Name: microelectrode guided implantation of electrodes into the subthalamic nucleus of rats for long-term deep brain stimulation
Uploaded: 2015-10-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation at JoVE.com

We wish to thank Mr Wabbel for preparing the wires and Mr Tietsch for constructing the plugs and cages according to our plans. This work was supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (Sonderforschungsbereich 688). Felix Fluri holds a fellowship of the Interdisziplin&#228;re Zentrum f&#252;r Klinische Forschung (IZKF), University Clinics W&#252;rzburg, Germany.

Deneysel inme araştırma için önerilere göre ve gerçekleştirilen 17 çalışmaları ve mevcut hayvan Araştırma: Hayvan deneyleri Würzburg Üniversitesi ve yasal devlet yetkilileri (54-2531.01-102 / 13 Aşağı Franken, onay numarası): tarafından onaylanmıştır Raporlama Vivo Deneyler Rehberinde (http://www.nc3rs.org.uk/arrive-guidelines). 1. Anestezi <ol><li> Prosedürün süresi boyunca besleme gazı (oksijen) ve izofluran yeterli miktarda sağlamak için anestezik sistemini kontrol edin. Stereotaksik enstrümanın kesici çubuğu ile Roket ucu konisi bağlayın ve -3.3 mm kesici bar koymak. </li><li> Besleme gazının (/ dak 2 L) açın. Bir kutunun içine sıçan yerleştirin ve üst mühür. % 3.5 izofluran buharlaştırıcı açın. </li><li> Sıçan yaslanmış olduğunda anestezik gaz kesici çubuğuna sabitlenir roket ucu konisi akar, böylece sistemini açmak. </li><li> Ra kaldırkutu odasından t ve kulakları ve gözleri arasındaki bölgeyi traş; Jodosept PVP ile ıslatılmış bir pamuk kullanarak, gevşek saç kaldırmak için traş bölgeyi sürüntü. </li><li> Roket ucu konisi (Şekil 1) &#39;de sıçan yerleştirin ve O 2 (/ dk 1 L) içinde% 2.5 ile izofluran anestezi devam edin. Interdijital alan sıkıştırarak anestezi seviyesini kontrol edin. Sıçan yeterli anestezi ise, defansif refleksler (ayak, yani geri çekilmesini) yürürlükten kaldırılmıştır. </li><li> İşlem sırasında uyarılmaya solunum ve tepki izlemek ve gerektiğinde buharlaştırıcı ayarlayın. </li><li> Anestezi altında iken kuruluğunu önlemek için gözleri veteriner merhem sürün. Monitör ve bir geri besleme kontrollü ısıtma sistemi ile 37 ± 0.5 ° C &#39;de vücut ısısını korumak. </li></ol> 2. Cerrahi <ol><li> Bütün cerrahi sırasında steril cerrahi alan tutun. Cerrahın elleri steril ve çalışma alanı steril sonra, sadece dikkatli bir şekild hareketLly ve sterilite kırmamaya hatırlıyorum. Bu aynı zamanda bir aletleri aşağı ayarlayabilirsiniz hangi steril bir alan (yani, steril su geçirmez örtüler) sahip içerir. </li><li> Traş alanın merkezi haline mepivakain subkutan 0.2 ml enjekte edilir. Mepivakain 3 saat kadar etki süresi olan bir lokal anesteziktir. Ayrıca, cerrahi alan uyutmak olacaktır. </li><li> Bir neşter kullanılarak, bir orta hat kesi kulak arasındaki başlayan ve 2 cm doğru uzanan olun. Periost (cilt altında parlak membran) da kazıma emin olun. Dört kelepçeleri (Şekil 2) ile kafatası Açığa. </li><li> Koronal ve sagital sütür maruz kadar pamuk kullanarak, yavaşça çıkarın periost; bundan sonra, pamuk ile kan durdurmak. </li><li> Bir prob tutucu sabit bir iğne kullanarak bregma koordinatlarını belirlemek ve daha sonra siyah bir keçeli kalem ile iğne ucu işaretleyin. Ön / posterior (AP) kullanarak, orta hat / yanal(ML) ve dorsoventral (DV) sürücü vida, doğrudan bregma üzerinde iğne ucu yerleştirin. </li><li> AP ve ML sürmeli ölçekli okumalarını atın: Sağ STN içine elektrot implantasyonu için ML okuma AP okuma 3.6 mm ve 2.5 mm çıkarmak, ya da sol STN içine elektrot implantasyonu için 2.5 mm ekleyin. Bu pozisyon kafatasının yüzeyine iğne ucu düşürdükten sonra keçeli kalem boyası ile işaretlenir. </li><li> Stereotaksik enstrümanın büyük prob tutucu üzerine diş matkap kelepçe. Yani, kafatası üzerinde belirgin nokta - hesaplanmış alan diş matkap taşıyın. Dura görünür oluncaya kadar mikroskop ile bakıyor, (kafatası yaklaşık 1 mm kalınlığında) kafatası yoluyla bir delik (çapı yaklaşık 1 mm) delin. Mikro-diseksiyon forseps veya steril bir iğne kullanılarak dura geri çekin. Dura elektrot ucu yok etmek için yeterli zordur. </li><li> Her frontal skuam diş matkap ile bir delik delin ve intelektrot deliğe erparietal squama tersi. Stereotaksik cihazdan prob tutucu çıkarın. Venöz damarlar kafatasının altında sütür aşağıdaki gibi bir kafatası sütür üzerinde sondaj etmeyin. </li><li> Beş deliklerin her birine bir kemik vidasını sıkın. Çok derin vida diş kaçının. Paslanmaz çelik vidalarla (M1.6) için, 2-3 yeterince beyin üzerinde baskı olmadan vida yapacak vida döner. Sarım sayısı vidanın son bağlıdır. Mikromanipülatör elektrot (Şekil 3) ile prob tutucu Kelepçe. </li><li> Ucu neredeyse bregma dokunmadan kadar AP, ML ve DV sürücü vida kullanarak, elektrot ile prob tutucu hareket ettirin. Bregmadan AP, ML ve DV sürmeli ölçekli okumaları unutmayın. Okumalar yapıldığında, hareket sırasında kafatası kazıma elektrot önlemek için elektroda birkaç milimetre kaldırın. Elektrot içine yerleştirilmek üzere nerede pozisyonda koordinatlarını belirlemekdelik, ML okuma 2.5 mm AP okuma 3.6 mm ekleyebilir ve eklemek (veya çıkarmak). </li><li> AP ve ML sürücü vidasını kullanarak hesaplanan pozisyona elektrodu taşıyın. Bu noktada, elektrot ucu açılmış elektrot deliğinin üzerine doğrudan yer olmalıdır. Ardından, mikroskop bakarak, dura (Şekil 4) seviyesine elektrodu indirin. Bu seviye DV yönde sıfır düzeyi olarak hizmet vermektedir. Bundan sonra, yavaşça mikroskop bakarak beyne elektrot ucu yerleştirin. </li><li> Kayıt sisteminin konnektörüne elektrot pimini takın. Bir Faraday kafesi koyun (ya da alüminyum folyo ile yerine) stereotaksik alet sıçan (Şekil 5) üzerinde. Çalışmış olan odanın denge unsuru ile stereotaksik aleti topraklayın. </li><li> Kayıt sistemini başlatın. Varsa, aynı zamanda advancin sırasında boşalmalar / tek birimlerin salves bir akustik sinyal elde etmek için bir hoparlörü kullanmakg elektrot. </li><li> Yavaşça elektrot ilerleyen sırasında elektrik aktivitesini kaydederek beyin içine elektrot yerleştirin. Dura &#39;dan 7.5 ila 8.1 mm&#39;lik bir derinlikte, STN özgül elektrik aktivitesi, genellikle tespit edilebilir (Şekil 6). 18: STN nöronların tipik faaliyeti düzensiz ateşleme deseni ve yüksek atış hızı ile karakterizedir (40.9 ± 12.9 Hz frekans demek). </li><li> Kayıt sırasında, (0.8-1.0% kadar, örneğin) mümkün olduğunca anestezi azaltmak; Düşük anestezi hayvanların net bir elektrik beyin aktivitesi gösterir. </li><li> Elektrot düşürücü zaman kafatasının yüzeyinde yerinden edildi herhangi bir kan ya da beyin omurilik sıvısı uzağa çubukla. </li><li> Diş çimento küçük bir miktar kadar karıştırın ve elektrot çevresinde ve küçük bir spatula (Şekil 7) kullanarak beş vida dört etrafına uygulayın. Beşinci vida tapası topraklama kablosunu sabitlemek için kullanılacak. </li><li> Diş çimento sabit zaman kayıt sisteminin elektrot tutucu ve konnektör gelen elektrot pimini çıkarın. </li><li> Diş çimento ile sabit değildi vidayı sökün. Elektrot pin fişini takın. Beşinci vida (Şekil 8) ile fişin topraklama kablosunu sabitleyin. </li><li> Diş çimento kadar karıştırın ve fiş etrafında uygulayın. Çimento kalınlaştırır gibi, bir kap oluşturmak için fiş etrafında kalıp. Hayvana zarar ve (Şekil 9A ve B) sertleşme sırasında bunları kaldırabilir diş çimento keskin kenarları kaçının. </li><li> Yara kenarları debridman ve ön ve kapak arkasında bir dikiş ile kapatın. Yara kenarları dezenfekte edin. </li><li> Bir döner üzerine monte edilmiştir tel baş takın. Stereotaksik aletten sıçan çıkarın. </li><li> 2-3 gün süreyle günde bir kez daha sonra müdahale sonunda tramadol (12,5 mg / kg, intraperitonal olarak) uygulayınız. TES temiz bir kafeste sıçan yerleştirinl desteği, bu kafeste (Şekil 10) üzerine döner düzeltmek ve 1 saat dikkatle inceleyin. </li><li> Sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar gözetimsiz bir hayvan bırakmayın. Tamamen iyileşene kadar diğer hayvanların şirkete ameliyat geçirmiş bir hayvan iade etmeyin. </li></ol> 3. Uyarım <ol><li> Bir empedans ölçer kullanılarak stimülasyon önce hayvanda direncini belirlemek. </li><li> Bir tel ve akım çıkışı ile telin öbür ucunda fişleri ve stimülatör zemin tel çıkışı ile döner fişini prize takınız. Stimülatörü programlamak için bir bilgisayar ile uyarıcı bağlayın. </li><li> Programda stimülasyon parametreleri seçin; Örneğin, Parkinson hastalığı için kullanılan parametreler darbe uzunluğu vardır: 60 mikro-sn; Frekans: 130 Hz. Diskinezi tanınan dek artan bir akım genliği ile sıçan Canlandıracak. Th azaltındiskinezi ortaya çıkardı yoğunluğu altında% 10-20 ya da nörolojik belirtiler kaybolur ve hayvan rahat olana kadar e elektrikli şiddeti. Monofazik dikdörtgen darbe bu çalışmada kullanılmıştır. </li><li> Deney tamamlandıktan sonra, izofluran ile hayvan euthanize:% 5 ya da daha büyük isofurane akış hızı veya konsantrasyonu ayarlayın. Durur nefes sonra 1 dakika kadar izofluran pozlama devam edin. </li></ol>

<ol>
	<li>Kumar, R., Lang, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+of+the+globus+pallidus+pars+interna+in+advanced+Parkinson&#8217;s+disease.">Deep brain stimulation of the globus pallidus pars interna in advanced Parkinson&#8217;s disease.</a> Neurology. 55 (12 Suppl 6), S34-S39 (2000).</li><li>Volkmann, J., Allert, N., Voges, J., Weiss, P. H., Freund, H. -. J., Sturm, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+and+efficacy+of+pallidal+or+subthalamic+nucleus+stimulation+in+advanced+PD.">Safety and efficacy of pallidal or subthalamic nucleus stimulation in advanced PD.</a> Neurology. 56 (4), 548-551 (2001).</li><li>Volkmann, J., Allert, N., Voges, J., Sturm, V., Schnitzler, A., Freund, H. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+results+of+bilateral+pallidal+stimulation+in+Parkinson&#8217;s+disease.">Long-term results of bilateral pallidal stimulation in Parkinson&#8217;s disease.</a> Annals of Neurology. 55 (6), 871-875 (2004).</li><li>Odekerken, V. J., van Laar, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subthalamic+nucleus+versus+globus+pallidus+bilateral+deep+brain+stimulation+for+advanced+Parkinson&#8217;s+disease+(NSTAPS+study):+a+randomised+controlled+trial.">Subthalamic nucleus versus globus pallidus bilateral deep brain stimulation for advanced Parkinson&#8217;s disease (NSTAPS study): a randomised controlled trial.</a> The Lancet Neurology. 12 (1), 37-44 (2013).</li><li>Benabid, A. L., Pollak, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+suppression+of+tremor+by+chronic+stimulation+of+the+ventral+intermediate+thalamic+nucleus.">Long-term suppression of tremor by chronic stimulation of the ventral intermediate thalamic nucleus.</a> The Lancet. 337 (8738), 403-406 (1991).</li><li>Volkmann, J., Wolters, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pallidal+deep+brain+stimulation+in+patients+with+primary+generalised+or+segmental+dystonia:+5-year+follow-up+of+a+randomised+trial.">Pallidal deep brain stimulation in patients with primary generalised or segmental dystonia: 5-year follow-up of a randomised trial.</a> The Lancet Neurology. 11 (12), 1029-1038 (2012).</li><li>Nguyen, J. -. P., Nizard, J., Keravel, Y., Lefaucheur, J. -. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Invasive+brain+stimulation+for+the+treatment+of+neuropathic+pain.">Invasive brain stimulation for the treatment of neuropathic pain.</a> Nature Reviews Neurology. 7 (12), 699-709 (2011).</li><li>Kohl, S., Sch&#246;nherr, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+for+treatment-refractory+obsessive+compulsive+disorder:+a+systematic+review.">Deep brain stimulation for treatment-refractory obsessive compulsive disorder: a systematic review.</a> BMC psychiatry. 14, 214 (2014).</li><li>Schlaepfer, T. E., Bewernick, B. H., Kayser, S., M&#228;dler, B., Coenen, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Effects+of+Deep+Brain+Stimulation+for+Treatment-Resistant+Major+Depression.">Rapid Effects of Deep Brain Stimulation for Treatment-Resistant Major Depression.</a> Biological Psychiatry. 73 (12), 1204-1212 (2013).</li><li>Fisher, R., Salanova, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+stimulation+of+the+anterior+nucleus+of+thalamus+for+treatment+of+refractory+epilepsy.">Electrical stimulation of the anterior nucleus of thalamus for treatment of refractory epilepsy.</a> Epilepsia. 51 (5), 899-908 (2010).</li><li>DeGiorgio, C., Heck, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vagus+nerve+stimulation+for+epilepsy:+Randomized+comparison+of+three+stimulation+paradigms.">Vagus nerve stimulation for epilepsy: Randomized comparison of three stimulation paradigms.</a> Neurology. 65 (2), 317-319 (2005).</li><li>Callaghan, E. L., McBryde, F. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+Brain+Stimulation+for+the+Treatment+of+Resistant+Hypertension.">Deep Brain Stimulation for the Treatment of Resistant Hypertension.</a> Current Hypertension Reports. 16 (11), 1-10 (2014).</li><li>Green, A. L. M. R. C. S., Wang, S., Owen, S. L. F., Paterson, D. J. D. P., Stein, J. F. D., Aziz, T. Z. D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+the+Heart+Via+the+Brain:+A+Potential+New+Therapy+for+Orthostatic+Hypotension.+[Miscellaneous+Article].">Controlling the Heart Via the Brain: A Potential New Therapy for Orthostatic Hypotension. [Miscellaneous Article].</a> Neurosurgery June 2006. 58 (6), 1176-1183 (2006).</li><li>Chang, J. -. Y., Shi, L. -. H., Luo, F., Zhang, W. -. M., Woodward, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+of+the+neural+mechanisms+of+deep+brain+stimulation+in+rodent+models+of+Parkinson&#8217;s+disease.">Studies of the neural mechanisms of deep brain stimulation in rodent models of Parkinson&#8217;s disease.</a> Neuroscience, &amp; Biobehavioral Reviews. 32 (3), 352-366 (2008).</li><li>Hardman, C. D., Henderson, J. M., Finkelstein, D. I., Horne, M. K., Paxinos, G., Halliday, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+basal+ganglia+in+rats,+marmosets,+macaques,+baboons,+and+humans:+Volume+and+neuronal+number+for+the+output,+internal+relay,+and+striatal+modulating+nuclei.">Comparison of the basal ganglia in rats, marmosets, macaques, baboons, and humans: Volume and neuronal number for the output, internal relay, and striatal modulating nuclei.</a> The Journal of Comparative Neurology. 445 (3), 238-255 (2002).</li><li>Paxinos, G., Watson, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The rat brain in stereotaxic coordinates. , (2007).</li><li>Dirnagl, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bench+to+bedside:+the+quest+for+quality+in+experimental+stroke+research.">Bench to bedside: the quest for quality in experimental stroke research.</a> Journal of Cerebral Blood Flow, &amp; Metabolism. 26 (12), 1465-1478 (2006).</li><li>Maesawa, S., Kaneoke, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus+in+hemiparkinsonian+rats:+neuroprotection+of+dopaminergic+neurons.">Long-term stimulation of the subthalamic nucleus in hemiparkinsonian rats: neuroprotection of dopaminergic neurons.</a> Journal of Neurosurgery. 100 (4), 679-687 (2004).</li><li>Spieles-Engemann, A. L., Behbehani, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulation+of+the+rat+subthalamic+nucleus+is+neuroprotective+following+significant+nigral+dopamine+neuron+loss.">Stimulation of the rat subthalamic nucleus is neuroprotective following significant nigral dopamine neuron loss.</a> Neurobiology of disease. 39 (1), 105-115 (2010).</li><li>Agnew, W. F., Yuen, T. G. H., McCreery, D. B., Bullara, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histopathologic+evaluation+of+prolonged+intracortical+electrical+stimulation.">Histopathologic evaluation of prolonged intracortical electrical stimulation.</a> Experimental Neurology. 92 (1), 162-185 (1986).</li><li>Harnack, D., Winter, C., Meissner, W., Reum, T., Kupsch, A., Morgenstern, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+electrode+material,+charge+density+and+stimulation+duration+on+the+safety+of+high-frequency+stimulation+of+the+subthalamic+nucleus+in+rats.">The effects of electrode material, charge density and stimulation duration on the safety of high-frequency stimulation of the subthalamic nucleus in rats.</a> Journal of Neuroscience Methods. 138 (1-2), 207-216 (2004).</li><li>Groothuis, J., Ramsey, N. F., Ramakers, G. M. J., van der Plasse, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+Challenges+for+Intracortical+Electrodes.">Physiological Challenges for Intracortical Electrodes.</a> Brain Stimulation. 7 (1), 1-6 (2014).</li><li>Li, Q., Ke, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+Deep+Brain+Stimulation+in+Parkinsonian+Rats+Directly+Influences+Motor+Cortex.">Therapeutic Deep Brain Stimulation in Parkinsonian Rats Directly Influences Motor Cortex.</a> Neuron. 76 (5), 1030-1041 (2012).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

<html> Bu çalışma, sıçanların STN içine monopolar kronik elektrot implante için talimatlar adım adım seti sunuyor. Düşük empedanslı tungsten elektrot genellikle DBS 18,19, platin / iridyum (Pt / ir) 1 M? Empedans olduğu kullanıldı yapılmış bir tek kutuplu elektrot için kullanılır, ancak. Pt / Ir elektrodlar da nedeniyle olumlu özellikleri, Parkinson hastalığı olan hastalarda kullanılır: minimal erozyon 20 göstermekte ve herhangi bir yüksek yük yoğunlukları kullanıldığında, ilgili doku hasarı 21 üretmemektedir. Bu çalışmanın amacı, bir çeviri yaklaşım elde edilmesi amacıyla uzun süreli stimülasyon kurulum ve, olduğu için, yukarıda sözü edilen özelliklere sahip elektrotlar, bu deneyde uygulanmıştır. Elektrot ucu lokalizasyonu gösteren beyin dilimleri histolojik inceleme, bu deneyde Pt / Ir 22 zayıflatılmış yabancı cisim yanıtı doğrulamaktadır. Bu çalışmada, ent &quot;&gt;, 1 M? empedansa sahip Pt / Ir elektrotları kullanılmıştır. elektrotlar düşük ya da daha yüksek bir empedansa sahip tek ya serebral aktivite kayıt için veya serebral yapıları uyarmak için uygundur, ancak her ikisini de. Gelen Çalışmada kullanılan kontrast, 1 M? bir empedans, derin beyin alanlarında aktivitesi kayıt ve STN gibi serebral yapıları uyarıcı için uygundur. kayıt en büyük avantajı olarak STN konumda tanımlanmasıdır . bizim sonuçlarımız gösterdiği gibi zaman Kayıt kısa miktarı, STN güvenilir lokalizasyonu sağlar:. histolojik kontrol STN (8 10 hayvan) hedefleyen yüksek bir başarı oranı elde elektrot ucu dorsal üst hücre tabakalarına implante edildi motor korteks 23 esas motorlu girişleri almak bilinmektedir: STN (7.7 mm DV) ve -lateral bölümü. DBS için kablolama sisteminin kullanılması, potansiyel Compli ile sınırlı olabilirBu tür teller veya hayvanların hareket özgürlüğü düşük derecesi kırma olarak katyonlar. Ancak, bizim set-up, teller hayvanların serbestçe hareket etmesine izin hangi dönebilen bağlı idi. In vivo olarak kablosuz uyarıcı sistemleri (sıklıkla sabit bir hayvansal ya da gövde içine implante) da piller için gereksinimi ile sınırlıdır. Piller küçük olması gerekir gibi, gerilim dolayısıyla düşüktür. 1 M? Elektrotlar kullanıldığında, bir yüksek voltaj istenen uyaran yoğunluk elde etmek için gerekli olan ve buna bağlı olarak, daha büyük bir pil ya da piller sık ​​sık değiştirilmesi ile sonuçlanır. Ancak bizim çalışmamızda kullanılan uyarıcı sistemin bir avantaj uyarıcısı ve sabit akım uyarımı seçeneği geniş voltaj uyumu aralığıdır. Bu modda stimülatör elektrotta sabit bir akım çıkışı sağlamak amacıyla doku empedansı değişikliklere gerilimi ayarlar. Bir empedans değişimi olarak oluşumu ile DBS uzun süreli boyunca beklenenmasa doku elektrot arayüzü, elektrot ucu 22 örneğin, glial kapsülleme. Özetle, elektrot implantasyonu sunulan yöntem hareket özgürlüğünü kısıtlayan ve hatta uzun süreli sırasında hayvan zarar vermeden sıçanlarda STN doğru ve güvenli bir stimülasyon sağlayan teknik gerçekleştirmek için basit, güvenilir ve sağlamdır. Küçük modifikasyonlar ile birlikte (örneğin, ek elektriksel çıkışı olan bir fiş ile), bu protokol, aynı zamanda STNS veya diğer serebral yapıların uzun süreli kayıtlar ya da her ikisi, bir başka serebral bölgenin derin beyin yapılarının uyarılması ve kayıt aktivitesi hem de Mikroelektronlar implante edilmesi ile uygulanabilmektedir .

4 veya ventral orta talamus 5 - Derin beyin stimülasyonu (DBS), iç globus pallidusta 1, subtalamik nükleus (STN) 2 gibi özel serebral yapılara yerleştirilmiş elektrotlar aracılığıyla elektrik uyarılarının teslim dayalı bir tedavi yöntemidir. Son yirmi yıl içinde, bu tedavi Parkinson hastalığı 1 için güçlü bir tedavi aracı olarak tespit edilmiş olan - 4, distoni 6 ve tremor 7, ve aynı zamanda kronik ağrı 7, ruhsal bozukluklar (modüle etmek için kullanılır, örneğin, obsesif-kompulsif bozukluk 8, majör depresyon 9) veya dirençli epilepsi 10,11. Ayrıca, DBS, gelecekte, refrakter arteriyel hipertansiyon 12 veya ortostatik hipotansiyon 13 için bir tedavi seçeneği haline gelebilir. Etkilerinin altında yatan fizyolojik mekanizmalarDBS anlaşılan kötü kalır. Anestezi kemirgenlerde çalışmalar klinik DBS 14 uygulanan taklit eden yüksek frekanslı stimülasyon sinir yanıtları içgörü sağladı. Bununla birlikte, bu çalışmalar, DBS etkisi davranışsal doğrulanmasını eksikliği değil, aynı zamanda 14 uygulanan uyarım parametrelerine bağlı olarak hatırı sayılır bir değişkenliğe yol açar. Daha özlü bilinçli kemirgenlerde DBS davranışsal etkilerini ve altında yatan mekanizmaları araştırmak için, bir uyarım set-up özel gereksinimlerini yerine getirdiğini ihtiyaç vardır. DBS, çoğunlukla uzun vadeli tedavisi olarak kullanılmaktadır (örneğin, Parkinson hastalığı, kronik ağrı). Cihaz, bir tıkaç, hem de bir dış stimülatörü tapasından bir tel ile bir elektrot ihtiva etmektedir Bu durumda, kemirgenlerde stimülasyon kurulumu tasarlanmalıdır; kafatası üzerine sabit zaman ve bu birim hafif ama kırılmaz olmalıdır. Ayrıca, dolaşım özgürlüğü stimula sırasında sıçanlar için vazgeçilmezdiruzun bir süre boyunca tion. DBS hedef yapılar küçük; Örneğin, sıçanlarda STN 1,2 mm&#39;lik bir uzunluğa ve 0,8 mm 3,15 arasında bir hacme sahiptir. Bu nedenle, elektrotlar çekirdeği yerleştirilmesi sırasında lezyonlu değildir ve ihtiyaçlarını hedef kesin olmak gerekirse bu tür tasarlanmış olması gerekir. Kemirgenlerde yapılan en DBS çalışmaların, hedef yapısı elektrot merkezi nokta stereotaktik ekleme kullanılan gibi, hata oranı Paxinos ve Watson&#39;un 16 uygun koordinatlarla zaman da göreli olarak yüksek olabilir. Bu istatistiksel olarak anlamlı bir sonuca ulaşmak için gerekli olan bir hayvan, daha fazla sayıda sonuçlanır. Bir elektrot implantasyon tekniği tanıtıldı Bu çalışmada, bu elektrot ilerleyen sırasında microrecording sistemi kullanılarak yüksek doğrulukta STN hedefliyor. Buna ek olarak, bir stimülasyon sistemi sadece uyarılan hayvan için hareketlilik yüksek derecede sağlar ama aynı zamanda sürekli bir uyanm garanti etmez sunulmuşturSıçan başkanı üzerine (bir paslanmaz çelik yayı tarafından korunan) stimülasyon tel güvenli sabitlenmesi via.

<table><tbody><tr><td>Pt/Ir electrode</td><td>FHC Inc.</td><td>UE</td><td>Custom-made: Specification: UEPSEGSECN1M</td></tr><tr><td>Plugs</td><td>GT Labortechnik (Arnstein/Germany)</td><td></td><td>Custom-made</td></tr><tr><td>Pin header</td><td>DISTRELEC</td><td>143-95-324</td><td>single-row, 90&amp;deg; 1x3 datamate, Type M80-8420342</td></tr><tr><td>Socket</td><td>DISTRELEC</td><td>143-95-621</td><td>single-row,straight 2 mm pole no.1 x 3 datamate, Type M80-8400342</td></tr><tr><td>Stainless steel spring</td><td>Plastics ONE</td><td>SS0102</td><td>Part-#: .120 X .156 Spring ID (mm): 3.0&amp;nbsp; Spring OD (mm): 4.0</td></tr><tr><td>Dental cement/Paladur</td><td>Heraeus Kulzer</td><td>64707938</td><td>Liquid, 500 ml</td></tr><tr><td>Dental cement/Paladur</td><td>Heraeus Kulzer</td><td>64707954</td><td>Powder, rose, 500 g</td></tr><tr><td>Head screw</td><td>Hummer &amp;amp; Reiss</td><td>V2ADIN84 M1.6x3</td><td></td></tr><tr><td>Jodosept PVP</td><td>Vetoquinol</td><td></td><td>435678/E04</td></tr><tr><td>Mepivacain 1%</td><td>AstraZeneca</td><td></td><td>PZN03338515</td></tr><tr><td>Epinephrine</td><td>Sanofi-Aventis</td><td></td><td>PZN00176118</td></tr><tr><td>Tramadolhydrochloride</td><td>Rotexmedica</td><td></td><td>38449.00.00</td></tr></tbody></table>

microelectrode guided implantation of electrodes into the subthalamic nucleus of rats for long-term deep brain stimulation

Derin beyin stimülasyonu (DBS) gibi idiyopatik Parkinson hastalığı, distoni veya titreme gibi çeşitli nörolojik bozukluklar için yaygın olarak kullanılan ve etkili bir tedavi yöntemidir. DBS santral sinir sisteminin belirli derin anatomik yapılara elektrik uyaranlara teslim dayanmaktadır. Ancak, DBS etkisi altında yatan mekanizmalar esrarengiz kalır. Bu, özellikle sıçanlarda hayvan modellerinde DBS etkisini araştıran bir ilgi yol açmıştır. DBS uzun vadeli bir tedavi olduğu için, araştırma DBS haftalarca sonra ortaya nöral devrelerin moleküler genetik değişiklikler odaklı olmalıdır. Sıçanlar yerinde stimülatörü hayvanın başının önde gelen tel tutarak sorunlara neden onların kafes içinde hareket nedeniyle sıçanlarda Uzun vadeli DBS zordur. Bundan başka, sıçan beyninde uyarımı için hedef yapılar küçük ve bu sebepten, elektrotlar kolayca gerekli pozisyonda yerleştirilemez. Böylece, uzun ömürlü stimula için bir set-upyaklaşık 1 M? empedansa sahip platin / iridyum elektrotlar kullanılarak sıçan edilmesi bu çalışma için geliştirilmiştir. Bu özelliklere sahip bir elektrot yeterli uyarılması aynı zamanda DBS için hedef bölgeyi tanımlamak için derin beyin yapıları kayıt sadece sağlar. Bizim set-up, tel bir fiş bir elektrot kafatası üzerine sabitlenmiş dört adet ankraj vida ile diş çimento gömülü edilmiştir. Stimülatörü fiş tel, paslanmaz çelik yay ile koruma altına alınmıştır. Bir döner Dolaşmasını tel önlemek için devresine bağlanmıştır. Genel olarak, bu uyarım set-up sıçan için ücretsiz hareketlilik yüksek derecede sunmaktadır ve uzun ömürlü gücünü korumak için baş fişi yanı sıra fişi ve stimülatör arasındaki kablo bağlantısını mümkün kılar.

Bir kayıt sistemini kullanarak bir sıçan STN içine bir elektrot implante - Burada sunulan - hayvan başına yaklaşık olarak 1 saat sürer DBS etkili ve doğru bir yöntemdir. Bu model oldukça küçük bir işlemdir: cerrahiye maruz 10 sıçan üzerinden, tüm müdahale kurtuldu. Yirmi dört saat müdahalesinden sonra, her sıçanın devlet izlendi ve hiçbir hayvan şiddeti koduna göre en fazla 1 ila 3 puan elde etti. Sürekli stimülasyon dönemi (14 gün, 24 saat, bir gün) boyunca, müstakil hiçbir tel, kırdı ya da içinden ısırıldı. 10 sıçan hiçbiri diş çimento kap kaybetti ne de stimülasyon aşamasında cihaz tarafından zarar yaptı. Stimülasyon önce bu 10 hayvanlarda ölçülen empedans 353 ± 101 kohm idi. Fareler 130 Hz&#39;lik bir frekansı ve 60 mikro saniye arasında puls genişliğinde uyarıldı. Ortalama uyaran şiddeti orofasial veya cont yoğunluğu eşiğinin altında% 20 olarak belirlenmiştir 60 uA olduralateral forepaw diskinezi, böylece stimülasyon döneminde beslenme veya hareketin sorunları önler. Derin anestezi ve beyinleri hızla hasat edildikten sonra on dört gün müdahale ve sürekli stimülasyon sonrası, 10 fareleri başım kesmek suretiyle kurban edilmiştir. Bir fare beyin matrisi olarak, STN kapsayan 2 mm kalınlığında, beyin bloğu kesilmiş ve hemen -80 ° C&#39;de dondurulmuştur. Bunlar beyin blokları koronal kesitler (8 mikron kalınlığında) kesildi. Her bölüm, elektrot ucu bulunan konumu görselleştirmek, hem de tespit nedeniyle elektroda enflamasyon veya yara dokusunun söylüyor hematoksilen ve eozin ile boyanmıştır. STN elektrodu yerelleştirilmesi için başarı oranı 10 hayvan 8. oldu. Histolojik gösterildiği gibi bu 8 sıçanlarda, implante elektrot ucu, STN yer. 11 STN elektrot konumunu göstermektedir Şekil. Sürekli st sonra gelişen küçük bir lezyonimulation tüm sıçanlarda bulunmuştur. Bu lezyon inflamatuvar hücreler (Şekil 11) az sayıda çevriliydi. <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/53066/53066fig1.jpg" /> Şekil stereotaksik enstrümanın başın 1. Sabitleme. Sıçan stereotaksik çerçeve kulak çubukları ile sabittir yanı sıra, gaz anestezi maskesi. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53066/53066fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/53066/53066fig2.jpg" /> Kafatası maruz Şekil 2.. Bir orta hat kesi sonrasında, cilt ve periost yara kenarlarına alınır ve dört kelepçeler kullanılarak cerrahi alandan uzak tuttu. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53066/53066fig2large.jpg" target="_blank">Büyük bir görmek için buraya tıklayınız</a><html> Bu rakamın r sürümü. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53066/53066fig3.jpg" /> Bir prob tutucu elektrot Şekil 3. Sabitleme. Forseps kullanarak, elektrot pin fiş takılı ve bir prob tutucu ile sabittir. Fiş bir tel aracılığıyla kayıt cihazı ile bağlanır. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53066/53066fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53066/53066fig4.jpg" /> Beyindeki elektrodun Şekil 4. yerleştirilmesi. Kesin AP ve subtalamik çekirdek ML koordinatları belirlendikten sonra, elektrot ucu delinmiş dura düzeyi ve dorsoventral sürmeli ölçek okuma alınır gelişmiş olduğunu.= &quot;_ blank&quot; olsun&gt; bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/53066/53066fig5.jpg" /> Elektrik müdahale Şekil 5. korunması. Bir Faraday kafesi (veya alternatif olarak, alüminyum folyo) stereotaksik alet ve enstrüman yanı sıra hayvan sıçan üzerinde konur, topraklı olduğunu. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53066/53066fig5large.jpg" target="_blank">Büyük halini görmek için tıklayınız Bu rakam.</a> <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/53066/53066fig6.jpg" /> . 18: beyin aktivitesinin Şekil 6. Kayıt subtalamik nükleus (STN) düzensiz ateşleme paterni ve yüksek atış hızı (40.9 ± 12.9 Hz frekans ortalama) gösterir. STN girmeden önce elektrod zona incerta ile uyumlu bir, nispeten sessiz bölge geçer; Dikey sizBu alanda tedbirler yaklaşık 0.5-1 mm e. Bundan sonra, STN içine sokma tamamlandığını belirten sivri sayısı artar. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53066/53066fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/53066/53066fig7.jpg" /> Elektrodun Şekil 7. Sabitleme. Subtalamik nükleus kayıt yoluyla tespit edildiğinde, elektrot elektrot sap ve vida etrafında diş çimento uygulanarak tespit edilir. Bu elektrodun pozisyonunu değiştiriyor olmadan elektrot pin gelen konnektörün fişini veriyor. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53066/53066fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 8" src="/files/ftp_upload/53066/53066fig8.jpg" /> Şekil 8. Attachielektrot pin fiş ng. stimülatörü bağlayıcı için fiş elektrot pimi takılır. Fişin üzerine lehimlendiğinde topraklama kablosu, kafatası üzerine vida ile sabitlenir. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53066/53066fig8large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 9" src="/files/ftp_upload/53066/53066fig9.jpg" /> Fişin Şekil 9. Sabitleme. (A) Cephe ve (B) Yanal bakıldı. Diş çimento tıkaç çevresinde uygulanır ve bir kapak oluşturulur; keskin kenarları kaçınılmalıdır. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53066/53066fig9large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 10" src="/files/ftp_upload/53066/53066fig10.jpg" /> Stimul için sıçan Şekil 10. Bağlantıator. Bir döner Dolaşmasını tel önlemek için devreye katıldı. Sıçan teli ısırmaya başlarsa bir paslanmaz çelik yay teli korur. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53066/53066fig10large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 11" src="/files/ftp_upload/53066/53066fig11.jpg" /> Subtalamik çekirdek (STN) (hematoksilen ve eozin boyama) yoluyla Şekil 11. Beyin bölümü. (A) Genel, büyütme 2.5. Bir katı çizgi STN çevreler. Elektrot ucu uyarımı bir 14 günlük bir süre boyunca bulunduğu yerde küçük bir lezyon görülebilir. Elektrot doku tasarruf belirten: (125 mikron sap çapı) Bu elektrot görünür hiçbir penetrasyon kanal olmadığı not olduğunu. (B) resim A (kutu) Image detay, büyütme 100. Az sayıda veinflamatuar hücreler nedeniyle elektrot ucu beyin dokusunun tepki lezyonun etrafında saptanabilir oldu. Ok:. Inflamatuar hücre örneği gösteren <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53066/53066fig11large.jpg" target="_blank">bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation at JoVE.com

Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation

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, ...

microelectrode-guided-implantation-electrodes-into-subthalamic

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Neuroscience

19.5K Görüntüleme.  University Hospital Wuerzburg. 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.

Video: Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation

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

A General Method for Evaluating Deep Brain Stimulation Effects on Intravenous Methamphetamine Self-Administration

Substance use disorders, particularly to methamphetamine, are devastating, relapsing diseases that disproportionally affect young people. There is a need for novel, effective and practical treatment strategies that are validated in animal models. Neuromodulation, including deep brain stimulation (DBS) therapy, refers to the use of electricity to influence pathological neuronal activity and has shown promise for psychiatric disorders, including drug dependence. DBS in clinical practice involves the continuous delivery of stimulation into brain structures using an implantable pacemaker-like system that is programmed externally by a physician to alleviate symptoms. This treatment will be limited in methamphetamine users due to challenging psychosocial situations. Electrical treatments that can be delivered intermittently, non-invasively and remotely from the drug-use setting will be more realistic. This article describes the delivery of intracranial electrical stimulation that is temporally and spatially separate from the drug-use environment for the treatment of IV methamphetamine dependence. Methamphetamine dependence is rapidly developed in rodents using an operant paradigm of intravenous (IV) self-administration that incorporates a period of extended access to drug and demonstrates both escalation of use and high motivation to obtain drug.

This article describes the delivery of intracranial electrical stimulation that is temporally and spatially separate from the drug-use environment for the treatment of IV methamphetamine dependence.

İntravenöz Metamfetamin Self-İdaresi Derin Beyin Stimülasyonu Etkileri değerlendirilmesi için Genel Bir Yöntem

Substance use disorders, particularly to methamphetamine, are devastating, relapsing diseases that disproportionally affect young people.  There is a need ...

Davranış

Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

The success of long-term electrophysiological recordings often depends on the quality of the implantation surgery. Here we provide useful information for surgeons who are learning the process of implanting electrode systems. We demonstrate the implantation procedure of both a penetrating and a surface electrode. The surgical process is described from start to finish, including detailed descriptions of each step throughout the procedure. It should also be noted that this video guide is focused towards procedures conducted in rodent models and other small animal models. Modifications of the described procedures are feasible for other animal models.

We provide useful information for surgeons who are learning the process of implanting chronic neural recording electrodes. Techniques for both penetrating and surface electrode systems are described in a rodent animal model.

Tek Birim Faaliyet ve elektrokortikografik Sinyalleri Kayıt için Kronik Sinir Elektrotların Cerrahi İmplantasyonu

The success of long-term electrophysiological recordings often depends on the quality of the implantation surgery.  Here we provide useful information for ...

Nörobilim

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer scale. However, current methods mostly rely on tethered cable recordings or only use unidirectional systems, allowing either recording or stimulation of neural activity, but not at the same time or same target. Here, a new wireless, bidirectional device for simultaneous multichannel recording and stimulation of neural activity in freely behaving rats is described. The system operates through a single portable head stage that both transmits recorded activity and can be targeted in real-time for brain stimulation using a telemetry-based multichannel software. The head stage is equipped with a preamplifier and a rechargeable battery, allowing stable long-term recordings or stimulation for up to 1 h. Importantly, the head stage is compact, weighs 12 g (including battery) and thus has minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire, making the method applicable to a broad set of behavioral tasks. Moreover, the method has the major advantage that the effect of brain stimulation on neural activity and behavior can be measured simultaneously, providing a tool to assess the causal relationships between specific brain activation patterns and behavior. This feature makes the method particularly valuable for the field of deep brain stimulation, allowing precise assessment, monitoring, and adjustment of stimulation parameters during long-term behavioral experiments. The applicability of the system has been validated using the inferior colliculus as a model structure.

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A wireless, bidirectional system for multi-channel neural recordings and stimulation in freely behaving rats is introduced. The system is light and compact, thus having minimal impact on the animal&#180;s behavioral repertoire. Moreover, this bidirectional system provides a sophisticated tool to assess causal relationships between brain activation patterns and behavior.

Kablosuz, Vivo içinde kayıt ve fareler serbestçe davranışlar içinde sinirsel aktivite uyarılması için çift yönlü arayüzü

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

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 ...

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

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective treatment for several movement disorders that have failed to respond to medication. Recent progress in the field of DBS surgery has begun to extend the application of this surgical technique to other conditions as diverse as morbid obesity, depression and obsessive compulsive disorder. Despite these expanding indications, little is known about the underlying physiological mechanisms that facilitate the beneficial effects of DBS surgery. One approach to this question is to perform gene expression analysis in neurons that receive the electrical stimulation. Previous studies have shown that neurogenesis in the rat dentate gyrus is elicited in DBS targeting of the anterior nucleus of the thalamus1. DBS surgery targeting the ATN is used widely for treatment refractory epilepsy. It is thus of much interest for us to explore the transcriptional changes induced by electrically stimulating the ATN. In this manuscript, we describe our methodologies for stereotactically-guided DBS surgery targeting the ATN in adult male Wistar rats. We also discuss the subsequent steps for tissue dissection, RNA isolation, cDNA preparation and quantitative RT-PCR for measuring gene expression changes. This method could be applied and modified for stimulating the basal ganglia and other regions of the brain commonly clinically targeted. The gene expression study described here assumes a candidate target gene approach for discovering molecular players that could be directing the mechanism for DBS.

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 ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a closed-loop event-triggered manner. Although many studies are focusing on the possible benefits and side-effects of TES in healthy and pathologic brains, there are still many fundamental open questions regarding the mechanism of action of the stimulation. Therefore, there is a clear need for a robust and reproducible method to test the acute and the chronic effects of TES in rodents. TES can be combined with regular behavioral, electrophysiological, and imaging techniques to investigate neuronal networks in vivo. The implantation of transcranial stimulation electrodes does not impose extra constraints on the experimental design while it offers a versatile, flexible tool to manipulate brain activity. Here we provide a detailed, step-by-step protocol to fabricate and implant transcranial stimulation electrodes to influence brain activity in a temporally constrained manner for months.

This detailed protocol describes transcranial stimulation electrode placement on the temporal bone in order to investigate the short- and long-term effects of transcranial electrical stimulation in freely moving rats.

Kronik Transkraniyal elektriksel stimülasyon ve Sıçanlarda Intracortical kayıt

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

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 ...

Subdural Soft Electrocorticography (ECoG) Array Implantation and Long-Term Cortical Recording in Minipigs

Neurological impairments and diseases can be diagnosed or treated using electrocorticography (ECoG) arrays. In drug-resistant epilepsy, these help delineate the epileptic region to resect. In long-term applications such as brain-computer interfaces, these epicortical electrodes are used to record the movement intention of the brain, to control the robotic limbs of paralyzed patients. However, current stiff electrode grids do not answer the need for high-resolution brain recordings and long-term biointegration. Recently, conformable electrode arrays have been proposed to achieve long-term implant stability with high performance. However, preclinical studies for these new implant technologies are needed to validate their long-term functionality and safety profile for their translation to human patients. In this context, porcine models are routinely employed in developing medical devices due to their large organ sizes and easy animal handling. However, only a few brain applications are described in the literature, mostly due to surgery limitations and integration of the implant system on a living animal.
Here, we report the method for long-term implantation (6 months) and evaluation of soft ECoG arrays in the minipig model. The study first presents the implant system, consisting of a soft microfabricated electrode array integrated with a magnetic resonance imaging (MRI)-compatible polymeric transdermal port that houses instrumentation connectors for electrophysiology recordings. Then, the study describes the surgical procedure, from subdural implantation to animal recovery. We focus on the auditory cortex as an example target area where evoked potentials are induced by acoustic stimulation. We finally describe a data acquisition sequence that includes MRI of the whole brain, implant electrochemical characterization, intraoperative and freely moving electrophysiology, and immunohistochemistry staining of the extracted brains.
This model can be used to investigate the safety and function of novel design of cortical prostheses; mandatory preclinical study to envision translation to human patients.

Subdural Soft Electrocorticography ECoG Array Implantation and Long-Term Cortical Recording in Minipigs

Here, we present a method for the long-term performance and safety assessment of soft subdural electrode arrays in a minipig model, describing surgical method and tools, postoperative magnetic resonance imaging, electrophysiology of the auditory cortex, electrochemical properties of the implant, and postmortem immunochemistry.

Minipiglerde Subdural Yumuşak Elektrokortikografi (ECoG) Dizisi İmplantasyonu ve Uzun Süreli Kortikal Kayıt

Neurological impairments and diseases can be diagnosed or treated using electrocorticography (ECoG) arrays. In drug-resistant epilepsy, these help ...

Biyomühendislik

Implanting a Wireless Bidirectional Microelectrode System in a Rat Brain

Source: Melo-Thomas, L., et al., <a href="https://app-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/v/56299">A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats.</a> J. Vis. Exp. (2017)
The video demonstrates a procedure for implanting a wireless bidirectional multichannel electrode unit into a rat brain to record and stimulate multichannel neural networks.

Bir Sıçan Beynine Kablosuz Çift Yönlü Mikroelektrot Sistemi Yerleştirilmesi

All procedures involving animal models have been reviewed by the local institutional animal care committee and the JoVE veterinary review board.
1. ...