Name: an invasive method for the activation of the mouse dentate gyrus by high-frequency stimulation
Uploaded: 2018-06-02T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Invasive Method for the Activation of the Mouse Dentate Gyrus by High-frequency Stimulation at JoVE.com

נתמך על ידי קרן מדעי הטבע הלאומית של סין מענקים 31522029, 31770929 ו- 31371149 (כדי Haitao Wu), תוכנית 973 (2014CB542203) מתוכנית פיתוח המפתח המדינה למחקר בסיסי של סין (כדי Haitao Wu), גרנט Z161100000216154 מ בייג'ינג העירוני למדע וטכנולוגיה (כדי Haitao Wu). המחברים תודה לכל חברי המעבדה Haitao וו שלהם עידוד ודיונים. המחברים הם מאוד אסירת תודה ליו Zhenwei לעזרתו עם באגים המנגנון.

בעלי חיים בצרות בעקבות ההנחיות המוסדי של בייג'ינג המכון של יסוד מדעי הרפואה (בייג'ינג, סין), תקנות ממשלתיות הסינית על טיפוח ועל שימוש של חיות מעבדה. העכברים (26, זכר למבוגרים ~ 30 g) היו שוכנו, נשמרים בטמפרטורה קבועה של 23 ° C, עם מים ומזון ad libitum, תחת 12-h אור/12-h כהה מחזור (אורות ב- 7:00 בבוקר). כל ההל?...

<ol>
	<li>Perlmutter, J. S., Mink, 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=Deep+brain+stimulation.">Deep brain stimulation.</a> Annual Review of Neuroscience. 29, 229-257 (2006).</li><li>Lozano, A. M., Lipsman, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+and+regulating+dysfunctional+circuits+using+deep+brain+stimulation.">Probing and regulating dysfunctional circuits using deep brain stimulation.</a> Neuron. 77 (3), 406-424 (2013).</li><li>Kohl, 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=Deep+brain+stimulation+for+treatment-refractory+obsessive+compulsive+disorder:+a+systematic+review.">Deep brain stimulation for treatment-refractory obsessive compulsive disorder: a systematic review.</a> BMC Psychiatry. 14, 214 (2014).</li><li>Schlaepfer, T. E., Bewernick, B. H., Kayser, S., Madler, B., Coenen, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+effects+of+deep+brain+stimulation+for+treatment-resistant+major+depression.">Rapid effects of deep brain stimulation for treatment-resistant major depression.</a> Biological Psychiatry. 73 (12), 1204-1212 (2013).</li><li>Fisher, 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=Electrical+stimulation+of+the+anterior+nucleus+of+thalamus+for+treatment+of+refractory+epilepsy.">Electrical stimulation of the anterior nucleus of thalamus for treatment of refractory epilepsy.</a> Epilepsia. 51 (5), 899-908 (2010).</li><li>Greenberg, B. 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=Deep+brain+stimulation+of+the+ventral+internal+capsule/ventral+striatum+for+obsessive-compulsive+disorder:+worldwide+experience.">Deep brain stimulation of the ventral internal capsule/ventral striatum for obsessive-compulsive disorder: worldwide experience.</a> Molecular Psychiatry. 15 (1), 64-79 (2010).</li><li>Kalia, S. K., Sankar, T., Lozano, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+for+Parkinson's+disease+and+other+movement+disorders.">Deep brain stimulation for Parkinson's disease and other movement disorders.</a> Current Opinion in Neurology. 26 (4), 374-380 (2013).</li><li>Garcia, L., D'Alessandro, G., Bioulac, B., Hammond, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-frequency+stimulation+in+Parkinson's+disease:+more+or+less.">High-frequency stimulation in Parkinson's disease: more or less.</a> Trends in Neurosciences. 28 (4), 209-216 (2005).</li><li>Guercio, L. A., Schmidt, H. D., Pierce, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+of+the+nucleus+accumbens+shell+attenuates+cue-induced+reinstatement+of+both+cocaine+and+sucrose+seeking+in+rats.">Deep brain stimulation of the nucleus accumbens shell attenuates cue-induced reinstatement of both cocaine and sucrose seeking in rats.</a> Behavioural Brain Research. 281, 125-130 (2015).</li><li>Bossert, J. M., Marchant, N. J., Calu, D. J., Shaham, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+reinstatement+model+of+drug+relapse:+recent+neurobiological+findings,+emerging+research+topics,+and+translational+research.">The reinstatement model of drug relapse: recent neurobiological findings, emerging research topics, and translational research.</a> Psychopharmacology (Berlin). 229 (3), 453-476 (2013).</li><li>Grubert, C., 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=Neuropsychological+safety+of+nucleus+accumbens+deep+brain+stimulation+for+major+depression:+effects+of+12-month+stimulation.">Neuropsychological safety of nucleus accumbens deep brain stimulation for major depression: effects of 12-month stimulation.</a> The World Journal of Biological Psychiatry. 12 (7), 516-527 (2011).</li><li>Lyons, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation:+current+and+future+clinical+applications.">Deep brain stimulation: current and future clinical applications.</a> Mayo Clinic Proceedings. 86 (7), 662-672 (2011).</li><li>McIntyre, C. C., Hahn, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Network+perspectives+on+the+mechanisms+of+deep+brain+stimulation.">Network perspectives on the mechanisms of deep brain stimulation.</a> Neurobiology of Disease. 38 (3), 329-337 (2010).</li><li>Kringelbach, M. L., Green, A. L., Owen, S. L., Schweder, P. M., Aziz, T. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sing+the+mind+electric+-+principles+of+deep+brain+stimulation.">Sing the mind electric - principles of deep brain stimulation.</a> European Journal of Neuroscience. 32 (7), 1070-1079 (2010).</li><li>Toda, H., Hamani, C., Fawcett, A. P., Hutchison, W. D., Lozano, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+regulation+of+adult+rodent+hippocampal+neurogenesis+by+deep+brain+stimulation.">The regulation of adult rodent hippocampal neurogenesis by deep brain stimulation.</a> Journal of Neurosurgery. 108 (1), 132-138 (2008).</li><li>Selvakumar, T., Alavian, K. N., Tierney, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+gene+expression+changes+in+the+rat+hippocampus+after+deep+brain+stimulation+of+the+anterior+thalamic+nucleus.">Analysis of gene expression changes in the rat hippocampus after deep brain stimulation of the anterior thalamic nucleus.</a> Journal of Visualized Experiments. (97), e52457 (2015).</li><li>Hattiangady, B., Shetty, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implications+of+decreased+hippocampal+neurogenesis+in+chronic+temporal+lobe+epilepsy.">Implications of decreased hippocampal neurogenesis in chronic temporal lobe epilepsy.</a> Epilepsia. 49, 26-41 (2008).</li><li>Hattiangady, B., Rao, M. S., Shetty, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+temporal+lobe+epilepsy+is+associated+with+severely+declined+dentate+neurogenesis+in+the+adult+hippocampus.">Chronic temporal lobe epilepsy is associated with severely declined dentate neurogenesis in the adult hippocampus.</a> Neurobiology of Disease. 17 (3), 473-490 (2004).</li><li>Madsen, T. 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=Increased+neurogenesis+in+a+model+of+electroconvulsive+therapy.">Increased neurogenesis in a model of electroconvulsive therapy.</a> Biological Psychiatry. 47 (12), 1043-1049 (2000).</li><li>Feldman, L. A., Shapiro, M. L., Nalbantoglu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel,+rapidly+acquired+and+persistent+spatial+memory+task+that+induces+immediate+early+gene+expression.">A novel, rapidly acquired and persistent spatial memory task that induces immediate early gene expression.</a> Behavioral and Brain Functions. 6, 35 (2010).</li><li>Feng, 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=Notch1+deficiency+in+postnatal+neural+progenitor+cells+in+the+dentate+gyrus+leads+to+emotional+and+cognitive+impairment.">Notch1 deficiency in postnatal neural progenitor cells in the dentate gyrus leads to emotional and cognitive impairment.</a> The FASEB Journal. 31 (10), 4347-4358 (2017).</li><li>Alberi, L., 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=Activity-induced+Notch+signaling+in+neurons+requires+Arc/Arg3.1+and+is+essential+for+synaptic+plasticity+in+hippocampal+networks.">Activity-induced Notch signaling in neurons requires Arc/Arg3.1 and is essential for synaptic plasticity in hippocampal networks.</a> Neuron. 69 (3), 437-444 (2011).</li><li>Halpern, C. H., Attiah, M. A., Tekriwal, A., Baltuch, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+step-wise+approach+to+deep+brain+stimulation+in+mice.">A step-wise approach to deep brain stimulation in mice.</a> Acta Neurochirurgica.(Wien). 156 (8), 1515-1521 (2014).</li><li>Batra, V., Guerin, G. F., Goeders, N. E., Wilden, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+General+method+for+evaluating+deep+brain+stimulation+effects+on+intravenous+methamphetamine+self-administration.">A General method for evaluating deep brain stimulation effects on intravenous methamphetamine self-administration.</a> Journal of Visualized Experiments. (107), e53266 (2016).</li><li>Fluri, F., Bieber, M., Volkmann, J., Kleinschnitz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microelectrode+guided+implantation+of+electrodes+into+the+subthalamic+nucleus+of+rats+for+long-term+deep+brain+stimulation.">Microelectrode guided implantation of electrodes into the subthalamic nucleus of rats for long-term deep brain stimulation.</a> Journal of Visualized Experiments. (104), e53066 (2015).</li><li>Resendez, S. L., 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=Visualization+of+cortical,+subcortical+and+deep+brain+neural+circuit+dynamics+during+naturalistic+mammalian+behavior+with+head-mounted+microscopes+and+chronically+implanted+lenses.">Visualization of cortical, subcortical and deep brain neural circuit dynamics during naturalistic mammalian behavior with head-mounted microscopes and chronically implanted lenses.</a> Nature Protocols. 11 (3), 566-597 (2016).</li><li>Paxinos, G., Franklin, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mouse+brain+in+stereotaxic+coordinates.">The mouse brain in stereotaxic coordinates.</a> The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates, 3rd edition. 28 (03), 6 (2007).</li><li>McHugh, T. 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=Dentate+gyrus+NMDA+receptors+mediate+rapid+pattern+separation+in+the+hippocampal+network.">Dentate gyrus NMDA receptors mediate rapid pattern separation in the hippocampal network.</a> Science. 317 (5834), 94-99 (2007).</li><li>Gonzalez, C., 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=Medial+prefrontal+cortex+is+a+crucial+node+of+a+rapid+learning+system+that+retrieves+recent+and+remote+memories.">Medial prefrontal cortex is a crucial node of a rapid learning system that retrieves recent and remote memories.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 103, 19-25 (2013).</li><li>Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+animal+perfusion+fixation+for+rodents.">Whole animal perfusion fixation for rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. (65), e3564 (2012).</li><li>Tse, 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=The+neuromuscular+junction:+measuring+synapse+size,+fragmentation+and+changes+in+synaptic+protein+density+using+confocal+fluorescence+microscopy.">The neuromuscular junction: measuring synapse size, fragmentation and changes in synaptic protein density using confocal fluorescence microscopy.</a> Journal of Visualized Experiments. (94), e52220 (2014).</li><li>Pizzolato, G., Mandat, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+for+movement+disorders.">Deep brain stimulation for movement disorders.</a> Frontiers in Integrative Neuroscience. 6, 2 (2012).</li><li>Tierney, T. S., Sankar, T., Lozano, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+recent+trends+and+further+promising+directions+in+functional+neurosurgery.">Some recent trends and further promising directions in functional neurosurgery.</a> Acta Neurochirurgica Supplement. 117 (117), 87-92 (2013).</li><li>Laxton, A. W., 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=A+phase+I+trial+of+deep+brain+stimulation+of+memory+circuits+in+Alzheimer's+disease.">A phase I trial of deep brain stimulation of memory circuits in Alzheimer's disease.</a> Annals of Neurology. 68 (4), 521-534 (2010).</li><li>Min, H. K., 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=Deep+brain+stimulation+induces+BOLD+activation+in+motor+and+non-motor+networks:+an+fMRI+comparison+study+of+STN+and+EN/GPi+DBS+in+large+animals.">Deep brain stimulation induces BOLD activation in motor and non-motor networks: an fMRI comparison study of STN and EN/GPi DBS in large animals.</a> NeuroImage. 63 (3), 1408-1420 (2012).</li><li>Kukurba, K. R., Montgomery, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> RNA sequencing and analysis. 2015 (11), 951-969 (2015).</li><li>Kawashima, T., Okuno, H., Bito, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+era+for+functional+labeling+of+neurons:+activity-dependent+promoters+have+come+of+age.">A new era for functional labeling of neurons: activity-dependent promoters have come of age.</a> Frontiers in Neural Circuits. 8, 37 (2014).</li><li>Liu, J., Solway, K., Messing, R. O., Sharp, F. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+neurogenesis+in+the+dentate+gyrus+after+transient+global+ischemia+in+gerbils.">Increased neurogenesis in the dentate gyrus after transient global ischemia in gerbils.</a> Journal of Neuroscience. 18 (19), 7768-7778 (1998).</li><li>Kuhn, H. G., Dickinson-Anson, H., Gage, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurogenesis+in+the+dentate+gyrus+of+the+adult+rat:+age-related+decrease+of+neuronal+progenitor+proliferation.">Neurogenesis in the dentate gyrus of the adult rat: age-related decrease of neuronal progenitor proliferation.</a> Journal of Neuroscience. 16 (6), 2027-2033 (1996).</li></ol>

הטכניקה HF-DBS כבר בשימוש נרחב לטיפול בהפרעות נוירולוגיות רבות מאז שנות ה-90 ככלי רב עוצמה. עד כה, הוא ציון דרך עבודתו של HF-DBS לטיפול של מחלת פרקינסון, רעד חיוני, אשר משכה הרבה תשומת לב ועניין הן את המרפאה והן הקהילה המדעית. ישנם סוגים שונים של לימודי מתמשך HF-DBS על ידי קבוצות רבות עבור יישום טיפולי...

HF-DBS הוא טכנולוגיה נוירוכירורגיים סטימולציה חשמלית במוח, אשר פותחה מאז המאה ה-1. בשנות ה-80 המאוחרות, מערכת קבצים הירארכית שימש תחילה התערבות טיפולית פוטנציאל מחלת פרקינסון, הפרעות תנועה אחרת2. ב העשורים האחרונים, HF-DBS כבר יותר בשימוש נרחב לטיפול הפרעות במוח אשר נמצאים כיום חשוכת על ידי אסטרטגיה טיפולית מסורתיים. במיוחד, עקב השיפור דיוק של האלקטרודה מערכת קבצים הירארכית, תוצאות יעילות מאוד, תופעות לוואי מינימליות, מספר הפרעות מוח מטופלים על ידי HF-DBS באופן משמעותי גדל במהלך עשרות שנים3,4, 5. לדוגמה, HF-DBS אושרה על ידי מינהל המזון והתרופות האמריקני (FDA) לטיפול של מחלת פרקינסון (PD), סוג אלצהיימר של, רעד חיוני וסוגים אחרים של התנועה הפרעות2,6, 7. חולי PD, התרופה וכולינרגיים מצטמצם עד 50% במהלך HF-DBS8. בנוסף לטיפול מוצלח של הפרעות תנועה, HF-DBS הוכיחה גם השפעותיו רב עוצמה לטיפול במחלות פסיכיאטריות במרפאה, ועל הגדלת קוגניטיביים כמו גם2,9, 10 , 11. יצוין כי המחקר של מערכת קבצים הירארכית לטיפול של הפרעות פסיכיאטריות אחרות נמצאות בשלבים שונים, המציעים מבטיח הרבה חולים12.
למרות מחקרים רבים הוכיחו כי מערכת קבצים הירארכית מוקד יש השפעות הן מקומי והן מרוחק ברחבי המוח13, המנגנונים נוירולוגיות ומולקולרית של ההשפעות יישארו חמקמק2,14. במרפאה, HF טיפולית-DBS מיושם בדרך כלל באופן ארוך טווח לטיפול של מחלת פרקינסון, כאב כרוני, ועוד שהרבה דעות מגודלים להסביר את השיפור שנוצר על ידי טיפול HF-DBS, בין אילו אפשרות אחת כי הזרם מערכת קבצים הירארכית שמחליש את פעילות הרשת העצבית, כנראה על ידי דפולריזציה חוזרות של האקסונים באזור האלקטרודה מערכת קבצים הירארכית מושתל. לחלופין, HF-DBS עלול לשנות את קצב פריקה של הנוירונים פלט ואת המטרות המוקרנת. בנוסף, HF-DBS עלולה לגרום לשינויים סינפטית לטווח ארוך, לרבות הויסעגט (LTP) ודיכאון לטווח ארוך (בע מ), אשר עשויים לתרום שיפור סימפטומטי. עד כה, זה עדיין לא ברור אם מערכת קבצים הירארכית inﬂuences האירועים המולקולריים מפתח לווסת את הסלולרי תהליכים כאלה כמו למבוגרים נוירוג'נסיס בתוך vivo. מספר שורות של מחקרים הוכיחו כי מערכת קבצים הירארכית בחולדות עשויה לחקות דומה תגובות עצביות DBS קלינית יישומית15,16. כדי להבין את המנגנונים הסלולר הבסיסית של HF-DBS, במחקר זה, תחילה הקמנו של ויוו מערכת קבצים הירארכית מתודולוגיה בעכברים חריפה (יום אחד) או באופן כרוני (חמישה ימים). שנית, הקמנו מתודולוגיה הפעלה ניתוח כדי לקבוע את שינוי פעילות. עצבית ו נוירוג'נסיס לאחר הלידה HF-DBS.
בהתחשב בכך הייצור עצביים מתאי גזע עצביים הוא שופע במהלך התפתחות עובריים אך ממשיכה לאורך כל חיי הבוגרים, אזור subgranular בהיפוקמפוס הוא אחד האזורים העיקריים בו נוירוג'נסיס מתרחשת. התהליך של נוירוג'נסיס מושפע על ידי גורמים פיזיולוגיים ופתולוגיים רבים. במקרים מסויימים אפילפטי, נוירוג'נסיס בהיפוקמפוס הוא ירד באופן דרמטי17,18. בנוסף, נזעי חשמל יחיד יכול להגדיל באופן משמעותי את ייצור עצביים הפיתול משוננת19. מקרים אלה מצביעים על הפעילות אלקטרופיזיולוגיות שמשחק תפקיד מרכזי בויסות נוירוג'נסיס למבוגרים ופלסטיות סינפטית של נוירונים בהיפוקמפוס. לכן, להפגין עוד יותר את ההשפעות של HF-DBS על פעילות. עצבית ו נוירוג'נסיס, אנחנו קודם לבצע את וזמינותו של immunostaining של מיידית מוקדם ג'ין (הרגל) c-פוס אשר מהווה סמן ידועים של הפעילות העצבית לטווח קצר הנובע ניסיון20. Notch1 איתות מזוהה גם לעקוב אחר הפעלת איתות לאחר מערכת קבצים הירארכית משלוח21,22. יתר על כן, אנו גם לזהות ההפקה עצביים מאת BrdU תיוג ניתוח לאחר אינדוקציה HF-DBS בצורות שונות, למרות BrdU מכתים ניתן גם סמן gliogenesis.
במחקר הנוכחי, שתי מתודולוגיות מערכת קבצים הירארכית מותאמים כדי למקד את ההפעלה של די. ג'י בהיפוקמפוס במישרין ובעקיפין. האלקטרודה הוא מושתל לתוך DG ישירות או מושתל לתוך הנתיב perforant המדיאלי (PP) אשר שולח הקרנות כדי להפעיל את הנוירונים די. ג'י. עבור אינדוקציה HF-DBS, ממריץ לתכנות מוצג עבור גירוי מתמשך דרך האלקטרודה קבוע על גבי הראש העכבר. כדי לקבוע את ההשפעות של מערכת קבצים הירארכית על הפעלת עצביים, נוירוג'נסיס, אנו מזהים את הביטוי של c-פוס , Notch1 על ידי צביעת immunofluorescent ואת המספר של שילב-BrdU נוירונים חיובי באזור DG בהיפוקמפוס, בהתאמה, לאחר הטיפול מערכת קבצים הירארכית. במיוחד, ההשפעות של HF-DBS על נוירוג'נסיס בדי. ג'י משווים בין חריפה באופן גירוי כרוני, או בין ישיר ובין באופן עקיף גירוי, בהתאמה.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:975px;" width="975">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:255px;">Brain stereotaxic instrument</td>
			<td style="width:215px;">Stoelting</td>
			<td style="width:199px;">51730D</td>
			<td style="width:307px;">Stereotactic intracranial implantation for mouse</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:255px;">Stimulator</td>
			<td style="width:215px;">A-M systems</td>
			<td style="width:199px;">Model 3800</td>
			<td>MultiStim 8-Channel programmable stimulator</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:255px;">Dental driller</td>
			<td style="width:215px;">Saeshin Precision Co., Ltd</td>
			<td style="width:199px;">STRONG 90</td>
			<td>For drilling and crainiotomy&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:255px;">Burr</td>
			<td style="width:215px;">Meisinger</td>
			<td style="width:199px;">HM1 005#</td>
			<td>For drilling and crainiotomy&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:255px;">Digidata 1550 Digitizer</td>
			<td style="width:215px;">Molecular Devices</td>
			<td style="width:199px;">AXON 1550</td>
			<td>High-resolution data acquisition</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:255px;">Cryotome</td>
			<td style="width:215px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:199px;">Thermo Cryotome FSE</td>
			<td>Cutting frozen sections of specimens</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Confocal microscope</td>
			<td style="width:215px;">Olympus</td>
			<td style="width:199px;">FV-1200</td>
			<td>Japan, with 20x Objective (NA 0.45)</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:255px;">Mouse surgery tools</td>
			<td style="width:215px;">F.S.T.</td>
			<td style="width:199px;">14084-08,11254-20,16109-14</td>
			<td style="width:307px;">Scissors, forceps, bone cutter, holders etc.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Pentobarbital sodium</td>
			<td style="width:215px;">R&#38;D systems</td>
			<td style="width:199px;">4579</td>
			<td>20-50mg/kg for i.p. injection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Penicillin G&#160;</td>
			<td style="width:215px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:199px;">P3032</td>
			<td>75,000 U for i.m. injection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Carprofen</td>
			<td style="width:215px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:199px;">SML1713</td>
			<td>5-10mg/kg, for s.c. injection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">4% Paraformaldehyde (PFA)</td>
			<td style="width:215px;">Beijing Solarbio Sci-Tech Co.&#160;</td>
			<td style="width:199px;">P1110</td>
			<td>stocking solution for tissue fixation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Phosphate buffer (PBS)</td>
			<td style="width:215px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:199px;">10010023</td>
			<td>pH7.4, 500ml in stocking</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Tissue-Tek O.C.T. compound</td>
			<td style="width:215px;">Sakura</td>
			<td style="width:199px;">4583</td>
			<td>Formulation of water-soluble glycols and resins</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">anti-BrdU antibody</td>
			<td style="width:215px;">Abcam</td>
			<td style="width:199px;">ab6326</td>
			<td>Dilutions:1/800</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">anti-c-fos antibody</td>
			<td style="width:215px;">Abcam</td>
			<td style="width:199px;">ab209794</td>
			<td>Dilutions:1/500</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:255px;">Goat Anti-Rabbit IgG (Alexa Fluor 568)</td>
			<td style="width:215px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:199px;">A11036</td>
			<td>Dilutions:1/500</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:255px;">Donkey Anti-Rat IgG (Alexa Fluor 488)</td>
			<td style="width:215px;">Jackson ImmunoResearch</td>
			<td style="width:199px;">712-546-150</td>
			<td>Dilutions:1/500</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:255px;">Antifade mounting medium with DAPI</td>
			<td style="width:215px;">Vector Laboratories</td>
			<td style="width:199px;">H-1200</td>
			<td>Counterstaining with DAPI</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">anti-Notch1 antibody (C-20)</td>
			<td style="width:215px;">Santa Cruz Biotech</td>
			<td style="width:199px;">sc-6014</td>
			<td>Dilutions:1/50</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:255px;">Donkey Anti-Goat IgG (Alexa Fluor 488)</td>
			<td style="width:215px;">Abcam</td>
			<td style="width:199px;">ab150073</td>
			<td>Dilutions:1/1000</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an invasive method for the activation of the mouse dentate gyrus by high-frequency stimulation

גירוי בתדירות גבוהה חשמלי (מערכת קבצים הירארכית), באמצעות אלקטרודות מושתל מיקוד אזורים שונים במוח, הוכח כטיפול יעיל עבור נוירולוגיות שונות והפרעות פסיכיאטריות. מערכת קבצים הירארכית באזור עמוק של המוח, גם בשם גירוי עמוק-מוחי (DBS), הופך להיות חשוב יותר ויותר בניסויים קליניים. התקדמות אחרונים בתחום ניתוח DBS (HF-DBS) בתדירות גבוהה החלה להפיץ את האפשרות של טכניקה פולשנית זו במצבים אחרים, כגון טיפול הפרעת דיכאון (MDD), הפרעה אובססיבית-כפייתית (OCD), וכך ב.
למרות אלה אינדיקציות מתרחבת, המנגנון הבסיסי של ההשפעות המיטיבות של HF-DBS נשארים חידתי. כדי להתייחס לשאלה זו, גישה אחת היא להשתמש אלקטרודות מושתל שמפעילים בדלילות subpopulations מבוזרת של נוירונים על-ידי מערכת קבצים הירארכית. דווח כי מערכת קבצים הירארכית בגרעין הקדמי של התלמוס יכול לשמש לטיפול של אפילפסיה עקשן במרפאה. המנגנונים שבבסיס קשורות נוירוג'נסיס מוגברת ואין לשנותן פעילות. עצבית. לכן, אנו מעוניינים לגלות שינויים פיזיולוגיים על ידי זיהוי פעילות. עצבית, כמו גם נוירוג'נסיס ב הכישור משוננת העכבר (ג'י) לפני ואחרי טיפול מערכת קבצים הירארכית.
כתב יד זה, אנו מתארים מתודולוגיות עבור מערכת קבצים הירארכית למקד את הפעלת די. ג'י בעכברים, ישירות או בעקיפין, באופן אקוטי או כרוני. בנוסף, אנו מתארים את פרוטוקול מפורט להכנת פרוסות המוח c-פוס Notch1 immunofluorescent מכתים כדי לפקח על הפעילות העצבית והאיתות ההפעלה וכן עבור bromodeoxyuridine (BrdU) תיוג כדי לקבוע נוירוג'נסיס לאחר אינדוקציה HF-DBS. ההפעלה של פעילות. עצבית ו נוירוג'נסיס לאחר הטיפול HF-DBS מספק ראיות ישירות הנוירוביולוגי ויתרונות טיפוליים פוטנציאליים. במיוחד, מתודולוגיה זו יכולה להיות שונה ומוחלים כדי להתמקד באזורים אחרים במוח מעוניין כגון the הגרעינים הבזליים ואזורים subthalamic עבור הפרעות מוח ספציפיים במרפאה.

בעקבות גירוי HF-DBS אכולי DG בהיפוקמפוס ישירות או את אכולי PP כדי להפעיל את DG בעקיפין באמצעות הוספת אלקטרודות באמצעות התאמות סטיאוטטי, המכרסמים היו מרדימים עם פנטוברביטל, שנדגמו 3 h לאחר גירוי HF-DBS האחרון עבור c-פוס ו Notch1 immunostaining. עבור BrdU מכתים, 36 שעות לאחר הזריקה BrdU האח...

Watch this Scientific Journal Video about An Invasive Method for the Activation of the Mouse Dentate Gyrus by High-frequency Stimulation at JoVE.com

An Invasive Method for the Activation of the Mouse Dentate Gyrus by High-frequency Stimulation

פרוטוקול זה מראה כיצד להגדיר שיטה אמינה מערכת קבצים הירארכית בעכברים. נוירונים ברחבי הכישור משוננת בהיפוקמפוס הם גירוי חשמלית על-ידי מערכת קבצים הירארכית ישירות ובעקיפין בתוך vivo. פעילות. עצבית והאיתות מולקולרית נבדקים על ידי c-פוס Notch1 immunofluorescent מכתים, בהתאמה; נוירוג'נסיס לכמת על-ידי bromodeoxyuridine תיוג וזמינותו.

שיטה פולשני עבור ההפעלה של הכישור משוננת העכבר על ידי גירוי בתדירות גבוהה

Electrical high-frequency stimulation (HFS), using implanted electrodes targeting various brain regions, has been proven as an effective treatment for ...

The overall goal of this experiment is to observe the effect of high-frequency stimulation on neuronal activity in neurogenesis. This method can help answer key questions in an aligned cellular and molecular mechanisms of high-frequency deep brain stimulation, such as the induction of neuron activity and the neurogenesis in hippocampus. The advantage of this technique is that it demonstrates the powerful effect of high-frequency TBS on neuron activity and the neurogenesis in the adult brain.Though this method can provide insight into the effects of high-frequency TBS on the mouse dentate gyrus, it can also be applied to other systems such as the basal ganglia and the subthalamic regions for the brain disorders in the clinic. To begin this procedure, place an anesthetized mouse onto the stereotactic frame. Align the ear bands with its head, and gently tighten them to support the centered head.Grasp the skin anterior to its ears and remove about one square centimeter of it over the skull. Then remove the muscle and other attachment overlying the skull with a cotton swab to expose the skull surface. Next, apply hydrogen peroxide solution to dry the skull in order to identify the sagittal and lambda suture lines.Then, identify the bregma and lambda. The bregma point will be used as the original point to set the nucleus position. After that, level the skull on the horizontal plane using these two points.Make sure that the heights of these two points are almost the same in the dorsal ventral plane. In addition, make sure that the skull is leveled in the medial lateral plane. Next, mount a homemade two channel copper micro wire electrode into the rotating electrode holder on the stereotactic surgical frame.Place the electrode directly above the bregma and set it as original site. Then, move the electrode gently to the correct position above the skull, without touching it. Use the digital display on the stereotactic surgical frame to indicate the anterior posterior, medial lateral, and dorsoventral positions.When the desired site is identified for the electrode insertion mark the position with a black marker. Afterward, use the dorsoventral stereotactic adjustments to raise the electrode holder. Then, sterilize the drill bit with 70%ethanol.Use a handheld micromanipulator assisted drill, make a burr hole precisely at the marked position. Use a sterile cotton swab to stop any bleeding during the operation. Keep drilling until dura is exposed.Use a bent needle to remove any bone scraps that are generated during the drilling, and make a pinhole on the dura without damaging the underlying soft brain tissue. To confirm that the burr hole is made properly at the desired position, lower the electrode to make sure that it inserts through the burr hole smoothly without touching any obstacle. If no resistance is detected, slowly insert the electrode to the target depth from the surface of the skull.Then, apply dental cement using a small spatula to hold the electrode in place. As the cement thickens, mold it around the inserted electrode and other bone screws to form a nice, smooth cap. Next, disengage the electrode from the electrode holder.Remove the mouse from the stereotactic frame, and return it to a warm cage. Let the mouse move freely and allow it to recover for two days in the cage. To deliver stimulation, connect the implanted electrode to a programmable stimulator via leads.Set up the software interface. Then, set the HFS parameters as six series of six trains of six pulses at 400 Hertz, and the stimulation intensity of 200 milliamps. Deliver HFS for the desired period of time as set up.For the control group, implant electrodes in the mice without delivering any stimulation. For CFAS staining, stimulate the experimental mice two times for one day. For BrdU labeling, apply appropriate stimulations to both the acute stimulation group and the chronic stimulation group.During the course of the stimulation, make sure the mouse is awake. Remember to insure the leads are not twisted. When the stimulation is done, carefully disconnect the electrode pin from the electrode holder in the connector of the recording system.For the CFAS and notch one staining, about three hours after the last HFDBS, anesthetize the mice by injecting pentobarbital to achieve a surgical plane of anesthesia. For BrdU labeling, about 12 hours after the last HFDBS stimulation, give six injects of BrdU to the control and the stimulated mice at two hour intervals. 36 hours after the last injection, deeply anesthetize the mice with pentobarbital and transcardially profuse it with 50 milliliters of cold PBS followed by 50 milliliters of cold 4%paraformaldehyde.Remove its head and make an incision on the skin to expose the skill. Using forceps, chip off the skull slightly and carefully remove the whole brain. Then, post fix the brain is 4%paraformaldehyde for an additional two days, and transfer it to 30%sucrose solution at four degrees Celsius overnight.Using a cryostat, slice the brain into 20 micron coronal sections. Transfer and mount the sections to the glass slide with a brush, and store them a minus 20 degrees Celsius. Afterward, transfer the slides into normal PBS containing no fixative.Wash the sections with PBS three to four times for five minutes each to remove any excess fixative. For the BrdU labeled group, incubate the sections in two molar HCL for 30 minutes at 37 degree Celsius, and rinse them in a 0.1 molar borate buffer. After 10 minutes, wash the sections two times in PBS for five minutes each time.Subsequently, incubate the sections in blocking solution for one hour at room temperature. Then, incubate the sections with anti-CFAS polyclonal antibody, anti-notch one antibody, or anti-BrdU antibody in a blocking solution at four degrees Celsius overnight. Was the sections three times in PBS for 10 minutes each time, then incubate them with Alexa Fluor 568 conjugated anti-rabid, Alexa Fluor 488 conjugated anti-goat, or Alexa Fluor 488 conjugated anti-rat secondary antibody for one hour at room temperature.Was the sections three times in PBS for 10 minutes each time. Subsequently, cover the immuno labeled brain sections using an antifade reagent mounting medium containing DAPI. Let the sections air dry, and store them protected from light at four degrees Celsius.Shown here is an experimental paradigm for the HFS treatment in the generation of BrdU labeled proliferating neurons in the DG.The animals were divided into an acute and a chronic group to receive different patterns of stimulations. Afterward, the animals in both groups were injected with BrdU on day six. On day eight, the animals were anesthetized and profused for the preparation of cryostat sections.Here are the images of the BrdU immunofluorescent staining post-HFDBS in the DG.A quantitative analysis of the neuronal production indicated that the acute stimulation in the DG could not enhance neurogenesis. While the chronic stimulation in the DG significantly up regulated the neurogenesis. Compared to the control group, the number of BrdU labeling cells increased significantly in the chronic group, both in the ipsilateral and contralateral hemisphere.These are the images of the BrdU immunofluorescent staining post-HFDBS in the PP sub-region. A quantitative analysis of the neuronal production indicated that either the acute or chronic stimulation in the PP could not enhance the neurogenesis significantly. The number of BrdU labeling cells was relatively stable with or without the HFS treatment.While attempting this procedure, it's important to remember to locate the electrode properly, and to deliver the stimulation successfully. After it's development, this technique paved the way for researchers in the field neuroscience high-frequency stimulation enrolled in the models. After watching this video, you should have a good understanding of how to deliver high-frequency stimulation to deep brain nucleus.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

שילוב של גירוי מגנטי fMRI Transcranial ולבחון את רשת מצב ברירת מחדל

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 ...

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

TMS: שימוש בפרוטוקול תטא-Burst לחקור Mechasnism של פלסטיות של אנשים עם תסמונת X שביר אוטיזם ו

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

התקן TMS NeuroStar: ניהול ה-FDA פרוטוקול מאושר לטיפול דיכאון

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Non-invasive Parenchymal, Vascular and Metabolic High-frequency Ultrasound and Photoacoustic Rat Deep Brain Imaging

רקמת ריאה, כלי דם וחילוף חומרים בתדר גבוהים לא פולשני אולטראסאונד וphotoacoustic עכברוש Deep Brain Imaging

Photoacoustics and high frequency ultrasound stands out as powerful tools for neurobiological applications enabling high-resolution imaging on the central ...

Assessment of Dendritic Arborization in the Dentate Gyrus of the Hippocampal Region in Mice

הערכה של דנדריטים arborization ברכס המשונן של האזור בהיפוקמפוס של עכברים

Dendritic arborization has been shown to be a reliable marker for examination of structural and functional integrity of neurons. Indeed, the complexity ...

Generation of Local CA1 &#947; Oscillations by Tetanic Stimulation

דור של תנודות γ CA1 מקומיות על ידי גירוי Tetanic

Neuronal network oscillations are important features of brain activity in health and disease and can be modulated by a range of clinically used drugs. A ...

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

שיטת אלקטרו עבור תגובות מתח תאיים הקלטה של<em&gt; תסיסנית</em&gt; קולטני אור ו interneurons יאירו גירויים<em&gt; In vivo</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

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

ההשפעות של גירוי זרם חילופין טראנס על קליפת המוח המוטורית הראשי על-ידי גישה משולבת מקוון עם גירוי מגנטי טראנס

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

Real-time In Vitro Monitoring of Odorant Receptor Activation by an Odorant in the Vapor Phase

בזמן אמת בחוץ גופית ניטור של הפעלת קולטן Odorant מאת Odorant בהשלב אדי

Olfactory perception begins with the interaction of odorants with odorant receptors (OR) expressed by olfactory sensory neurons (OSN). Odor recognition ...

Establishment of Acute Pontine Infarction in Rats by Electrical Stimulation

הקמת אוטם פונטינה חריפה בחולדות על ידי גירוי חשמלי

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