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
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus at JoVE.com

We are grateful for the support of the NREF foundation.

NOT: Etik Açıklama: Bu yazıda ele tüm işlemler (Laboratuvar Hayvanları Bakım ve Kullanım Kılavuzu için) Hayvan Araştırma NIH kurallarına uygun ve Harvard Tıp Fakültesi IACUC Komitesi tarafından onaylanmıştır. 1. Ön cerrahi hazırlanması <ol><li> Tüm cerrahi aletler ya otoklav ile veya gerektiğinde antiseptik solüsyon ve / veya etanol ile temizlik sterilize emin olun. Mümkünse, bu tür neşter, iğne ve şırıngalar gibi steril tek kullanımlık ekipman kullanın. </li><li> Cerrahi örtüler ile tezgah Kapak ve mevcut bir biyolojik tehlikeli atık bertaraf var olduğundan emin olun. </li><li> Sıçan tartılır ve anestezi dozu hesaplamak. Fareler uyutmak için Ketamin / Ksilazin karışımı (Ketamin 75 mg / kg ve Xylazine 10 mg / kg) kullanın. Not: 200-250 gr stereotaktik çerçeve içinde hayvanın uygun sabitleme için hem de ATN tam bir hedeflemenin yapılması için en uygun ağırlık arasında. Isoflurane da anestezi maddesi olarak kullanılabilir. </li><li> Dağı ve güvenli iki steril elektrotlar elektrot tutucu üzerine (otoklav veya etilen oksit ile sterilize) stereotaktik cerrahi çerçeve ve bir mikroskop (10-40X büyütme) yardımı ile (Şekil 2), düzgün için elektrodun ipuçları incelemek hizalama. İki elektrotlar arayla 3,0 mm sabitleyin. NOT: sert yüzeylere dokunarak elektrot ucu zarar vermemek için özen gösterin. </li></ol> 2. DBS Cerrahisi <ol><li> Ketamin / Xylazine hayvana intraperitoneal karıştırın ve hayvan (ayak-tutam refleks, solunum hızı ve derinliği ve solunum düzenliliği kontrol ederek) anestezi cerrahi uçağı ulaştığını teyit enjekte. Çizi edilecek kafa derisi bölgesinden saç çıkarın ve her Betadin ve alkol ya da steril serum fizyolojik ya 3 alternatif scrubs ile kafa derisi dezenfekte edin. Güvenli ve stereotaktik Fram üzerinde hayvan yerleştirinör. </li><li> Optimal düzeyde hayvanın vücut ısısını korumak için dolaşan sıcak su yastıkları kullanın. Aşırı kurumasını korumak için hayvanın gözlerine göz yağlayıcı. </li><li> Anterioposterior -1.6 mm, mediyolateral 1,5 mm ve 5,2 mm 1 dorsoventral aşağıdaki stereotaktik ATN (anterior talamik çekirdek) hedefleme için koordinat kullanın. NOT: stereotaktik koordinatlar Paxinos ve Watson (6 th edition) sıçan beyin atlas 36 dayanmaktadır. </li><li> Kafa derisi bir kesi sagittally kafatasını ortaya olun. Retraktörler bir çift kazıma derisi güvenceye kullanma kafatası ortaya çıkarmak. Kesi temizlemek için steril tuzlu su kullanın. Kesi çok ıslak ise, kurumaya steril pamuklu bezlerden kullanın. Bregma bulun ve siyah marker ile işaretleyin. Coron sagital sütür ve 1,6 mm posterior mediolaterally her iki tarafta yaklaşık 1.5 mm iki işaretleri yapmak, çapak delik konumunu rehberlik etmekal sütür. </li><li> Çapak delik yapmak için bir el matkabı kullanın. Çapak delik ucu etanol ile sterilize steril olduğundan emin olun. Delerken kafatası yüzeyine 45 ° yaklaşık bir açıyla matkap tutun. Sıkça herhangi bir çapak delik yerde aşırı ısı önlemek için iki çapak delik arasındaki geçiş. </li><li> Dura maruz kadar sondaj devam edin. Ucu bükülmüş bir &#39;L&#39; şeklini andıran bir iğne kullanarak, elektrot ekleme engel olur kemik herhangi bir kırık parçalarını çıkartın. Bükülmüş bir iğne kullanılarak kemik parçaları çıkarırken yatan dura ve / veya beyin dokusu zarar vermemek için özen gösterin. NOT: Bir körleşmiş iğne veya ince künt forseps kullanarak da bir seçenektir. </li><li> Stereotaktik çerçeve dönen sapa çift elektrot düzeneğini Fix ve 90 ° açıyla kolu sabitleyin. Stereotaktik çerçeve ayarlamaları kullanarak, tam bregmadan yukarıda sol elektrot yerleştirin. </li><li> Stereo kullanmataktik ayarlamalar mediyolateral konumlandırma için, tam şimdi mükemmel koronal sütür boyunca hizalanmış iki elektrot vardır ama bregmadan mediolaterally 1,5 mm aralıklı şekilde bregmadan sol tarafına sol elektroda 1.5 mm hareket. </li><li> Anterioposterior stereotaktik ayarlamalar kullanarak, koronal sütür elektrotlar 1,6 mm posterior taşıyın. </li><li> Çapak çapak delik delik kaba kenarları dokunmadan, elektrotlar kolaylıkla eklenebilir böyle doğru yerde yapılmış ise ilk onay için elektrotlar düşürmek için dorsoventral ayarlamaları kullanın. Bu durumda, kafatasının yüzeyine 5.2 mm derinliğe kadar elektrotlar yerleştirin. </li><li> 130 Hz ayarlanmış bir uyarıcısı, 2.5 V ve 90 mikro saniye pulsewidth 1 açar aracılığıyla elektrotlar bağlayın. </li><li> Bir saat süre ile yüksek frekans uyarımı teslim (veya deney sisteminde göre istenen bir zaman periyodu için). Stimülasyon sırasında, s sağlamak unutmayındüzenli bir ayak tutam yanıt olarak ayak çekilmesi yokluğu kontrol ederek roper anestezi derinliği. Anestezi ikna etmek için kullanılan yaklaşık yarısı ilk dozu ile anestezi Supplement. Anestezi derinliği kontrol ederken senin steril eldiven kirlenmesini önlemek ve gerekirse bunları değiştirin. Kişinin deneysel ihtiyaçlarına göre tek veya çift taraflı uyarımı gerçekleştirin. Gibi düşük frekanslı stimülasyon gibi kontrolleri (eg., 10 Hz) ve (sonradan stimülasyon ile elektrotlar yerleştirerek) uyarılmamış hayvanlar dahil. </li><li> Stimülasyon yapıldıktan sonra, dikkatlice elektrotlar kaldırmak ve 3-0 dikiş ile veya steril cerrahi zımba ile kesi dikiş. </li><li> Deri altına analjezi olarak buprenorfin (0.05 mg / kg) uygulayınız. Normal aktiviteye dönene kadar hayvan Monitör ve ardından konut tesisine geri. </li><li> Deneysel tasarım dayalı zaman belirli bir süre sonra (örneğin, 0, 3, 6 veya 12 saat sonrası DBS cerrahisi), Anestezi doz aşımı ile hayvan euthanize. Vital bulguların yokluğu onayladıktan sonra, hayvan başını kesmek. </li><li> İlk makas kullanılarak cilt kaldırarak beyin parçalara ayır. Diseksiyon makas kullanarak sagital sütür boyunca kemik kesti. Her iki yan tarafta kemik yoluyla iki kesiler (yaklaşık bir inç her) yapın. Forseps kullanarak, beyin maruz kafatasının üst kemik kısmen kopmuş parça kaldırın. </li><li> Ince makas veya forseps kullanarak, kafatası beyni yerinden ve buz üzerinde soğuk PBS ile bir Petri kabı transfer. NOT: kemiğin içinden kesiler yaparken beyne zarar vermemek için özen gösterin. </li></ol> 3. Hippocampus İzolasyon NOT: buz üzerinde bu bölümdeki tüm sonraki adımları uygulayın. <ol><li> Buz üzerinde önceden soğutulmuş bir akrilik beyin matrisi üzerinde beyin yerleştirin. Bir jilet kullanarak, ön-çoğu ed gelen koronal yaklaşık 7-8 mm beyin kesmekbeyin ge. Ilk kesme ikinci koronal kesme ve posterior yapmak şekilde yaklaşık 5 mm kalınlığında beyin kesiti çıkarılabilir. </li><li> Buz soğukluğunda PBS ile bir petri tabağına beyin dilim aktarın. Jilet kullanarak, iki yarım küre bölümleri sever ve sırasıyla sol ve sağ taraflarına karşılık gelen hemisfer dikkat etmeye özen gösterin. Tek taraflı uyarılmalara yaparken bu özellikle önemlidir. </li><li> Ince forseps ve makas kullanılarak dikkatli bir şekilde hipokampus çıkarın. </li><li> Flaş sonraki RNA ekstraksiyon adımlar için hazır olana kadar -20 ° C derin dondurucuda kuru buz ve mağaza hipokampal doku dondurma. NOT: Uzun süreli depolama için, -80 ° C derin dondurucuda saklamak doku önerilir. </li></ol> 4. RNA Ekstraksiyon ve Kantitatif PCR <ol><li> Doku homojenizasyon için hazır olana kadar kuru buz dondurulmuş kalır emin olun. </li><li> NOT: kaputu bu adımı gerçekleştirin. <ol><li> Hipp Tri reaktif 1 ml ekleyinDoku küçük parçalar halinde kırılır kadar 1,5 ml santrifüj tüpü içinde ocampal doku ve birinci pipetleme birden çok kez de homojen hale getirilir. Ayrıca görünür hiçbir kırılmamış doku kalmayıncaya kadar bir 25 G iğne ile bir şırınga geçerek doku homojenize. Buz üzerinde homojenleştirme adımları uygulayın. </li><li> Doku homojenize edildikten sonra, hücre parçalanmasını sağlamak için hücre süspansiyonu, 5 dakika boyunca oda sıcaklığında bekletin. NOT: Bu noktadan sonra, hücre süspansiyonu dondurulmuş ve daha sonra işlenene kadar -70 ° C&#39;de saklanır hızlı olabilir. </li></ol></li><li> 0.2 mi kloroform eklenir ve 20 saniye boyunca vorteks ile karıştırın ve 15 dakika için oda sıcaklığında çözelti dinlendirin. </li><li> 4 ° C&#39;de 15 dakika boyunca 12,000 x g&#39;de örnekleri santrifüjleyin. Santrifüj işleminden sonra, görünür olacak üç ayrı katmanları bozmadan dikkatlice tüpleri çıkarın. NOT: Alt (kırmızı) faz proteinleri içeren, orta bulutlu faz DNA içerir ve üst berrak faz R içeriyorNA. </li><li> Yeni bir 1.5 ml&#39;lik bir santrifüj tüpüne, berrak fazı (RNA) aktarın (tipik olarak faz ihtiva eden RNA, 500 ul elde edilir). Buna, 0.5 ml izopropanol ilave edildi ve vorteks yoluyla karıştırılır. Buna RNA için taşıyıcı olarak 2-3 ul glikojen (20 mg / ml) ilave edilmektedir. Örnek 10 dakika süreyle oda sıcaklığında masaya dinlenmeye bırakın. </li><li> 4 ° C&#39;de 1 saat süre ile 12,000 x g&#39;de santrifüjleyin. RNA pelet tüpün alt kısmında görünür olduğundan emin olun. </li><li> Süpernatantı atın ve% 75 etanol 1 ml ekleyerek RNA pelet yıkayın (nukleaz ücretsiz su ile yapılan). Topak, tüp altından boşaltır ve çözelti içinde yüzer kadar örneği, birden çok kez ters yüz edin. 4 ° C&#39;de 10 dakika boyunca 12,000 x g&#39;de çözeltisi santrifüjleyin. Not:% 75 etanol içinde topak daha başka aşamalar kadar -20 ° C&#39;de muhafaza edilebilir. </li><li> Oda sıcaklığında 5 dakika boyunca açık tüpler bırakarak kuru hava RNA pelet izin verir. Ove önlemek için önlem alınBu sonraki aşamada su içinde çözülmesini etkileyebilecek olarak Pelet kurutulduktan r. </li></ol> 5. RNA Hazırlık DNA Çıkarma <ol><li> RNA pelet nükleaz ücretsiz su 9 ul ekleyin ve pelet tüp hafifçe karıştırın geçmeden önce çözülür emin olun. Bu 10x Dnaz i Tampon 1 ul, 1 ul (DNase I kit) yeniden birleştirici DNase eklemek için, kısa bir süre için, hafifçe tüpler hafifçe vurarak karıştırın tüpleri spin ve 30 dakika için bir su banyosu içinde 37 ° C&#39;de inkübe edin. </li><li> Örnek (DNase I kit) 2 ul DNaz inaktivasyonu reaktif ilave edin ve 2 dakika boyunca oda sıcaklığında inkübe edilir ve tüp hafifçe iterek genellikle karıştırın. Yeni bir 1.5 ml&#39;lik bir santrifüj tüpüne, 10 dakika ve Üstte yüzen berrak madde içinde yaklaşık 10 ul transfer için 12,000 x g&#39;de santrifüjleyin. </li><li> Bir Nanodrop veya spektrofotometre kullanılarak RNA konsantrasyonu ölçün. </li></ol> 6. RNA&#39;dan cDNA yapmak <ol><li> Gerekli hacim th ekleRNA 1 ug içerir ve nükleaz ücretsiz su ekleyerek 8 ul toplam hacmi getirmek de. Buna 1 ul 10 mM dNTP karışımı Superscrıpt içine First Strand Synthesis Kit rasgele heksamerlerin 1 ul ekle. Yavaşça karıştırın ve ya bir su banyosunda ya da bir önceden-programlanmış bir ısıl üzerinde 5 dakika boyunca 65 ° C sıcaklıkta inkübe edilir. </li><li> 10x RT tampon maddesi, 25 uM MgCl2, 0.1 M DTT ve 2 ul RNaz OUT 1 ul (40 U / ul), 4 ul 2 ul: Aşağıdaki reaktifler içeren bir ön-karışım hazırlanması. NOT: Verilen Birimleri reaksiyon başına, kullanıcı kişinin deneysel ihtiyaçlarına göre büyütmek gerekir. </li><li> 65 ° C ila örneğini içeren RNA çıkardıktan sonra, bir dakika süre ile, oda sıcaklığında tüp ayarlayın. 9 ul ön-karışım çözeltisi ilave edin ve 2 dakika boyunca oda sıcaklığında inkübe edin. Superscript II ters transkriptaz enzimi ve 1 ul (50 U / ul) ilave edilir ve daha sonra 10 dakika oda sıcaklığında inkübe edin. </li><li> 50 için 42 ° C&#39;de inkübe edinen az bir ters transkripsiyon gerçekleşmesi için. </li><li> 15 dakika reaksiyonu sona erdirmek için 70 ° C&#39;de inkübe edin. </li><li> Buz örnekleri kısaca yerleştirin ve 1 ul RNaseH (2 U / ml) ekleyin ve 20 dakika boyunca 37 ° C&#39;de inkübe edin. </li><li> Kısaca yoğuşma sıvı aşağı dönmeye 3.000 xg&#39;de tüpler santrifüj. NOT: Bu kantitatif PCR için kullanılacak cDNA&#39;dır. cDNA kurulumu kadar -20 ° C&#39;de derin dondurucuda saklanabilir. cDNA, PCR ile devam etmeden önce, nükleaz içermeyen su ile seyreltilebilir. </li></ol> 7. Kantitatif PCR <ol><li> Takip eden maddeler içeren bir ana karışım (verilen miktarlar reaksiyon başına olan) İmalat: 2x SYBR Yeşil Mix 6.3 ul ileri primer (10 uM), 0.6 ul ters Primer (10 uM), 0.6 ul Nükleaz serbest su, 0.5 ul . NOT: Primer tasarımı kullanılarak yapıldı ilgi geni için NCBI nükleotid dizisi sayfasında seçeneği &#39;Primer seçin&#39;. </li><li> 96 iyi-PCR plakanın her oyuğuna 10 ul Mastermix ekleyin. Daha önce de MasterMix içeren yapılan cDNA 2.5 ul ekleyin. Her bir numune için üç PCR reaksiyonları kurmak için emin olun. </li><li> Master ve cDNA eklenmesi tamamladıktan sonra, kuyu mühür bir optik yapışkan sayfasını kullanarak PCR plaka kapsamaktadır. Kuyunun dibine tüm sıvı yerleşmek için bir masaüstü santrifüj 500 xg&#39;de 5 dakika boyunca kısaca plaka Spin. </li><li> Önceden programlanmış RT-PCR makine üzerine PCR plakasını yükleyin. Tablo 1&#39;de verilmiştir PCR parametrelerini kullanın. </li><li> Veri analizi: diğer hesaplamalar için qPCR çıkışından Cı t değerleri kullanın. İç kontrol genleri için PCR reaksiyonları ayarlanmış test geni ile birlikte, 18S rRNA ve β-aktin (negatif kontrol) (eşit giriş temin etmek üzere). ΔΔCt yöntemi 37 göre kat değişiklik hesaplayın. </li></ol>

The authors have no disclosures.

Benabid ark dönüm çalışmanın ardından. Parkinson hastalığı ve esansiyel tremor tedavisi için derin beyin stimülasyonu kullanarak, DBS cerrahi teknik, birçok nörolojik bozukluklar 6,10,43 tedavisinde son on yılda çok ilgi ile incelenmiştir. Beyin devrelerinin çeşitli nöro-anatomik bölgeleri hedefleyen DBS çalışmalar halen büyük bir sinirsel hastalıklar ele için birçok gruplar tarafından gerçekleştirilen ve klinik çalışmaların çeşitli aşamalarında içind...

elektriksel beyin devrelerini uyarıcı olasılığı 2 araştırılmıştır zaman nöroşirürji tekniği olarak Derin Beyin Uyarım gelişiminin arkasındaki geçmişi 1870&#39;lerin kadar uzanmaktadır. sinirsel bozuklukların tedavisi gibi kronik yüksek frekanslı stimülasyon kullanılması 1960&#39;lı 3 başlamıştır. Daha sonra kronik implantasyonu DBS elektrotlar 4-6 gelişine 1990&#39;larda, DBS tarafından tedavi edildi sinirsel bozuklukların sayısı artmaya devam etmiştir. Derin Beyin Stimülasyonu ilk esansiyel tremor 6 için bir tedavi olarak Amerika Birleşik Devletleri&#39;nde kullanıldı. Bugün ameliyat halen farmakolojik müdahale ile tedavi edilemez olan nöronal bozuklukların tedavisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. DBS anda, Parkinson hastalığı ve distoni 7-9 hareketi bozuklukları tedavi etmek için kullanılmıştır. Alzheimer tipi demans, Huntington hastalığı, epilepsi, ağrı ve nöropsikiyatrik hastalıklar, depresyon, obsesif kompulsif bozukluk, Tourette sendromu,7 sendromu ve bağımlılık DBS 10-12 ile tedaviye uygun koşullar bazılarıdır. DBS cerrahi FDA Parkinson hastalığı, distoni ve temel titreme tedavisi için onaylanmıştır birlikte, yukarıda sözü edilen diğer durumların tedavisi için DBS kullanılması, hastaların 13,14 çok umut vermektedir laboratuar çeşitli aşamalarında ve klinik çalışmalar bulunmaktadır. Klinik, DBS cerrahi iki aşamada yapılır. Birinci aşama cerrahi radyolojik konumlandırma bir arada kullanarak hedeflenen anatomik konumda DBS elektrotlar konumlandırma içerir, CT, MRI yanı sıra gelişmiş hassasiyet için mikroelektrot okumaları. İkinci aşama, hastanın üst göğüste bir darbe jeneratörü implante içerir ve yükleme uzatma darbe jeneratör derisi açar. Nörolojik durumuna göre, darbe üreteci için birçok programlama düzenleri standardize edilmiş ve istenen gerilim teslim kullanılacaktır. Son volMinimal gerilimi 15 ile en iyi klinik yanıt alacak şekilde tage kademeli bir şekilde ulaşılır. Ancak, bizim çalışmalarda, kronik DBS implantların aksine basitlik uğruna, klinik olarak kullanılan, bizim hayvan modellerinde (1 saat), bir defalık yüksek frekanslı stimülasyon okuyan başvurdular. Bizim grubun araştırma Parça tedaviye dirençli epilepsi için DBS cerrahisi kullanımını araştıran üzerinde duruluyor. Yüksek frekanslı stimülasyon ile Stereotaktik cerrahi yaklaşımlar epilepsi 10,16,17 tüm insidansı yaklaşık% 30&#39;unu oluşturmaktadır medikal-dirençli epilepsi tedavisi için etkili bir seçenek olarak diğerleri tarafından incelenmiştir. Derin serebellar çekirdekler hem de kortikal yüzey hedefleme serebellar uyarım epilepsi 10,18,19 tedavisi için hedef olarak geçmişte kullanılmıştır. Buna ek olarak, hipokampus uyarımı da denedim ama karışık sonuçlar 20,21 ile olmuştur. Diğer Bazı incelenmiştirEpilepsi için DBS hedefleri serebral korteks, talamus, subtalamik nukleus ve vagus siniri 8 bulunmaktadır. Ancak, son birkaç yıl içinde çeşitli çalışmalar aşağıdaki sonuçları, ön talamik nükleus (ATN) epilepsi tedavisi 10,22 için en yaygın DBS hedef olarak ortaya çıkmıştır. Nöroanatomik devresi ve hayvan modellerinde elde edilen bulgular hakkında bilgilere dayanarak, çeşitli çalışmalar epilepsi 23-26 tedavisinde ATN derin beyin stimülasyonu tedavi edici etkisi üzerinde yoğunlaşmıştır. ATN limbik devrenin parçasıdır ve nöbet sıklığı etki beyin bölgesinde yer almaktadır. Tarafından Hamani ark. Çalışmalar, bir pilokarpin kaynaklı epilepsi modelinde ATN-DBS etkinliğini test edilmiş ve ikili ATN stimülasyon pilokarpin kaynaklı nöbetler ve status epileptikus 24 gecikmeleri uzamış bulduk. Ayrıca, ATN yüksek frekanslı stimülasyon ep bir Pentilentetrazol (PTZ) modelinde nöbet sıklığını azaltmak için bulunmuştur25,27-29 ilepsy. Lee ve ark., Geçmeyen kısmi epilepsi 30 iyileştirilmesinde ATN kronik derin beyin uyarımı üzerine yaklaşık% 75 nöbet sıklığında ortalama azalma bildirilmiştir. Tedaviye dirençli epilepsi üzerine yeni bir klinik çalışmada ön talamik nükleus (ATN) 22 hedef DBS ameliyat sonrası umut verici sonuçlar göstermiştir. Tedaviye dirençli epilepsi (SANTE deneme) için ATN ikili DBS uygulanan 110 hasta ile bir çok merkezli randomize klinik çalışma yaklaşık% 40 31 kadar nöbet sıklığında bir düşüş göstermiştir. Bu çalışmanın sonuçları da 2-3 ay sonra ameliyat gözlenen gecikmiş optimum bir anti-epileptik etkisi ima etti. Toda ve arkadaşları tarafından ileri çalışmalar., Onlar hayvan modellerinde 1 bir sonraki zaman sonrası DBS (gün 3-5) oluyor nörogenezi gösterdi nerede bu bulgular ile doğrulanmıştır. Buna ek olarak, Encinas ve diğ., Hipokampal neurogene bildirmiştirATN 32 yüksek frekanslı stimülasyon sonra erişkin fare dentat girus sis. Önceki çalışmalar 33-35 gibi kronik temporal lob epilepsisi ve öğrenme açıkları ile bir dernek, hafıza bozukluğu ve spontan tekrarlayan nöbetler motorlu gibi bazı epileptik durumlarda hipokampal nöron düşüş bildirdi. Ayrıca, bu tür hayvan modelleri 33 kronik epileptik hipokampus FGF2 ve IGF-1 nöral kök hücre progenitör faktörleri bir azalma oldu. Bu göz önüne alındığında, dentat girus nöron bir büyüklüğe göstermek gibi DBS gibi girişimsel stratejileri araştırma için heyecan verici yollar vardır. Bu bulgular epilepsi mekanizması altında yatan nöron sonrası DBS tedaviye daha derinden keşfetmek için bizi teşvik etmiştir. Biz (temsilci sonuçlarında) (veri rapor değil) yanı sıra ikili hem tek taraflı ATN hedefli ve sıçan dentat girus görülen yüksek nörotrofın (BDNF) ifadesi var. Bizim ceçerli hipotezi BDNF ifadesi DBS cerrahi anti-epileptik etkisi çevirir nöron ile sonuçlanacak bir gen ifadesi zincirini başlatır olmasıdır. Bu yazıda, DBS faydalarını altında yatan mekanizma çalışmak için cazip bir yaklaşım olarak gen ifadesi analizi ile takip sıçanlarda ATN hedefleyen DBS ameliyat için bizim yöntemleri sunuyoruz.

<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

Derin beyin stimülasyonu (DBS) cerrahisi, örneğin bazal ganglionlar, talamus ve subtalamik bölgeler gibi beynin çeşitli bölgelerini hedefleyen, ilaca yanıt vermeyen birkaç hareket bozuklukları için etkili bir tedavidir. DBS cerrahisi alanında son gelişmeler morbid obezite, depresyon ve obsesif kompulsif bozukluk gibi çeşitli diğer koşullara bu cerrahi tekniğin uygulama genişletmek başladı. Bu genişleyen endikasyonlar rağmen, küçük DBS cerrahi yararlı etkilerini kolaylaştıran altta yatan fizyolojik mekanizmalar hakkında bilinmektedir. Bu sorunun bir yaklaşım, elektriksel stimülasyon almak nöronlarda gen ekspresyonu analiz etmektir. Daha önce yapılan çalışmalar, sıçan dentat girus bu nöron talamus 1 ön çekirdeğin hedef DBS ortaya olduğunu göstermiştir. ATN hedefleyen DBS cerrahi tedaviye dirençli epilepsi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle çok interes aitBizim için t elektriksel ATN uyararak bağlı transkripsiyonel değişiklikleri keşfetmek için. Bu yazıda, erişkin erkek Wistar sıçanlarda ATN hedefleyen stereotaksi-güdümlü DBS cerrahisi için metodolojileri tarif. Ayrıca gen ekspresyonu değişimlerinin ölçülmesi için doku diseksiyon, RNA izolasyonu cDNA hazırlanması ve nicel RT-PCR için takip eden adımları tartışır. Bu yöntem, uygulanan ve yaygın olarak klinik olarak hedef bazal gangliyonlar ve beynin diğer bölgelere uyarılması için modifiye edilebilir. Burada tarif edilen gen ifadesi çalışması DBS mekanizması yönetmenlik olabilir moleküler oyuncular keşfetmek için bir aday hedef gen yaklaşımı varsayar.

Şekil 1A ve 1B, kontrol geni β-aktin için BDNF ve GABRD izafi ifadesi olduğunu gösterir. BDNF, bir nörotrofinin genellikle birçok nöronal hastalıklar 38-41 nöroprotektif etkileri ile ilişkilidir. Epileptik hastalara terapötik fayda sağlar ATN uyarılmaya yanıt olarak BDNF tanımlama profili analiz etmek ilginçtir. Belirtilen zaman noktalarında BDNF gen ifadesi profilini gösterir Şekil 1A DBS stimülasyon sonrası, BDNF up-regülasyonu 3 saat...

Watch this Scientific Journal Video about Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus at JoVE.com

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.

Ön Talamusun Çekirdek Derin Beyin Stimülasyon sonra Sıçan Hippocampus Gen İfade Değişim Analizi

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

analysis-gene-expression-changes-rat-hippocampus-after-deep-brain

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

10.9K Görüntüleme.  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.

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

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.

Derin beyin stimülasyonu Cerrahi Uygulanan Uyanık İnsanlar İntraoperatif Davranış Görevler

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

Tıp

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.

TSSB, Nöral Hematolojik ve Davranış Bağlantılı Revealing için Hayvan Modelinde Biyobelirteçler

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.

Merdiven ve Silindir Testi: Yeni Bir Yaklaşım Hemiparkinsonian Rat Derin beyin stimülasyonu Etkileri Motor Sonuçlarını Değerlendirmek için

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 ...

Davranış

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.

Sıçan Beyin Tek Taraflı Yarımküre için Transkraniyal Manyetik Uyarım

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.

Travmatik Beyin Hasarı Sonrası Nöronlar veya gen ekspresyon analizi için Tek Nöron zenginleştirilmiştir Populasyonlarının Lazer Yakalama Mikrodisseksiyon

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

Nörobilim

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.

Kemirgenler Eşzamanlı fMRI ile derin beyin stimülasyonu

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.

Mikroelektrod Uzun vadeli Derin Beyin Stimülasyonu için Sıçan Subtalamik Nucleus içine elektrotlar implantasyonu Rehberli

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.

Akut<emIn vivo</em&gt; Anestezi Uygulanan Sıçanlarda Hiperdirect Pathway&#39;den Lokal Alan Potansiyellerinin Elektrofizyolojik Kayıtları ve Çoklu Ünite Aktivitesi

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.

Yüksek frekanslı stimülasyon tarafından fare dentat Gyrus aktivasyonu için invaziv bir yöntem

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.

Farelerde Transkraniyal doğru akım stimülasyon (tDCS)

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for ...