Name: analysis of gene expression changes in the rat hippocampus after deep brain stimulation of the anterior thalamic nucleus
Uploaded: 2015-03-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
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참고 : 윤리 문 :이 원고에서 설명하는 모든 절차는 (실험실 동물의 관리 및 사용에 대한 가이드) 동물 연구에 대한 NIH의 지침에 따라이며, 하버드 의과 대학 IACUC위원회에 의해 승인됩니다. 1. 수술 전 준비 <ol><li> 모든 수술 도구 중 하나를 고압 증기 멸균 또는 필요에 따라 소독액 및 / 또는 에탄올로 세정 소독되어 있는지 확인합니다. 가능하다면, 이러한 메스, 바늘과 주사기로 멸균 일회용 장비를 사용합니다. </li><li> 수술 용 드레이프와 워크 벤치를 커버 가능한 생물 학적 폐기물 처리가 있는지 확인합니다. </li><li> 쥐의 체중 및 마취 량을 계산한다. 쥐를 마취 케타민 / 크 실라 믹스 (케타민 75 ㎎ / ㎏과 크 실라 10 ㎎ / ㎏)를 사용합니다. 주 : 200-250g가 정위 프레임에서의 적절한 정착 동물뿐만 아니라 ATN의 정확한 표적화를위한 최적의 중량 사이이다. Isoflur메탄은 마취 제로서 사용할 수있다. </li><li> 마운트 및 보안 두 멸균 전극 전극 홀더 (고압 증기 멸균 또는 에틸렌 산화물 살균) 정위 수술 프레임 및 현미경 (10-40X 배율)의 도움으로 (그림 2), 적절한위한 전극의 끝을 검사 정렬. 두 개의 전극 간격 3.0 mm를 고정합니다. 참고 : 하드 표면에 접촉하여 전극의 끝 부분이 손상되지 않도록주의하십시오. </li></ol> 2. DBS 수술 <ol><li> 케타민 / 크 실라는 동물에게 복강 혼합 동물 (발가락 - 핀치 반사, 호흡 속도와 깊이와 호흡의 규칙 확인하여) 마취의 수술 비행기에 도달 한 것으로 확인 주입한다. 절개됩니다 두피의 영역에서 머리를 제거하고 각 베타 딘, 알코올 또는 멸균 식염수 중 3 교대 스크럽과 두피를 소독. 안전하고 정위 FRAM에 동물의 위치를전자. </li><li> 최적 상태에서 동물의 체온을 유지하기 위해 순환 온수 패드를 사용한다. 과잉 드라이로부터 보호하기 위해 동물의 눈에 눈 윤활제를 적용합니다. </li><li> anterioposterior -1.6 mm, mediolateral 1.5 mm 및 5.2 mm 1 dorsoventral 다음 정위 ATN (전방 시상 핵을) 대상에 대한 좌표를 사용합니다. 참고 : 정위 좌표 Paxinos 왓슨 (6 일 판) 쥐의 뇌지도 책 (36)를 기준으로합니다. </li><li> 두피의 절개 sagittally 두개골을 공개합니다. 견인기의 쌍 두피 절개를 사용하여 고정 두개골을 노출시킨다. 절개를 세척 멸균 식염수를 사용합니다. 절개가 너무 젖은 경우, 건조 멸균 면봉을 사용합니다. 브레 그마을 찾아 검은 색 마커 표시합니다. 코론에 시상 봉합 1.6 mm 후방에서 mediolaterally 양쪽에 약 1.5 mm에서 두 개 더 마르크을하기 위해선, 버 구멍의 위치를​​ 안내하는알 봉합. </li><li> 버 홀을 만들었다 휴대용 드릴을 사용한다. 버 구멍의 끝이 에탄올로 소독하여 멸균 있는지 확인합니다. 드릴 때 두개골 표면에 45 °에 대한 각도로 드릴을 잡고. 자주 버 어가 구멍의 위치에 과도한 열을 피하기 위해 두 버어 구멍 전환. </li><li> 경질이 노출 될 때까지 시추를 계속합니다. 그 팁을 구부리고가 &#39;L&#39;의 모양을 닮은와 바늘을 사용하여 전극의 삽입을 방해 할 뼈의 깨진 조각을 제거합니다. 구부러진 바늘을 사용하여 뼈 조각을 제거하는 동안 기본 경질 및 / 또는 뇌 조직 손상되지 않도록주의하십시오. 참고 : 무딘 바늘 또는 미세 무딘 집게를 사용하여도 옵션입니다. </li><li> 정위 프레임의 회전 핸들 이중 전극 조립체를 고정 및 90 ° 각도로 핸들을 고정한다. 정위 프레임의 조정을 사용하여 정확히 정수리 위의 왼쪽 전극을 배치합니다. </li><li> 스테레오를 사용하여전술 조정 mediolateral 포지셔닝 정확하게 지금 완벽 관상 봉합사 따라 정렬 개의 전극이 존재하지만 브레 그마로부터 mediolaterally 1.5 mm 이격되도록 브레 그마의 좌측의 좌측 전극 1.5 mm 이동. </li><li> anterioposterior 정위 조정을 사용하여 관상 봉합에 전극 1.6 mm 후방 이동합니다. </li><li> 버 구멍이 버 구멍의 거친 가장자리를 건드리지 않고, 전극이 쉽게 삽입 할 수 있도록 올바른 위치에서 수행 된 경우 먼저 확인 전극을 낮추기 위해 dorsoventral 조정을 사용합니다. 그렇다면, 두개골의 표면으로부터 5.2 mm의 깊이로 전극을 삽입한다. </li><li> 130 Hz로 설정 자극기, 2.5 V, 90 마이크로 초 펄스 폭 1로 리드를 통해 전극을 연결합니다. </li><li> 시간 고주파 자극을 전달 (또는 실험 구성에 따라, 소망의 시간). 자극 과정 동안, (P)을 보장하는 기억정기적으로 발가락 핀치에 응답에 발 철수의 부재를 확인하여 로퍼 마취 깊이. 마취를 유도하기 위해 사용되는 대략 절반 초기 투여 량으로 마취를 보완. 마취 깊이를 검사 할 때 멸균 장갑의 오염을 방지하고 필요한 경우 변경합니다. 하나의 실험 요구에 따라 일방적 또는 양자 자극을 수행합니다. 이러한 저주파 자극 등의 컨트롤 (예를 들어합니다., 10 Hz에서)와 (후속 자극에 전극을 삽입) 비자극 동물을 포함합니다. </li><li> 자극이 완료되면, 조심스럽게 전극을 제거하고 3-0 봉합 또는 멸균 수술 스테이플 절개를 봉합. </li><li> 피하 통증으로 부 프레 노르 핀 (0.05 ㎎ / ㎏)을 관리합니다. 정상 활동으로 복귀 할 때까지 동물을 모니터링하고 주거 시설로 돌려줍니다. </li><li> 실험적인 디자인을 기반으로 시간의 집합 기간 후 (예 : 0, 3, 6 또는 12 시간 후 DBS 수술)마취 과다 복용으로 동물을 안락사. 활력 징후의 유무를 확인한 후, 동물을 목을 벨. </li><li> 제 가위를 사용하여 피부를 제거하여 뇌를 해부. 해부 가위를 사용하여 시상 ​​봉합을 따라 뼈를 잘라. 양쪽 측면에있는 뼈를 통해 두 개 더 절개 (인치에 대한 각)를 확인합니다. 집게를 사용하여, 뇌를 노출 두개골의 뼈의 상부로부터 부분적으로 절단 된 부분을 들어 올려. </li><li> 미세 가위 나 집게를 사용하여 두개골에서 뇌을 제거하고 얼음 차가운 PBS와 페트리 접시에 전송할 수 있습니다. 주 : 뼈를 통해 절개를하는 동안 뇌에 손상을 방지하기 위해주의하십시오. </li></ol> 3. 해마 분리 참고 : 얼음이 섹션의 모든 후속 단계를 수행합니다. <ol><li> 얼음에 미리 냉각 아크릴 뇌 매트릭스에 두뇌를 놓습니다. 면도날을 사용하여, 전방 가장 ED에서 coronally 약 7-8mm 뇌를 잘라뇌의 GE. 첫 번째 컷에 두 번째 coronally 컷과 후방을 확인하도록 약 5 mm 두께의 뇌 조각을 제거 할 수 있습니다. </li><li> 얼음처럼 차가운 PBS와 페트리 접시에 뇌 조각을 전송합니다. 면도날을 사용하여, 두 개의 반구형 부분을 절단하고, 각각 좌우에 대응하는 반구 유의 돌. 일방적 인 자극을 수행하는 동안이 특히 중요합니다. </li><li> 미세 집게와 가위를 사용하여 조심스럽게 해마를 제거합니다. </li><li> 플래시 후속 RNA 추출 단계에 대한 준비가 될 때까지 -20 ° C 냉장고에 드라이 아이스와 저장소의 해마 조직을 동결. 주 : 장기 저장을 위해, 그것 -80 ° C에 냉동 조직을 저장하는 것이 바람직하다. </li></ol> 4. RNA 추출 및 정량 PCR <ol><li> 조직을 균질화를 위해 준비 될 때까지 드라이 아이스에 냉동 상태를 유지해야합니다. </li><li> 주 : 후드에서이 단계를 수행합니다. <ol><li> HIPP에 트라이 시약 1 ML을 추가조직이 작은 조각으로 깨진 될 때까지 1.5 ML의 원심 분리기 튜브 ocampal 조직과 먼저 피펫 여러 번하여 균질화. 더 나아가 깨지지 보이는 조직이 없을 때까지 25 G 바늘 주사기를 통과함으로써 조직을 균질화. 얼음에 균질화 단계를 수행합니다. </li><li> 조직을 균질화 한 후, 세포 용해를 허용하는 세포 현탁액은 실온에서 5 분간 방치한다. 참고 :이 시점 후 세포 현탁액은 냉동 및 추가 처리 할 때까지 -70 ° C에서 저장 빠르게 할 수 있습니다. </li></ol></li><li> 0.2 ㎖의 클로로포름을 첨가하고, 20 초 동안 볼 텍싱하여 혼합하고 15 분 동안 실온에서 용액을 방치. </li><li> 4 ℃에서 15 분 동안 12,000 XG에서 샘플을 원심 분리기. 원심 분리 후, 볼 수 있습니다 세 가지 별도의 레이어를 방해하지 않고 신중하게 튜브를 제거합니다. 참고 : 아래 (빨간색) 단계는 단백질을 포함, 중간 흐린 단계는 DNA를 포함하고 톱 클리어 단계는 R을 포함NA. </li><li> 신선한 1.5 ml를 원심 분리 관으로 톱 클리어 위상 (RNA)를 전송 (일반적으로 위상을 함유하는 500 ㎕의 RNA가 얻어진다). 여기에 0.5 ml의 이소프로판올을 추가하고 와동에 의해 혼합. 여기에 RNA의 캐리어로 2 ~ 3 μL 글리코겐 (20 ㎎ / ㎖)를 추가합니다. 샘플을 10 분 동안 실온에서 테이블 위에 올려 놓지. </li><li> 4 ℃에서 1 시간 동안 12,000 XG에 샘플을 원심 분리기. RNA 펠렛은 튜브의 바닥에서 볼 수 있는지 확인합니다. </li><li> 뜨는을 취소하고 75 % 에탄올 1 ㎖를 추가하여 RNA 펠렛을 씻어 (뉴 클레아 무료 물로 만든). 펠릿은 관의 바닥에서 상기 용액으로 제거 될 수레까지 시료를 여러 번 전환. 4 ℃에서 10 분 동안 12,000 XG에 솔루션을 원심 분리기. 참고 : 75 % 에탄올 펠릿을 상기 단계까지 -20 ℃에서 저장 될 수있다. </li><li> 실온에서 5 분 오픈 튜브를 남겨 건조 공기 RNA 펠렛을 허용합니다. 비켜을 방지하기 위해 예방 조치를 타고이것은 다음 단계에서의 물에의 용해에 영향을 미칠 수있는 바와 같이 펠릿을 건조 r에. </li></ol> 5. RNA 준비에서 DNA를 제거 <ol><li> RNA 펠렛에 뉴 클레아 무료 물 9 μl를 추가하고 펠렛 부드럽게 튜브를 텍싱에 의해 진행하기 전에 용해되어 있는지 확인합니다. 이 10 배의 DNase I 버퍼의 1 μL, 1 μL (의 DNase I 키트) 재조합의 DNase를 추가하려면, 간단하게, 부드럽게 튜브를 쓸어 넘겨 혼합 튜브를 회전하고 30 분 동안 물을 욕조에 37 ℃에서 배양한다. </li><li> 샘플 (DNase의 I 키트) 2 μL DNase의 불 활성화 시약을 추가하고 2 분 동안 실온에서 품어 부드럽게 튜브를 가볍게 치면 자주 섞는다. 신선한 1.5 ㎖의 원심 분리 관에 10 분 맑은 상층 액의 약 10 μl를 전송 12,000 XG에 원심 분리기. </li><li> nanodrop 또는 분광 광도계를 사용하여 RNA 농도를 측정한다. </li></ol> 6. RNA에서 cDNA를 만들기 <ol><li> 필요한 볼륨 번째 추가1 μg의 RNA를 포함하고 클레아없는 물을 첨가하여 8 μL로 전량에 가져다. 여기에 1 μL 된 10 mM의 dNTP 믹스와 첨자 첫 스트랜드 합성 키트 임의 헥사 1 μl를 추가합니다. 부드럽게 섞어 어느 수욕 또는 미리 프로그램 된 열 순환기에 5 분 동안 65 ° C에서 배양한다. </li><li> 10 배 RT 버퍼, 25 M의 MgCl 2, 0.1 M DTT의 2 μL와의 RNAse OUT 1 μL (40 U / μL)의 4 μL 2 μL 다음 시약을 포함하는 프리믹스를 확인합니다. 참고 : 주어진 볼륨이 반응 당 있으며, 사용자는 하나의 실험의 필요에 따라 확장 할 필요가있다. </li><li> 65 ° C에서 샘플을 포함하는 RNA를 분리 한 후, 분 동안 실온에서 튜브를 설정합니다. 9 μL 프리믹스 용액을 첨가하고, 2 분 동안 실온에서 배양한다. 슈퍼 스크립트 II 역전사 효소 1 μL (50 U / μL)를 첨가하고 10 분 동안 실온에서 배양한다. </li><li> 50 42 ° C에서 샘플을 품어분 역전사가 발생 할. </li><li> 15 분 반응을 정지하고 70 ° C에서 샘플을 인큐베이션. </li><li> 얼음에 샘플을 잠시 놓고 1 μL RNaseH를 (2 U / μL)를 추가하고 20 분 동안 37 ℃에서 배양한다. </li><li> 짧게 응축 액체를 스핀 다운 3,000 XG에서 튜브를 원심 분리기. 주 :이 정량적 PCR에 사용되는 cDNA를이다. cDNA를 PCR 설정 될 때까지 -20 ℃ 냉동고에 저장 될 수있다. 또한 cDNA를 PCR로 진행하기 전에 자유 클레아 물로 희석 될 수있다. </li></ol> 7. 정량 PCR <ol><li> 다음과 같은 시약을 포함하는 마스터 믹스 (주어진 볼륨은 반응 기준입니다) 확인 : 배 SYBR 녹색 믹스의 6.3 μL, 앞으로 프라이머 (10 μM)의 0.6 μL, 역방향 프라이머 (10 μM)의 0.6 μL 및 뉴 클레아 무료 물 0.5 μl의 . 주 : 프라이머 디자인을 사용하여 수행 하였다 관심 NCBI 유전자의 염기 서열 페이지 옵션 &#39;프라이머 선택&#39;을. </li><li> 96 잘 PCR 플레이트의 각 웰에 10 μL의 mastermix를 추가합니다. 이전에 잘 mastermix를 포함하는 제작 된 cDNA의 2.5 μl를 추가합니다. 각 샘플에 대해 세중 PCR 반응을 설정해야합니다. </li><li> mastermix 및 cDNA의 첨가를 완료 한 후, 웰을 밀봉하는 광 접착 시트를 사용하여 PCR 플레이트를 커버. 우물의 바닥에 모든 액체를 해결하기 탁상 원심 분리기 500 XG에서 5 분 동안 짧게 플레이트 스핀. </li><li> 미리 프로그램 된 RT-PCR 기계에 PCR 플레이트를 넣습니다. 표 1에 제공된 PCR 파라미터를 사용한다. </li><li> 데이터 분석 : 추가 계산에 대한 qPCR에 출력에서 C의 t 값을 사용합니다. 내부 통제 유전자 PCR 반응을 설정 테스트 유전자와 함께, 18S rRNA 유전자는과 β - 굴지 (음성 대조군) (동일한 입력을 보장하기 위해). ΔΔCt 방법 (37)에 따라 배의 변화를 계산합니다. </li></ol>

The authors have no disclosures.

Benabid 등의 등으로 랜드 마크 작업에 따라. 파킨슨 병 및 태성 진전을 치료하는 뇌 심부 자극을 사용하여, DBS 수술 기법은 많은 신경 장애 6,10,43을 치료하기 위해 지난 10 년 동안 많은 관심을 가지고 연구되어왔다. 뇌 회로의 다양한 신경 해부학 지역을 대상으로 DBS 연구는 현재 주요 신경 질환을 해결하기 위해 많은 그룹에 의해 수행되는 임상 시험의 다양한 단계에있다. 시?...

전기적으로 뇌 회로를 자극 할 가능성이 2 탐험 때 신경 외과 기술로 뇌 심부 자극의 발전 뒤에 역사는 1870 년대로 거슬러 올라간다. 신경 장애의 치료 만성 고주파 자극의 사용은 1960 년에 시작 3. 나중에 만성 이식 DBS 전극 4-6의 출현으로 1990 년, DBS로 처리 하였다 신경 질환의 수는 계속 증가. 뇌 심부 자극 태성 진전 제 6 치료제로 미국에서 사용 하였다. 오늘 수술은 현재 약물의 개입에 의해 치료할 수있는 신경 질환을 치료하는 데 널리 사용된다. DBS는 현재 파킨슨 병 및 근긴장 7-9의 운동 장애를 치료하는 데 사용된다. 알츠하이머 형 치매, 헌팅 톤병, 간질, 통증 및 신경 정신 질환 우울증, 강박 장애, 뚜렛7; 증후군 및 중독 DBS 10-12로 처리 의무 조건의 일부입니다. DBS 수술 FDA는 파킨슨 병, 및 근육 긴장 태성 진전을 치료하기위한 승인을하는 동안, 상기 언급 된 기타 상태의 치료를위한 DBS의 사용은 환자 (13, 14)에 많은 가능성을 제공하는 랩의 다양한 단계 및 임상 연구이다. 임상 적으로, DBS 수술은 두 단계로 수행된다. 첫 번째 단계는 방사선 수술 위치의 조합을 이용하여 해부학 적 위치에 타겟 DBS 전극을 위치시키는 것을 포함한다, CT, MRI뿐만 아니라 향상된 정밀도를 미세 판독. 두 번째 단계는 환자의 가슴 윗부분에 펄스 발생기를 주입하는 것을 포함하고 연장 설치는 펄스 발생기에 두피로부터 리드. 신경 학적 조건에 기초하여, 펄스 발생기의 프로그래밍을위한 여러 방식이 규격화되어​​ 있고 원하는 전압을 제공하기 위해 사용될 것이다. 최종 권최소 전압 15 가장 임상 적 응답을 수신하도록 다케는 단계적으로 진행한다. 그러나, 우리의 연구에서 만성 DBS 임플란트 달리 간략화를 위해 임상 적으로 사용 된, 우리는 동물 모델에서 (1 시간 동안) 한번 고주파 자극을 연구에 의존했다. 우리의 연구 그룹의 일부는 치료 - 간질 DBS 수술의 사용을 연구에 초점을 맞추고있다. 고주파 자극을 사용하여 정위 수술 방법은 간질 10,16,17의 모든 발생률의 약 30 %를 구성하는 의학적 내화물 간질을 치료하는 효과적인 옵션으로 많은 다른 사람에 의해 탐구하고있다. 깊은 소뇌 핵뿐 아니라 피질 표면 타겟팅 소뇌 자극 10,18,19 간질을 치료 표적으로 이전에 사용되어왔다. 또한, 해마 자극도 시도했지만 혼합 된 결과 (20, 21)와 함께하고있다. 다른 일부 조사간질에 대한 DBS 목표는 대뇌 피질, 시상, 시상 핵과 미주 신경 (8)를 포함한다. 그러나 지난 몇 년 동안 여러 연구에서 다음과 같은 결과는, 전방 시상 핵 (ATN)은 간질 치료 10,22에 대한 가장 일반적인 DBS 대상으로 떠오르고있다. 신경 해부학 회로, 및 동물 모델로부터의 결과에 대한 지식에 기초하여, 여러 연구 23-26 간질 치료에 ATN의 깊은 뇌 자극 치료 효과에 초점을 맞추었다. ATN은 변연계 회로의 일부이며 발작 빈도에 영향을 미치는 뇌의 영역에 위치하고 있습니다. 로 Hamani 등. 연구, 필로 카르 핀에 의한 간질 모델에서 ATN-DBS의 효능을 시험하고 양국 간 ATN 자극이 필로 카핀에 의한 발작과 간질 중첩증 (24)에 대한 대기 시간을 연장 것을 발견했다. 또한, ATN의 고주파 자극의 EP pentylenetetrazol (PTZ) 모델에서 발작 빈도수를 감소였다25,27-29 ilepsy. Lee 등 알., 내화물 부분 간질 (30)의 치료에 ATN의 만성 깊은 뇌 자극에 따라 약 75 %의 발작 빈도의 평균 감소를보고했다. 치료 불응 성 간질에 대한 최근의 임상 연구는 전방 시상 핵 (ATN) 22 대상 DBS 수술 후 유망한 결과를 보여 주었다. 치료 불응 성 간질 (SANTE 시험)에 대한 ATN의 양자 DBS를받은 110 명의 환자와 다기관 무작위 임상 시험은 약 40 % (31)에 의해 발작 빈도의 저하를 지적했다. 본 연구의 결과는 또한 2~3개월 포스트 수술에서 관찰 지연 최적 항 간질 효과를 시사. 토다 등의 등으로 추가적인 연구., 그들은 동물 모델 1 나중에 포스트 DBS (일 3-5)에서 일어나는 신경을 보여 곳 이러한 연구 결과로 뒷받침. 또한, Encinas 등., 해마 neurogene 신고되었습니다ATN (32)의 고주파 자극 후 성인 마우스 치아 이랑의 동생. 이전의 연구 33-35은 만성 측두엽 간질과 학습 적자와 관련, 기억 손상과 자연 재발 모터 발작 같은 특정 간질의 경우 해마의 신경 발생을 감소 신고되었습니다. 또한, 이러한 동물 모델 (33) 만성 간질 해마 FGF2 및 IGF-1과 신경 줄기 세포 전구 세포 인자의 감소가 있었다. 이 고려, 치아 이랑 (dentate gyrus)에서 신경의 증가를 보여 같은 DBS 등의 중재 전략 연구를위한 흥미로운 길이다. 이러한 연구 결과는 간질의 메커니즘 기본 신경 포스트 DBS 치료에 더 깊이 탐구하는 우리를 격려했다. 우리는 (대표 결과에) (데이터가보고되지 않음)뿐만 아니라 양측 모두 일방적으로 ATN을 목표로하고 쥐의 치아 이랑에서 볼 수 증가 뉴로 트로 (BDNF) 표현했다. 우리의 Current 가설은 BDNF 발현 DBS 수술의 항 간질 효과로 해석 신경 절정 유전자 발현 캐스케이드를 개시하는 것이다. 이 논문에서는 DBS의 장점을 기본 메커니즘을 연구하는 매력적인 방법으로 유전자 발현 분석 한 다음 쥐의 ATN을 대상으로 DBS 수술에 대한 우리의 방법을 제시한다.

<table><tbody><tr><td>Deep Brain Stimulation Surgery</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stereotactic frame</td><td>Kopf Instruments</td><td>Model 900</td><td></td></tr><tr><td>Drill&amp;nbsp;</td><td>Dremmel</td><td>7700, 7.2 V</td><td></td></tr><tr><td>Scalpel</td><td>BD</td><td>372610</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>Patterson Veterinary</td><td>07-803-6637</td><td>Schedule III Controlled Substance, procurement, use and storage according to institutional rules</td></tr><tr><td>Xylazine</td><td>Patterson Veterinary</td><td>07-808-1947</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorphine</td><td>Patterson Veterinary</td><td>07-850-2280</td><td>Schedule III Controlled Substance, procurement, use and storage according to institutional rules</td></tr><tr><td>Surgical staples</td><td>ConMed Corporation</td><td>8035</td><td></td></tr><tr><td>Sutures (3-0)&amp;nbsp;</td><td>Harvard Apparatus</td><td>72-3333</td><td></td></tr><tr><td>Syringe (1 ml, 29 1/2 G)</td><td>BD</td><td>329464</td><td>Sterile, use for Anesthesia administration intraperitoneally</td></tr><tr><td>Syringe (3 ml, 25 G)</td><td>BD</td><td>309570</td><td>Sterile, use for Analgesia administration subcutaneously</td></tr><tr><td>Needles</td><td>BD</td><td>305761</td><td>Sterile, use for clearing broken bone pieces from the burr holes</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>S25309B</td><td>Use for general sterilization&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Eye Lubricant</td><td>Fisher Scientific</td><td>19-898-350</td><td></td></tr><tr><td>Stimulator</td><td>Medtronic</td><td>Model 3628</td><td></td></tr><tr><td>DBS electrodes</td><td>Rhodes Medical Instruments, CA</td><td>SNEX100x-100 mm</td><td>Electrodes are platinum, concentric and bipolar</td></tr><tr><td>Betadine (Povidone-Iodine)&amp;nbsp;</td><td>PDI</td><td>S23125</td><td>Single use swabsticks, use for sterilizing the scalp before making incision&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>&amp;nbsp;Brain Dissection and Hippocampal tissue isolation</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acrylic Rodent Brain Matrix</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>175-300</td><td>www.emsdiasum.com</td></tr><tr><td>Razor Blade</td><td>V W R</td><td>55411-050</td><td></td></tr><tr><td>Guillotine Scissors</td><td>Clauss</td><td>18039</td><td>For decapitation, make sure these scissors are maintained in clean and working condition</td></tr><tr><td>Scissors</td><td>Codman Classic</td><td>34-4098</td><td>Use for removing the brain from the skull</td></tr><tr><td>Forceps</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>72957-06</td><td>Use for removing the brain from the skull and for handling during dissection</td></tr><tr><td>Phosphate Buffered Saline&amp;nbsp;</td><td>Boston Bioproducts</td><td>BM-220</td><td></td></tr><tr><td>&amp;nbsp;RNA Extraction and cDNA Preparation</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tri Reagent</td><td>Sigma</td><td>T9424</td><td>Always use in a fume hood and wear protective goggles while handling; avoid contact with skin</td></tr><tr><td>Syringe (3 ml, 25 G)</td><td>BD</td><td>309570</td><td>Use for tissue homogenization</td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1145-1</td><td>Always use in a fume hood and wear protective goggles while handling; avoid contact with skin</td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>A416-1</td><td></td></tr><tr><td>Glycogen</td><td>Thermo Scientific</td><td>R0561</td><td></td></tr><tr><td>Dnase I Kit</td><td>Ambion</td><td>AM1906</td><td></td></tr><tr><td>Superscript First Strand Synthesis Kit</td><td>Invitrogen</td><td>11904-018</td><td></td></tr><tr><td>Tabletop Microcentrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5415D</td><td></td></tr><tr><td>&amp;nbsp;Quantitative PCR</td><td>&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SYBR Green PCR Kit</td><td>Qiagen</td><td>204143</td><td></td></tr><tr><td>Custom Oligos</td><td>Invitrogen</td><td>10668051</td><td></td></tr><tr><td>PCR Plates (96 wells)</td><td>Denville Scientific</td><td>C18080-10</td><td></td></tr><tr><td>Optical Adhesive Sheets</td><td>Thermo Scientific</td><td>AB1170</td><td></td></tr><tr><td>Nuclease free Water</td><td>Thermo Scientific</td><td>SH30538-02</td><td></td></tr><tr><td>Real Time PCR Machine</td><td>Applied Biosystems</td><td>7500</td><td></td></tr></tbody></table>

analysis of gene expression changes in the rat hippocampus after deep brain stimulation of the anterior thalamic nucleus

깊은 뇌 자극 (DBS) 수술 등 기저핵, 시상 및 시상 영역으로 뇌의 다양한 지역을 대상으로, 약물 치료에 반응하지 못한 여러 가지 운동 장애에 대한 효과적인 치료입니다. DBS 수술 분야의 최근 발전은 비만, 우울증과 강박 장애 등 다양한 다른 조건이 수술 기법의 응용 프로그램을 확장하기 시작했다. 이러한 확대 표시에도 불구하고, 거의 DBS 수술의 유익한 효과를 촉진 기본 생리 학적 메커니즘에 대한 알려져있다. 이 질문에 대한 하나의 접근은 전기 자극을 수신 뉴런 유전자 발현 분석을 수행하는 것이다. 이전의 연구는 쥐의 치아 이랑에서 그 신경은 시상 (1)의 전방 핵의 대상 DBS에 유도되어 보여 주었다. ATN을 대상으로 DBS 수술은 치료 불응 성 간질을 위해 널리 사용됩니다. 따라서 그것은 많은 가출 중 하나입니다우리 t 전기적으로 ATN을 자극에 의​​해 유도되는 전사 변화를 탐구한다. 이 논문에서 우리는 성인 남성의 Wistar 쥐에서 ATN을 대상으로 정위 유도 DBS 수술에 대한 우리의 방법을 설명합니다. 우리는 또한 유전자 발현 변화를 측정하기위한 조직 박리, RNA 분리, cDNA를 준비하고 정량적 RT-PCR을위한 다음 단계에 대해 설명합니다. 이 방법은 적용 일반적으로 임상 적 대상 기저핵과 뇌의 다른 영역을 자극 수정할 수 있습니다. 여기에 설명 된 유전자 발현 연구는 DBS위한 메커니즘을 지시 할 수있는 분자 플레이어를 발견하기위한 후보 타겟 유전자 접근법을 가정한다.

도 1a 및도 1b는 제어 유전자 β 액틴에 BDNF와 GABRD의 상대적 표현을 나타낸다. BDNF는, 뉴로 트로는 종종 많은 신경 질환의 38 ~ 41의 신경 보호 효과와 관련이있다. 이것은 간질 환자에게 치료 적 이점을 수득 ATN의 자극에 응답하여 BDNF의 발현 프로파일을 분석하는 것이 흥미 롭다. 표시된 시간 - 점 걸쳐 BDNF의 유전자 발현 프로파일을 도시도 1a에 DBS 자극을 게시, BDNF는...

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Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus

The mechanism underlying the therapeutic effects of Deep Brain Stimulation (DBS) surgery needs investigation. The methods presented in this manuscript describe an experimental approach to examine the cellular events triggered by DBS by analyzing the gene expression profile of candidate genes that can facilitate neurogenesis post DBS surgery.

전방 시상 핵의 깊은 뇌 자극 후 쥐 해마의 유전자 발현 변화 분석

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective ...

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

10.9K 조회수.  Brigham & Women's Hospital, Harvard Medical School. The mechanism underlying the therapeutic effects of Deep Brain Stimulation (DBS) surgery needs investigation. The methods presented in this manuscript describe an experimental approach to examine the cellular events triggered by DBS by analyzing the gene expression profile of candidate genes that can facilitate neurogenesis post DBS surgery.

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Intra-Operative Behavioral Tasks in Awake Humans Undergoing Deep Brain Stimulation Surgery

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through implanted electrodes. Deep brain stimulation was first implemented as a therapeutic modality by Benabid et al. in the late 1980s, when he used this technique to stimulate the ventral intermediate nucleus of the thalamus for the treatment of tremor 1. Currently, the procedure is used to treat patients who fail to respond adequately to medical management for diseases such as Parkinson's, dystonia, and essential tremor. The efficacy of this procedure for the treatment of Parkinson's disease has been demonstrated in well-powered, randomized controlled trials 2. Presently, the U.S. Food and Drug Administration has approved DBS as a treatment for patients with medically refractory essential tremor, Parkinson's disease, and dystonia. Additionally, DBS is currently being evaluated for the treatment of other psychiatric and neurological disorders, such as obsessive compulsive disorder, major depressive disorder, and epilepsy. 
DBS has not only been shown to help people by improving their quality of life, it also provides researchers with the unique opportunity to study and understand the human brain. Microelectrode recordings are routinely performed during DBS surgery in order to enhance the precision of anatomical targeting. Firing patterns of individual neurons can therefore be recorded while the subject performs a behavioral task. Early studies using these data focused on descriptive aspects, including firing and burst rates, and frequency modulation 3. More recent studies have focused on cognitive aspects of behavior in relation to neuronal activity 4,5. This article will provide a description of the intra-operative methods used to perform behavioral tasks and record neuronal data with awake patients during DBS cases. Our exposition of the process of acquiring electrophysiological data will illuminate the current scope and limitations of intra-operative human experiments.

Deep brain stimulation surgery offers a unique opportunity to examine information encoding in the awake human brain. This article will describe intra-operative methods used to perform cognitive and behavioral tasks while simultaneously acquiring physiological data such as EMG, single-unit neuronal activity and/or local field potentials.

딥 뇌 자극 수술을받은 깨어 인간 내부 수술 행동 작업

Deep brain stimulation (DBS) is a surgical procedure that directs chronic, high frequency electrical stimulation to specific targets in the brain through ...

연구

의학

Biomarkers in an Animal Model for Revealing Neural, Hematologic, and Behavioral Correlates of PTSD

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for objective diagnosis but also for the evaluation of therapeutic efficacy and resilience to trauma. Ongoing research is directed at identifying molecular biomarkers for PTSD, including traumatic stress induced proteins, transcriptomes, genomic variances and genetic modulators, using biologic samples from subjects' blood, saliva, urine, and postmortem brain tissues. However, the correlation of these biomarker molecules in peripheral or postmortem samples to altered brain functions associated with psychiatric symptoms in PTSD remains unresolved. Here, we present an animal model of PTSD in which both peripheral blood and central brain biomarkers, as well as behavioral phenotype, can be collected and measured, thus providing the needed correlation of the central biomarkers of PTSD, which are mechanistic and pathognomonic but cannot be collected from people, with the peripheral biomarkers and behavioral phenotypes, which can.
Our animal model of PTSD employs restraint and tail shocks repeated for three continuous days - the inescapable tail-shock model (ITS) in rats. This ITS model mimics the pathophysiology of PTSD 17, 7, 4, 10. We and others have verified that the ITS model induces behavioral and neurobiological alterations similar to those found in PTSD subjects 17, 7, 10, 9. Specifically, these stressed rats exhibit (1) a delayed and exaggerated startle response appearing several days after stressor cessation, which given the compressed time scale of the rat's life compared to a humans, corresponds to the one to three months delay of symptoms in PTSD patients (DSM-IV-TR PTSD Criterian D/E 13), (2) enhanced plasma corticosterone (CORT) for several days, indicating compromise of the hypothalamopituitary axis (HPA), and (3) retarded body weight gain after stressor cessation, indicating dysfunction of metabolic regulation.
The experimental paradigms employed for this model are: (1) a learned helplessness paradigm in the rat assayed by measurement of acoustic startle response (ASR) and a charting of body mass; (2) microdissection of the rat brain into regions and nuclei; (3) enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for blood levels of CORT; (4) a gene expression microarray plus related bioinformatics tools 18. This microarray, dubbed rMNChip, focuses on mitochondrial and mitochondria-related nuclear genes in the rat so as to specifically address the neuronal bioenergetics hypothesized to be involved in PTSD.

We describe a rat model of post traumatic stress disorder (PTSD) that reveals the persistent alterations in neuroendocrine function and the delayed long-term, exaggerated fear response, characteristic of PTSD patients. The animal model and methods described here are useful for correlating biomarkers in brain nuclei, which are mechanistic but cannot be measured in patients, with biomarkers in peripheral white blood cells, which can.

PTSD의, 신경 Hematologic, 그리고 행동 상관 관계를 누설하는 행위에 대해서는 동물 모델에서 생체

Identification of biomarkers representing the evolution of the pathophysiology of Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) is vitally important, not only for ...

A Novel Approach to Assess Motor Outcome of Deep Brain Stimulation Effects in the Hemiparkinsonian Rat: Staircase and Cylinder Test

Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus is an effective treatment option for Parkinson&#39;s disease. In our lab we established a protocol to screen different neurostimulation patterns in hemiparkinsonian (unilateral lesioned) rats. It consists of creating a unilateral Parkinson&#39;s lesion by injecting 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the right medial forebrain bundle, implanting chronic stimulation electrodes into the subthalamic nucleus and evaluating motor outcomes at the end of 24 hr periods of cable-bound external neurostimulation. The stimulation was conducted with constant current stimulation. The amplitude was set 20% below the individual threshold for side effects. The motor outcome evaluation was done by the assessment of spontaneous paw use in the cylinder test according to Shallert and by the assessment of skilled reaching in the staircase test according to Montoya. This protocol describes in detail the training in the staircase box, the cylinder test, as well as the use of both in hemiparkinsonian rats. The use of both tests is necessary, because the staircase test seems to be more sensitive for fine motor skill impairment and exhibits greater sensitivity to change during neurostimulation. The combination of the unilateral Parkinson model and the two behavioral tests allows the assessment of different stimulation parameters in a standardized way.

Deep brain stimulation (DBS) is an effective treatment option for Parkinson's disease. We established a study design to screen novel stimulation paradigms in rats. The protocol describes the use of the staircase test and cylinder test for motor outcome assessment in DBS treated hemiparkinsonian rats.

계단 및 실린더 테스트 : 소설 접근은 Hemiparkinsonian 쥐에 깊은 뇌 자극 효과의 모터 결과를 평가하는

Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus is an effective treatment option for Parkinson&#39;s disease. In our lab we established a protocol to ...

행동분석학

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, ...

Laser Capture Microdissection of Enriched Populations of Neurons or Single Neurons for Gene Expression Analysis After Traumatic Brain Injury

Long-term cognitive disability after TBI is associated with injury-induced neurodegeneration in the hippocampus-a region in the medial temporal lobe that is critical for learning, memory and executive function.1,2 Hence our studies focus on gene expression analysis of specific neuronal populations in distinct subregions of the hippocampus. The technique of laser capture microdissection (LCM), introduced in 1996 by Emmert-Buck, et al.,3 has allowed for significant advances in gene expression analysis of single cells and enriched populations of cells from heterogeneous tissues such as the mammalian brain that contains thousands of functional cell types.4 We use LCM and a well established rat model of traumatic brain injury (TBI) to investigate the molecular mechanisms that underlie the pathogenesis of TBI. Following fluid-percussion TBI, brains are removed at pre-determined times post-injury, immediately frozen on dry ice, and prepared for sectioning in a cryostat. The rat brains can be embedded in OCT and sectioned immediately, or stored several months at -80 &deg;C before sectioning for laser capture microdissection. Additionally, we use LCM to study the effects of TBI on circadian rhythms. For this, we capture neurons from the suprachiasmatic nuclei that contain the master clock of the mammalian brain. Here, we demonstrate the use of LCM to obtain single identified neurons (injured and degenerating, Fluoro-Jade-positive, or uninjured, Fluoro-Jade-negative) and enriched populations of hippocampal neurons for subsequent gene expression analysis by real time PCR and/or whole-genome microarrays. These LCM-enabled studies have revealed that the selective vulnerability of anatomically distinct regions of the rat hippocampus are reflected in the different gene expression profiles of different populations of neurons obtained by LCM from these distinct regions. The results from our single-cell studies, where we compare the transcriptional profiles of dying and adjacent surviving hippocampal neurons, suggest the existence of a cell survival rheostat that regulates cell death and survival after TBI.

We describe how to use laser capture microdissection (LCM) to obtain enriched populations of hippocampal neurons or single neurons from frozen sections of the injured rat brain for subsequent gene expression analysis using quantitative real time PCR and/or whole-genome microarrays.

외상성 뇌 손상 후 뉴런 또는 유전자 발현 분석을위한 단일 뉴런의 강화 인구의 레이저 캡처 Microdissection

Long-term cognitive disability after TBI is associated with injury-induced neurodegeneration in the hippocampus-a region in the medial temporal lobe that ...

신경과학

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 ...

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, ...

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the pathophysiological basis of these diseases, it is necessary to precisely characterize in which way the processing of information is disturbed between the different neuronal parts of the circuit. Using extracellular in vivo electrophysiological recordings, it is possible to accurately delineate neuronal activity within a neuronal network. The application of this method has several advantages over alternative techniques, e.g., functional magnetic resonance imaging and calcium imaging, as it allows a unique temporal and spatial resolution and does not rely on genetically engineered organisms. However, the use of extracellular in vivo recordings is limited since it is an invasive technique that cannot be universally applied. In this article, a simple and easy to use method is presented with which it is possible to simultaneously record extracellular potentials such as local field potentials and multiunit activity at multiple sites of a network. It is detailed how a precise targeting of subcortical nuclei can be achieved using a combination of stereotactic surgery and online analysis of multi-unit recordings. Thus, it is demonstrated, how a complete network such as the hyperdirect cortico-basal ganglia loop can be studied in anesthetized animals in vivo.

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

In this study, the methodology is presented on how to perform multi-site in vivo electrophysiological recordings from the hyperdirect pathway under urethane anesthesia.

심각한<em&gt; In Vivo</em&gt; 마취 된 래트에서의 Hyperdirect 경로로부터의 국소 장 전위 및 다중 단위 활성의 전기 생리 학적 기록

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...

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

Electrical high-frequency stimulation (HFS), using implanted electrodes targeting various brain regions, has been proven as an effective treatment for various neurological and psychiatric disorders. HFS in the deep region of the brain, also named deep-brain stimulation (DBS), is becoming increasingly important in clinical trials. Recent progress in the field of high-frequency DBS (HF-DBS) surgery has begun to spread the possibility of utilizing this invasive technique to other situations, such as treatment for major depression disorder (MDD), obsessive-compulsive disorder (OCD), and so on. 
Despite these expanding indications, the underlying mechanisms of the beneficial effects of HF-DBS remain enigmatic. To address this question, one approach is to use implanted electrodes that sparsely activate distributed subpopulations of neurons by HFS. It has been reported that HFS in the anterior nucleus of the thalamus could be used for the treatment of refractory epilepsy in the clinic. The underlying mechanisms might be related to the increased neurogenesis and altered neuronal activity. Therefore, we are interested in exploring the physiological alterations by the detection of neuronal activity as well as neurogenesis in the mouse dentate gyrus (DG) before and after HFS treatment. 
In this manuscript, we describe methodologies for HFS to target the activation of the DG in mice, directly or indirectly and in an acute or chronic manner. In addition, we describe a detailed protocol for the preparation of brain slices for c-fos and Notch1 immunofluorescent staining to monitor the neuronal activity and signaling activation and for bromodeoxyuridine (BrdU) labeling to determine the neurogenesis after the HF-DBS induction. The activation of the neuronal activity and neurogenesis after the HF-DBS treatment provides direct neurobiological evidence and potential therapeutic benefits. Particularly, this methodology can be modified and applied to target other interested brain regions such as the basal ganglia and subthalamic regions for specific brain disorders in the clinic.

This protocol shows how to set up a reliable HFS method in mice. Neurons throughout the hippocampal dentate gyrus are electrically stimulated by HFS directly and indirectly in vivo. Neuronal activity and molecular signaling are examined by c-fos and Notch1 immunofluorescent staining, respectively; neurogenesis is quantified by bromodeoxyuridine labeling assay.

고주파 자극에 의해 마우스가 뇌의 활성화에 대 한 침략 적 방법

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

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 ...