Name: chronic transcranial electrical stimulation and intracortical recording in rats
Uploaded: 2018-05-11T13:00:00
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Diese Arbeit wurde unterstützt durch EU-RP7-ERC-2013-Starting Grant (No.337075), das "Momentum"-Programm von der ungarischen Akademie der Wissenschaften (LP2013-62) und der GINOP-2.3.2-15-2016-00018-Zuschuss. Wir danken Máté Kozák für die Stimulation zu dokumentieren und Aufnahme von Elektroden und Mihály Vöröslakos für die fruchtbaren Diskussionen während der Protokoll-Design.

Alle hier beschriebene Methoden sind nach den Richtlinien der Europäischen Gemeinschaften Rat (86/609 ECC) und für Animal Research bei Albert Szent-Györgyi medizinische und pharmazeutische Center der Universität von der Ethikkommission genehmigt worden Szeged (XIV/218/2016).
1. Herstellung der Elektroden Stimulation
<ol><li>Zu einer Stimulation Elektrode, schneiden sechs 10 cm lange Stücke von Miniatur-Anschluss Drähte entfernen 2 cm von der Verkleidung an einem Ende und 1 cm am andere...

<ol>
	<li>Ozen, S., 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+electric+stimulation+entrains+cortical+neuronal+populations+in+rats.">Transcranial electric stimulation entrains cortical neuronal populations in rats.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 30 (34), 11476-11485 (2010).</li><li>Ali, M. M., Sellers, K. K., Frohlich, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+alternating+current+stimulation+modulates+large-scale+cortical+network+activity+by+network+resonance.">Transcranial alternating current stimulation modulates large-scale cortical network activity by network resonance.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 33 (27), 11262-11275 (2013).</li><li>Helfrich, R. 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=Entrainment+of+brain+oscillations+by+transcranial+alternating+current+stimulation.">Entrainment of brain oscillations by transcranial alternating current stimulation.</a> Current biology : CB. 24 (3), 333-339 (2014).</li><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=Transcranial+direct+current+stimulation+for+major+depression:+a+general+system+for+quantifying+transcranial+electrotherapy+dosage.">Transcranial direct current stimulation for major depression: a general system for quantifying transcranial electrotherapy dosage.</a> Current treatment options in neurology. 10 (5), 377-385 (2008).</li><li>Lefaucheur, J. 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=Evidence-based+guidelines+on+the+therapeutic+use+of+transcranial+direct+current+stimulation+(tDCS).">Evidence-based guidelines on the therapeutic use of transcranial direct current stimulation (tDCS).</a> Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 128 (1), 56-92 (2017).</li><li>Kuo, M. F., 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=Effects+of+transcranial+electrical+stimulation+on+cognition.">Effects of transcranial electrical stimulation on cognition.</a> Clinical EEG and neuroscience. 43 (3), 192-199 (2012).</li><li>Sandrini, M., Fertonani, A., Cohen, L. G., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double+dissociation+of+working+memory+load+effects+induced+by+bilateral+parietal+modulation.">Double dissociation of working memory load effects induced by bilateral parietal modulation.</a> Neuropsychologia. 50 (3), 396-402 (2012).</li><li>Berenyi, A., Belluscio, M., Mao, D., Buzsaki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Closed-loop+control+of+epilepsy+by+transcranial+electrical+stimulation.">Closed-loop control of epilepsy by transcranial electrical stimulation.</a> Science. 337 (6095), 735-737 (2012).</li><li>Kozak, G., Berenyi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sustained+efficacy+of+closed+loop+electrical+stimulation+for+long-term+treatment+of+absence+epilepsy+in+rats.">Sustained efficacy of closed loop electrical stimulation for long-term treatment of absence epilepsy in rats.</a> Scientific reports. 7 (1), 6300 (2017).</li><li>Fertonani, A., Ferrari, C., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+do+you+feel+if+I+apply+transcranial+electric+stimulation?+Safety,+sensations+and+secondary+induced+effects.">What do you feel if I apply transcranial electric stimulation? Safety, sensations and secondary induced effects.</a> Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 126 (11), 2181-2188 (2015).</li><li>Marshall, L., Binder, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+transcranial+oscillatory+stimulation+to+research+on+neural+networks:+an+emphasis+on+hippocampo-neocortical+rhythms.">Contribution of transcranial oscillatory stimulation to research on neural networks: an emphasis on hippocampo-neocortical rhythms.</a> Frontiers in human neuroscience. 7, 614 (2013).</li><li>Reato, D., Rahman, A., 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=Effects+of+weak+transcranial+alternating+current+stimulation+on+brain+activity-a+review+of+known+mechanisms+from+animal+studies.">Effects of weak transcranial alternating current stimulation on brain activity-a review of known mechanisms from animal studies.</a> Frontiers in human neuroscience. 7, 687 (2013).</li><li>Thut, G., Miniussi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+insights+into+rhythmic+brain+activity+from+TMS-EEG+studies.">New insights into rhythmic brain activity from TMS-EEG studies.</a> Trends in cognitive sciences. 13 (4), 182-189 (2009).</li><li>Gage, G. J., 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=Surgical+implantation+of+chronic+neural+electrodes+for+recording+single+unit+activity+and+electrocorticographic+signals.">Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (60), (2012).</li><li>Vandecasteele, 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=Large-scale+recording+of+neurons+by+movable+silicon+probes+in+behaving+rodents.">Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (61), e3568 (2012).</li><li>Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Dudek, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+Continuous+EEG+Monitoring+in+Small+Rodent+Models+of+Human+Disease+Using+the+Epoch+Wireless+Transmitter+System.">Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (101), e52554 (2015).</li><li>Ung, K., Arenkiel, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber-optic+implantation+for+chronic+optogenetic+stimulation+of+brain+tissue.">Fiber-optic implantation for chronic optogenetic stimulation of brain tissue.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (68), e50004 (2012).</li><li>Mostany, R., Portera-Cailliau, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+craniotomy+surgery+procedure+for+chronic+brain+imaging.">A craniotomy surgery procedure for chronic brain imaging.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (12), (2008).</li></ol>

Der wichtigste Schritt dieses Protokolls ist das Verkleben von der Elektrode-Paket auf der Knochenoberfläche. Bei unsachgemäßer Abdichtung, entsteht eine Lücke zwischen den Elektroden und den Knochen, und sekundäre Narbengewebe kann wachsen in diese Lücke, die die Qualität der Stimulation verringert. Die Knochenoberfläche muss komplett trocken sein, während der Schritte auf das Paket kleben und bei Instabilität der Elektroden zu erleben, muss es entfernt und ersetzt mit einem neuen Paket um die besten Ergebniss...

Transkraniellen Elektrostimulation (TES) ist eine wertvolle methodische Aktivität des Gehirns in eine zeitlich beschränkte Weise beeinflussen. Je nach Größe und Platzierung der Elektroden Stimulation, TES beeinträchtigen großes Gehirn Volumen und mitzureißen neuronale Populationen diffus1,2,3. Transkranielle Gleichstrom Stimulation ist für die Behandlung von schweren depressiven Störungen4,5, und viele Studien zu konzentrieren auf die kognitive Effekte der transkraniellen Stimulation in Menschen6 zeigen bereits medizinisch anerkannt. , 7. Darüber hinaus viel versprechende Ergebnisse wurden bei der Kontrolle der epileptische Anfälle8,9der Potenziale der TES gemeldet.
Trotz intensiver Forschung gibt es noch viele offene Fragen hinsichtlich der genaue Mechanismus der Action, mögliche Nebenwirkungen und das langfristige Resultat der Anwendung dieser Methode10,11,12. Daher ist es von entscheidender Bedeutung für eine stabile und reproduzierbare Protokoll, die Auswirkungen des TES in Tiermodellen zu untersuchen haben. Angesichts der Tatsache, dass viele Erkrankungen (z.B.Depressionen, Epilepsie und Schizophrenie) nur ausgiebig werden wach Tiere untersucht können und die Natur von diesen Erkrankungen erfordern in der Regel langfristige Behandlung, bieten wir ein Protokoll für chronische Implantation von Elektroden Transkranielle bei Ratten. Die hier vorgestellte Methode eignet sich für Verhaltensstudien oder kombinierbar mit Implantation von Elektroden Aufnahme (d.h., Kabel, Silikon-Sonden, Juxtacellular Elektroden) oder chronische kranialen Windows für elektrophysiologische Experimente und bildgebenden Verfahren, beziehungsweise. Abhängig von den experimentellen Design kann das Timing der Stimuli zufällige oder ereignisgesteuerte spezifischen Verhaltens Hinweise oder die elektrophysiologischen Markenzeichen von bestimmten Gehirn Staaten (Anfälle, Theta-Schwingungen)8, 11 , 13.
Es ist wichtig zu erwähnen, dass im Gegensatz zu den derzeit verwendeten menschlichen Ansatz, der Verkörperung der Elektroden auf der Haut verwendet werden, hier eine Methode zeigen wir, die subkutane Implantation rechts über die Oberfläche des Schläfenbeins, da Ratten kaum beschäftigt tolerieren Sie nichts auf ihrer Haut, die leicht zu erreichen mit ihren Pfoten gelegt.
Nach den Grundsätzen der Ersatz, Reduktion und Raffinesse, aufgrund der chronischen Natur der Implantation hilft diese Methode zur Reduzierung der Anzahl der Tiere, da jedes Tier in verschiedenen experimentellen Bedingungen monatelang, erlaubt die Verwendung eingestellt werden kann weniger Tiere zu verschiedenen Hypothesen zu testen.
In der vorliegenden Studie wir bieten eine ausführliche, schrittweise Protokoll Transkranielle Stimulation Elektrode Herstellung (Abbildung 1A-B) und zeigen die chronische Implantation diese Elektroden über die zeitliche Knochen ein sechs-Monat-alten männliche Long-Evans-Ratte.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Cyanoacrylate liquid</td>
			<td>Henkel</td>
			<td>Loctite 401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyanoacrylate gel</td>
			<td>Henkel</td>
			<td>Loctite 454</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wire for stimulation electrodes</td>
			<td>Phoenix Wire Inc.</td>
			<td>36744MHW - PTFE Microminiature Hook-Up Wire</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Board spacer</td>
			<td>E-tec Interconnect</td>
			<td>SP1-020-S378/01-55</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connector</td>
			<td>E-tec Interconnect</td>
			<td>P2510I-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tape packaging for stimulation electrodes</td>
			<td>Nexperia</td>
			<td>74HC1G00GW</td>
			<td>Tape packaging of any integrated circuit with SOT-353 case can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grip Cement Industrial Grade</td>
			<td>Caulk Dentsply</td>
			<td>675571 (powder) 675572 (solvent)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electroconductive gel</td>
			<td>Rextra</td>
			<td>ECG Gel</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recording electrode wire</td>
			<td>California Fine Wire Co.</td>
			<td>.002 (50 micron) Tungsten 99.95% (CFW Material #: 100-211), HMl-Natural, cut to 3.0 inch pieces, Round, Cut length piece wire</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrafine scissors</td>
			<td>Hammacher Instrumente</td>
			<td>Stainless HSB 544-09</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel tube</td>
			<td>Vita Needle Company</td>
			<td>29 RW, 304SS Tubing, T.I.G. Welded and Plug</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High speed rotary saw</td>
			<td>Dremel</td>
			<td>Model # 395</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary saw holder</td>
			<td>Dremel</td>
			<td>Model # 220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary saw cut-off wheel</td>
			<td>Dremel</td>
			<td>Model # 409</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ocular sticks</td>
			<td>Lohmann-Rauscher</td>
			<td>Pro-ophta Ocular Sticks</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wet disinfectant</td>
			<td>Egis</td>
			<td>Betadine</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dry disinfectant</td>
			<td>Wagner Pharma</td>
			<td>Reseptyl-urea</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drilling machine</td>
			<td>NSK-Nakanishi United Kingdom</td>
			<td>Vmax35RV Pack</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anchoring screws</td>
			<td>Antrin Miniature Specialties, Inc.</td>
			<td>000-120x1/16 SL BIND MS SS</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

chronic transcranial electrical stimulation and intracortical recording in rats

Transkraniellen Elektrostimulation (VES) ist ein kraftvoll und relativ einfache Ansatz, diffus Aktivität des Gehirns nach dem Zufallsprinzip oder in einer geschlossenen ereignisgesteuerte Weise beeinflussen. Obwohl viele Studien über mögliche nutzen und Nebenwirkungen von TES in gesunden und pathologischen Gehirn konzentriert sind, gibt es noch viele grundlegende Fragen bezüglich der Wirkmechanismus der Stimulation. Deshalb gibt es ein klares muss für eine stabile und reproduzierbare Methode zu testen, die akute und chronische Effekte des TES bei Nagetieren. TES kombinierbar mit regelmäßigen Verhaltensstörungen, elektrophysiologische und bildgebende Techniken, neuronale Netze in Vivozu untersuchen. Die Implantation von Elektroden Transkranielle Stimulation erlegt nicht zusätzliche Beschränkungen für das experimentelle Design auf und eine vielseitige, flexible Tool bietet, um Aktivität des Gehirns zu manipulieren. Hier bieten wir Ihnen eine ausführliche, schrittweise Protokoll zu fabrizieren und Implantat Transkranielle Stimulation Elektroden Hirnaktivität monatelang in einer zeitlich beschränkten Weise zu beeinflussen.

Die Implantation von Elektroden chronische Stimulation (Abbildung 1 b) kombinierbar mit zusätzlicher Implantation von Elektroden (Abbildung 1-D) aufnehmen. Diese Einstellungen eignen sich zur Anforderungs-Aufnahme und Stimulation Systeme mit spezifischen Hirnaktivitäten stören bilden. Hier präsentieren wir repräsentative Ergebnisse einer geschlossenen Epilepsie-Erkennung und Interventionssystem, angewendet a...

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Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Dieses ausführliche Protokoll beschreibt Transkranielle Stimulation Elektrode Platzierung auf dem Felsenbein um die kurz- und langfristigen Auswirkungen der transkraniellen Elektrostimulation im frei beweglichen Ratten zu untersuchen.

Chronische Transkraniellen Elektrostimulation und Intracortical Aufnahme bei Ratten

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

Die Kombination TMS und fMRT dem Standard-Modus Netzwerk Untersuchen

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

Forschung

Neurowissenschaften

Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation

Electrode Positionierung und Montage in Transkranielle Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that has been intensively investigated in the past decade as this method offers a ...

Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation

Beurteilung der neuromuskulären Funktion Mit Perkutane elektrische Nervenstimulation

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, ...

Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats

Gleichzeitige Aufnahme von Elektroretinographie und visuell evozierten Potentialen in narkotisierten Ratten

The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the ...

Effects of Transcranial Alternating Current Stimulation on the Primary Motor Cortex by Online Combined Approach with Transcranial Magnetic Stimulation

Effekte der transkraniellen Wechselstrom Stimulation auf Primärbewegungsrinde durch Online-kombinierter Ansatz mit Transcranial magnetische Anregung

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific ...

Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

Transkranielle elektrische Hirnstimulation in Alert Nagetiere

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

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Kombinierte Transcranial magnetische Anregung und Elektroenzephalographie des dorsolateralen präfrontalen Kortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Mice

Transkranielle Gleichstrom Stimulation (tDCS) bei Mäusen

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

Einrichtung eines akuten Pontininfarkts bei Ratten durch elektrische Stimulation

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

Preparation of Peripheral Nerve Stimulation Electrodes for Chronic Implantation in Rats

Vorbereitung von peripheren Nervenstimulationselektroden für die chronische Implantation bei Ratten

Peripheral nerve cuff electrodes have long been used in the neurosciences and related fields for stimulation of, for example, vagus or sciatic nerves. ...