מיקום אלקטרודות מעוררות חוץ-גולגולתיות ומדידת זרימת דם מוחית ושדות חשמליים תוך גולגולתיים בעכברים מורדמים

Summary

אנו מתארים פרוטוקול להערכת עקומות מנה-תגובה לגירוי חוץ-גולגולתי במונחים של מדידות שדה חשמלי במוח וזרימת דם רלוונטית של סמן ביולוגי-מוחי. מכיוון שפרוטוקול זה כולל החדרת אלקטרודות פולשניות למוח, יש צורך בהרדמה כללית, כאשר נשימה ספונטנית עדיפה על פני נשימה מבוקרת.

Abstract

זיהוי תגובות זרימת דם מוחיות (CBF) לצורות שונות של הפעלה עצבית הוא קריטי להבנת תפקוד המוח הדינמי ושינויים באספקת המצע למוח. מאמר זה מתאר פרוטוקול למדידת תגובות CBF לגירוי זרם חילופין תוך גולגולתי (tACS). עקומות מנה-תגובה מוערכות הן משינוי CBF המתרחש עם tACS (mA) והן מהשדה החשמלי התוך גולגולתי (mV/mm). אנו מעריכים את השדה החשמלי התוך-גולגולתי בהתבסס על המשרעות השונות שנמדדו על-ידי מיקרואלקטרודות זכוכית בכל צד של המוח. במאמר זה, אנו מתארים את מערך הניסוי, הכולל שימוש בבדיקות דופלר לייזר דו-צדדיות (LD) או בדימות כתמי לייזר (LSI) כדי למדוד את CBF; כתוצאה מכך, מערך זה דורש הרדמה לצורך מיקום האלקטרודה ויציבותה. אנו מציגים מתאם בין תגובת CBF לבין הזרם כפונקציה של גיל, ומראים תגובה גדולה משמעותית בזרמים גבוהים יותר (1.5 mA ו- 2.0 mA) בחיות ביקורת צעירות (12-14 שבועות) בהשוואה לחיות מבוגרות יותר (28-32 שבועות) (p < 0.005 הפרש). אנו גם מדגימים תגובת CBF משמעותית בעוצמות שדה חשמלי <5 mV/mm, המהווה שיקול חשוב במחקרים בבני אדם בסופו של דבר. תגובות CBF אלה מושפעות מאוד גם משימוש בהרדמה בהשוואה לבעלי חיים ערים, מבקרת הנשימה (כלומר, נשימה אינטובטית לעומת נשימה ספונטנית), גורמים סיסטמיים (כלומר,_CO2) והולכה מקומית בתוך כלי הדם, המתווכת על ידי פריציטים ותאי אנדותל. באופן דומה, טכניקות הדמיה/הקלטה מפורטות יותר עשויות להגביל את גודל השדה מהמוח כולו לאזור קטן בלבד. אנו מתארים את השימוש באלקטרודות חוץ-גולגולתיות ליישום גירוי tACS, כולל עיצובי אלקטרודות ביתיות ומסחריות עבור מכרסמים, המדידה המקבילה של CBF והשדה החשמלי התוך גולגולתי באמצעות אלקטרודות הקלטה DC מזכוכית דו-צדדית, וגישות ההדמיה. אנו מיישמים כיום טכניקות אלה כדי ליישם פורמט לולאה סגורה להגדלת CBF במודלים של בעלי חיים של מחלת אלצהיימר ושבץ.

Introduction

גירוי חשמלי תוך גולגולתי (tES; עם גירוי גל סינוס, tACS) היא גישה נפוצה, חיצונית ולא פולשנית לנוירומודולציה^{מוחית 1,2}. בעבר, שיערנו כי במינונים מסוימים, tES (ובמיוחד tACS) עשוי להגביר את זרימת הדם במוח (CBF) באזורי המוח הבסיסיים³. יתר על כן, קשר מנה-תגובה עשוי להתקיים בין הזרם החיצוני המופעל או השדה החשמלי תוך גולגולתי לבין תגובות CBF הנובעות מכך. עם זאת, רוב פרוטוקולי הגירוי הקליניים התמקדו ברמת גירוי מקסימלית נוחה של העור (כלומר, ~ 2 mA) לפרקי זמן מתוכננים (כלומר, 30-45 דקות) כפרוטוקול טיפול ^4,5. במכרסמים ניתן להשתמש באלקטרודות ....

Protocol

כל הנהלים בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת דיוק או הרשות המקומית המקבילה המסדירה מחקרים בבעלי חיים. עיין בטבלת החומרים לקבלת פרטים על כל החומרים, המכשירים והציוד המשמשים בפרוטוקול זה.

1. הכנת מכשירים

1. ודאו ש?.......

Discussion

פרוטוקול זה מתמקד במדידה in vivo, מורדמת, של תגובת CBF כסמן ביולוגי להערכת תגובת המוח ל-tES¹⁴. סמנים ביולוגיים ארוכי טווח של תגובת tES כוללים השפעות טיפול היסטולוגיות, כגון מניעה או שינויים בהיווצרות רובד העמילואיד (כלומר, עם גירוי גמא ב -40 הרץ במספר מודלים של אלצהיימר)^16,17.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Alcohol pads	HenryShein	112-6131
Baby mineral oil	Johnson & Johnson
BD 1 mL syringe	Becton Dikinson	REF 305699
C3 Flat Surface Electrodes	Neuronexus
C57BI mice			from NIH colonies
Copper skull electrods	In house preparation
Digidata 1440, Clampex	Axon Instruments
Dumont #5 forceps	FST	#5
Dumont #7 forceps curved	Dumont	RS-5047
Eye ointment	Major	LubiFresh P.M. NDC-0904-6488-38
Flaming/Brown micropipette puller	Sutter instrument Co.	Model P-87
Forceps 11.5 cm slight curve  serrated	Roboz	RS-8254
Intramedic needle 23 G	Becton Dikinson	REF 427565
KCl 1 M	In house preparation
Laser Doppler Probes	Moor Instruments	0.46 mm laser doppler probes
Laser Speckle Imaging Device	RWD	RFLSI-ZW
Micro curette 13 cm	FST	10080-05
Micro Dissecting Scissors, 11.5 cm	Roboz	RS-5914
Mouse anesthesia fixation	Stoelting
Neuroconn-DS	Neurocare	DC-Stimulator Plus
PhysioSuite Monitoring	Kent Scientific
Q-tips	Fisherbrand	22363167
Saline 0.9% NaCl solution	Baxter	281322
Sensicam QE	PCO Instruments
Software	Axon Instruments Clampex
Surgical glue	Covetrus	31477
Surgical tape	3M Transpore	T9784