr><tr><td>electrode plate (platinum)</td><td>custom made</td><td>Wissenschaftliche Werkstatt Neurozentrum Uniklinik Freiburg, Deutschland</td><td>10x6 mm, 0.15 mm thickness</td></tr><tr><td>insulated copper strands (~1 mm diameter)</td><td>Reichelt elektronik GmbH &amp;amp; Co. KG, Sande, Germany</td><td>LITZE BL</td><td>electrode cable</td></tr><tr><td>Weller EC 2002 M soldering station</td><td>Weller Tools GmbH, Besigheim, Germany</td><td>EC2002M1D</td><td></td></tr><tr><td>Iso-Core EL 0,5 mm</td><td>FELDER GMBH L&amp;ouml;ttechnik, Oberhausen, Deutschland</td><td>20970510</td><td>lead free solder</td></tr><tr><td>MERSILENE Polyester Fiber Suture</td><td>Johnson &amp;amp; Johnson Medical GmbH, Ethicon Deutschland, Norderstedt, Germany</td><td>R871H</td><td>nonabsorbable braided suture, 4-0</td></tr><tr><td>Histoacryl</td><td>B. Braun Melsungen AG,&lt;br/&gt; Melsungen, Deutschland</td><td>9381104</td><td>cyanoacrylate</td></tr><tr><td>Ketamin 10%</td><td>Medistar GmbH, Germany</td><td>n/a</td><td>anesthetics</td></tr><tr><td>Rompun 2% (Xylazine)</td><td>Bayer GmbH, Germany</td><td>n/a</td><td>anesthetics</td></tr></tbody></table>

transcranial electrical brain stimulation in alert rodents

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.

신뢰할 수 있는 반복된 tES 경고 설치류에 대 한 설정의 기술된 구현 기계 실험, 복용량 응답 학문 또는 실험 행동 작업 등으로 쉽게 통합 수 있습니다. 날짜 하려면, (비 침 투) tES를 사용 하 여 동물 연구에서 데이터의 comparability 방해 실험실 사이 tES 자극 설정의 다양성에 의해과 자극 매개 변수 (예를 들어, 다양 한 전류 밀도에서 적용 차이 의해 엄청난 높은 수준 인...

Watch this Scientific Journal Video about Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents at JoVE.com

Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

경고 설치류에 Transcranial 전기 두뇌 자극

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.

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in ...

transcranial-electrical-brain-stimulation-in-alert-rodents

Research

JoVE Journal

Neuroscience

10.6K 조회수.  Albert-Ludwigs-University Freiburg. 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.

비디오: Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation to the Unilateral Hemisphere of Rat Brain

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, which is unlike the protocols used for human subjects. We report a successful application of rTMS to the unilateral hemisphere of rat brain. The rTMS was delivered with a low-frequency (1 Hz), high-frequency (20 Hz), or sham stimulation protocol to one side of the brain by using a small 25-mm figure-8 coil. We placed the center of the coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulated the coil 45&#176; to the ground to minimize a potential direct effect of rTMS on the contralateral cortex. We also used an in-house water cooling system to enable repetitive magnetic stimulation for more than 20 min, even at a 20-Hz stimulation frequency. Increases in the transcriptions of immediate early genes (Arc, Junb, and Egr2) were greater after rTMS than after sham stimulation. After 5 consecutive days of 20-min 1-Hz rTMS, bdnf mRNA expression was significantly higher in stimulated cortex than in contralateral side. The model presented herein will elucidate the molecular mechanisms of rTMS by allowing analysis of the inter-hemispheric difference in its effect.

We applied repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the unilateral hemisphere of rat brain, by placing a 25-mm figure-8 coil 1 cm lateral to the vertex on the biauricular line and angulating the coil by 45&#176;. An in-house water cooling system was used for rTMS for more than 20 min.

쥐 뇌의 일방적 인 북반구에 반복 경 두개 자기 자극

Previous rodent models of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) adopted whole-brain stimulation instead of unilateral hemispheric rTMS, ...

연구

행동분석학

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer scale. However, current methods mostly rely on tethered cable recordings or only use unidirectional systems, allowing either recording or stimulation of neural activity, but not at the same time or same target. Here, a new wireless, bidirectional device for simultaneous multichannel recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats is described. The system operates through a single portable head stage that both transmits recorded activity and can be targeted in real-time for brain stimulation using a telemetry-based multichannel software. The head stage is equipped with a preamplifier and a rechargeable battery, allowing stable long-term recordings or stimulation for up to 1 h. Importantly, the head stage is compact, weighs 12 g (including battery) and thus has minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire, making the method applicable to a broad set of behavioral tasks. Moreover, the method has the major advantage that the effect of brain stimulation on neural activity and behavior can be measured simultaneously, providing a tool to assess the causal relationships between specific brain activation patterns and behavior. This feature makes the method particularly valuable for the field of deep brain stimulation, allowing precise assessment, monitoring, and adjustment of stimulation parameters during long-term behavioral experiments. The applicability of the system has been validated using the inferior colliculus as a model structure.

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A wireless, bidirectional system for multi-channel neural recordings and stimulation in freely behaving rats is introduced. The system is light and compact, thus having minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire. Moreover, this bidirectional system provides a sophisticated tool to assess causal relationships between brain activation patterns and behavior.

무선, Vivo에서 녹음 하 고 자유롭게 행동 하는 쥐에서 신경 활동의 자극에 대 한 양방향 인터페이스

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for using blood oxygen level dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) to image rodents with simultaneous DBS. DBS fMRI presents a number of technical challenges, including accuracy of electrode implantation, MR artifacts created by the electrode, choice of anesthesia and paralytic to minimize any neuronal effects while simultaneously eliminating animal motion, and maintenance of physiological parameters, deviation from which can confound the BOLD signal.&#160;Our laboratory has developed a set of procedures that are capable of overcoming most of these possible issues. For electrical stimulation, a homemade tungsten bipolar microelectrode is used, inserted stereotactically at the stimulation site in the anesthetized subject. In preparation for imaging, rodents are fixed on a plastic headpiece and transferred to the magnet bore. For sedation and paralysis during scanning, a cocktail of dexmedetomidine and pancuronium is continuously infused, along with a minimal dose of isoflurane; this preparation minimizes the BOLD ceiling effect of volatile anesthetics. In this example experiment, stimulation of the subthalamic nucleus (STN) produces BOLD responses which are observed primarily in ipsilateral cortical regions, centered in motor cortex. Simultaneous DBS and fMRI allows the unambiguous modulation of neural circuits dependent on stimulation location and stimulation parameters, and permits observation of neuronal modulations free of regional bias. This technique may be used to explore the downstream effects of modulating neural circuitry at nearly any brain region, with implications for both experimental and clinical DBS.

This protocol describes a standard method for simultaneous functional magnetic resonance imaging and deep brain stimulation in the rodent. The combined use of these experimental tools allows for the exploration of global downstream activity in response to electrical stimulation at virtually any brain target.

설치류에 동시 fMRI를 깊은 뇌 자극

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

신경과학

Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, dystonia or tremor. DBS is based on the delivery of electrical stimuli to specific deep anatomic structures of the central nervous system. However, the mechanisms underlying the effect of DBS remain enigmatic. This has led to an interest in investigating the impact of DBS in animal models, especially in rats. As DBS is a long-term therapy, research should be focused on molecular-genetic changes of neural circuits that occur several weeks after DBS. Long-term DBS in rats is challenging because the rats move around in their cage, which causes problems in keeping in place the wire leading from the head of the animal to the stimulator. Furthermore, target structures for stimulation in the rat brain are small and therefore electrodes cannot easily be placed at the required position. Thus, a set-up for long-lasting stimulation of rats using platinum/iridium electrodes with an impedance of about 1 M&#937; was developed for this study. An electrode with these specifications allows for not only adequate stimulation but also recording of deep brain structures to identify the target area for DBS. In our set-up, an electrode with a plug for the wire was embedded in dental cement with four anchoring screws secured onto the skull. The wire from the plug to the stimulator was protected by a stainless-steel spring. A swivel was connected to the circuit to prevent the wire from becoming tangled. Overall, this stimulation set-up offers a high degree of free mobility for the rat and enables the head plug, as well as the wire connection between the plug and the stimulator, to retain long-lasting strength.

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.

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

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a closed-loop event-triggered manner. Although many studies are focusing on the possible benefits and side-effects of TES in healthy and pathologic brains, there are still many fundamental open questions regarding the mechanism of action of the stimulation. Therefore, there is a clear need for a robust and reproducible method to test the acute and the chronic effects of TES in rodents. TES can be combined with regular behavioral, electrophysiological, and imaging techniques to investigate neuronal networks in vivo. The implantation of transcranial stimulation electrodes does not impose extra constraints on the experimental design while it offers a versatile, flexible tool to manipulate brain activity. Here we provide a detailed, step-by-step protocol to fabricate and implant transcranial stimulation electrodes to influence brain activity in a temporally constrained manner for months.

This detailed protocol describes transcranial stimulation electrode placement on the temporal bone in order to investigate the short- and long-term effects of transcranial electrical stimulation in freely moving rats.

만성 Transcranial 전기 자극 및 쥐 Intracortical 녹음

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for several neuropsychiatric diseases. The biological effects of tDCS are not fully understood, which is in part explained due to the difficulty in obtaining human brain tissue. This protocol describes a tDCS mouse model that uses a chronically implanted electrode allowing the study of the long-lasting biological effects of tDCS. In this experimental model, tDCS changes the cortical gene expression and offers a prominent contribution to the understanding of the rationale for its therapeutic use.

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Mice

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a therapeutic technique proposed to treat psychiatric diseases. An animal model is essential for understanding the specific biological alterations evoked by tDCS. This protocol describes a tDCS mouse model that uses a chronically implanted electrode.

Transcranial 직류 자극 (tDCS) 마우스

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for ...

Establishment of Acute Pontine Infarction in Rats by Electrical Stimulation

Pontine infarction is the most common stroke subtype in the posterior circulation, while there lacks a rodent model mimicking pontine infarction. Provided here is a protocol for successfully establishing a rat model of acute pontine infarction. Rats weighing about 250 g are used, and a probe with an insulated sheath is injected into the pons using a stereotaxic apparatus. A lesion is produced by the electrical stimulation with a single pulse. The Longa score, Berderson score, and beam balance test are used to assess neurological deficits. Additionally, the adhesive-removal somatosensory test is used to determine sensorimotor function, and the limb placement test is used to evaluate proprioception. MRI scans are then used to assess the infarction in vivo, and TTC staining is used to confirm the infarction in vitro. Here, a successful infarction is identified that is located in the anterolateral basis of the rostral pons. In conclusion, a new method is described to establish an acute pontine infarction rat model.

Presented here is a protocol for establishing acute pontine infarction in a rat model via electrical stimulation with a single pulse.

전기 자극에 의한 쥐에 급성 폰틴 경색 의 설립

Pontine infarction is the most common stroke subtype in the posterior circulation, while there lacks a rodent model mimicking pontine infarction. Provided ...

Head Implants for the Neuroimaging of Awake, Head-Fixed Rats

Anesthetics, commonly used in preclinical and fundamental scientific research, have a depressive influence on the metabolic, neuronal, and vascular functions of the brain and can adversely influence neurophysiological results. The use of awake animals for research studies is advantageous but poses the major challenge of keeping the animals calm and stationary to minimize motion artifacts throughout data acquisition. Awake imaging in smaller-sized rodents (e.g., mice) is very common but remains scant in rats as rats are bigger, stronger, and have a greater tendency to oppose movement restraints and head fixation over the long durations required for imaging. A new model of neuroimaging of awake, head-fixed rats using customized hand-sewn slings, 3D-printed head implants, head caps, and a headframe is described. The results acquired following a single trial of single-whisker stimulation suggest an increase in the intensity of the evoked functional response. The acquisition of the evoked functional response from awake, head-fixed rats is faster than that from anesthetized rats, reliable, reproducible, and can be used for repeated longitudinal studies.

A detailed new procedure for functional imaging of awake, head-fixed rats is described.

깨어 있는 머리 고정 쥐의 신경 영상을 위한 머리 임플란트

Anesthetics, commonly used in preclinical and fundamental scientific research, have a depressive influence on the metabolic, neuronal, and vascular ...

저비용 EEG와 밀리미터 크기의 코일로 생쥐의 뇌 자극

Low-Cost Electroencephalographic Recording System Combined with a Millimeter-Sized Coil to Transcranially Stimulate the Mouse Brain In Vivo

A low-cost electroencephalographic (EEG) recording system is proposed here to drive transcranial magnetic stimulation (TMS) of the mouse brain in vivo, utilizing a millimeter-sized coil. Using conventional screw electrodes combined with a custom-made, flexible, multielectrode array substrate, multi-site recording can be carried out from the mouse brain. In addition, we explain how a millimeter-sized coil is produced using low-cost equipment usually found in laboratories. Practical procedures for fabricating the flexible multielectrode array substrate and the surgical implantation technique for screw electrodes are also presented, which are necessary to produce low-noise EEG signals. Although the methodology is useful for recording from the brain of any small animal, the present report focuses on electrode implementation in an anesthetized mouse skull. Furthermore, this method can be easily extended to an awake small animal that is connected with tethered cables via a common adapter and fixed with a TMS device to the head during recording.The present version of the EEG-TMS system, which can include a maximum of 32 EEG channels (a device with 16 channels is presented as an example with fewer channels) and one TMS channel device, is described. Additionally, typical results obtained by the application of the EEG-TMS system to anesthetized mice are briefly reported.

저자 스포트라이트: 생체 내에서 쥐 뇌를 경두개골로 자극하기 위해 밀리미터 크기의 코일과 결합된 저비용 뇌파 기록 시스템  

A low-cost electroencephalographic recording system combined with a millimeter-sized coil is proposed to drive transcranial magnetic stimulation of the mouse brain in vivo. Using conventional screw electrodes with a custom-made, flexible, multielectrode array substrate, multi-site recording can be carried out from the mouse brain in response to transcranial magnetic stimulation.

생체 내에서 마우스 뇌를 경두개로 자극하기 위해 밀리미터 크기의 코일과 결합된 저비용 뇌파 기록 시스템

A low-cost electroencephalographic (EEG) recording system is proposed here to drive transcranial magnetic stimulation (TMS) of the mouse brain in vivo, ...

Mapping Cerebral Blood Flow and Electrical Fields: Electrode Placement in Mice(대뇌 혈류와 전기장 매핑: 생쥐의 전극 배치)

Placement of Extracranial Stimulating Electrodes and Measurement of Cerebral Blood Flow and Intracranial Electrical Fields in Anesthetized Mice

The detection of cerebral blood flow (CBF) responses to various forms of neuronal activation is critical for understanding dynamic brain function and variations in the substrate supply to the brain. This paper describes a protocol for measuring CBF responses to transcranial alternating current stimulation (tACS). Dose-response curves are estimated both from the CBF change occurring with tACS (mA) and from the intracranial electric field (mV/mm). We estimate the intracranial electrical field based on the different amplitudes measured by glass microelectrodes within each side of the brain. In this paper, we describe the experimental setup, which involves using either bilateral laser Doppler (LD) probes or laser speckle imaging (LSI) to measure the CBF; as a result, this setup requires anesthesia for the electrode placement and stability. We present a correlation between the CBF response and the current as a function of age, showing a significantly larger response at higher currents (1.5 mA and 2.0 mA) in young control animals (12-14 weeks) compared to older animals (28-32 weeks) (p &lt; 0.005 difference). We also demonstrate a significant CBF response at electrical field strengths &lt;5 mV/mm, which is an important consideration for eventual human studies. These CBF responses are also strongly influenced by the use of anesthesia compared to awake animals, the respiration control (i.e., intubated vs. spontaneous breathing), systemic factors (i.e., CO2), and local conduction within the blood vessels, which is mediated by pericytes and endothelial cells. Likewise, more detailed imaging/recording techniques may limit the field size from the entire brain to only a small region. We describe the use of extracranial electrodes for applying tACS stimulation, including both homemade and commercial electrode designs for rodents, the concurrent measurement of the CBF and intracranial electrical field using bilateral glass DC recording electrodes, and the imaging approaches. We are currently applying these techniques to implement a closed-loop format for augmenting the CBF in animal models of Alzheimer's disease and stroke.

저자 스포트라이트: 알츠하이머 모델에서 대뇌 혈류를 개선하기 위한 자극 기반 접근법 

We describe a protocol for assessing dose-response curves for extracranial stimulation in terms of brain electrical field measurements and a relevant biomarker-cerebral blood flow. Since this protocol involves invasive electrode placement into the brain, general anesthesia is needed, with spontaneous breathing preferred rather than controlled respirations.

두개외 자극 전극의 배치 및 마취된 마우스의 대뇌 혈류 및 두개내 전기장 측정

The detection of cerebral blood flow (CBF) responses to various forms of neuronal activation is critical for understanding dynamic brain function and ...