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Descrevemos um protocolo para avaliação de curvas dose-resposta para estimulação extracraniana em termos de medidas de campo elétrico cerebral e um biomarcador relevante de fluxo sanguíneo cerebral. Como esse protocolo envolve a colocação invasiva de eletrodos no cérebro, a anestesia geral é necessária, com respiração espontânea preferida em vez de respiração controlada.
A detecção de respostas do fluxo sanguíneo cerebral (FSC) a várias formas de ativação neuronal é crítica para a compreensão da função cerebral dinâmica e das variações no fornecimento de substrato para o cérebro. Este trabalho descreve um protocolo para medir as respostas do FSC à estimulação transcraniana por corrente alternada (tACS). As curvas dose-resposta são estimadas tanto a partir da alteração do FSC ocorrida com a tACS (mA) quanto do campo elétrico intracraniano (mV/mm). Estimamos o campo elétrico intracraniano com base nas diferentes amplitudes medidas por microeletrodos de vidro dentro de cada lado do cérebro. Neste trabalho, descrevemos o arranjo experimental, que envolve o uso de sondas bilaterais com laser Doppler (LD) ou laser speckle imaging (LSI) para medir o FSC; Como resultado, essa configuração requer anestesia para a colocação e estabilidade do eletrodo. Apresentamos uma correlação entre a resposta do FSC e a corrente em função da idade, mostrando uma resposta significativamente maior em correntes mais altas (1,5 mA e 2,0 mA) em animais controles jovens (12-14 semanas) em comparação com animais mais velhos (28-32 semanas) (p < diferença de 0,005). Também demonstramos uma resposta significativa do FSC em intensidades de campo elétrico <5 mV/mm, o que é uma consideração importante para estudos em humanos eventuais. Essas respostas do FSC também são fortemente influenciadas pelo uso de anestesia em comparação com animais acordados, pelo controle da respiração (i.e., respiração intubada vs. espontânea), fatores sistêmicos (i.e., CO2) e condução local dentro dos vasos sanguíneos, que é mediada por pericitos e células endoteliais. Da mesma forma, técnicas de imagem/gravação mais detalhadas podem limitar o tamanho do campo de todo o cérebro a apenas uma pequena região. Descrevemos o uso de eletrodos extracranianos para a aplicação da estimulação tACS, incluindo desenhos de eletrodos caseiros e comerciais para roedores, a medição concomitante do FSC e do campo elétrico intracraniano usando eletrodos de gravação DC de vidro bilateral e as abordagens de imagem. Atualmente, estamos aplicando essas técnicas para implementar um formato de circuito fechado para aumentar a FBC em modelos animais de doença de Alzheimer e acidente vascular cerebral.
A estimulação elétrica transcraniana (tES; com estimulação por onda senoidal, tACS) é uma abordagem comum, externa e não invasiva da neuromodulação cerebral 1,2. Previamente, levantamos a hipótese de que, em determinadas doses, a tES (e particularmente a tACS) poderia aumentar o fluxo sanguíneo cerebral (FSC) nas regiões cerebraissubjacentes 3. Além disso, pode existir uma relação dose-resposta entre a corrente externa aplicada ou o campo elétrico intracraniano e as respostas resultantes do FSC. No entanto, a maioria dos protocolos de estimulação clínica tem focado em um nível máximo de....
Todos os procedimentos com animais foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Duke University ou pela autoridade local equivalente que regulamenta pesquisas envolvendo animais. Consulte a Tabela de Materiais para obter detalhes sobre todos os materiais, instrumentos e equipamentos utilizados neste protocolo.
1. Preparação do instrumento
Resultados representativos são mostrados na Figura 4, Figura 5 e Figura 6. A Figura 4 mostra um exemplo dos quatro canais com os dois eletrodos de registro intracraniano nos canais superiores e as respostas do FSC nos canais inferiores. A tACS é simétrica em todo o crânio, mas geralmente a resposta do campo intracraniano é ligeiramente assimétrica para as correntes AC aplicadas, com um lado aprese.......
Este protocolo concentra-se na medida in vivo e anestesiada da resposta do FSC como um biomarcador para estimar a resposta cerebral à tES14. Biomarcadores de longo prazo da resposta à tES incluem efeitos histológicos do tratamento, como a prevenção ou alterações na formação de placa amiloide (isto é, com estimulação gama a 40 Hz em vários modelos de DA)16,17,18,19,<.......
Os autores declaram não haver conflitos de interesse.
Este estudo foi apoiado pelos seguintes subsídios (para D.A.T.): NIA RO1 AG074999, NIA R21AG051103, VA I21RX002223 e VA I21 BX003023.
....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 |
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