Questo lavoro è stato supportato da EU-FP7-ERC-2013-a partire grant (No.337075), il programma 'Slancio' dell'Accademia ungherese delle scienze (LP2013-62) e la concessione di GINOP-2.3.2-15-2016-00018. Ringraziamo Máté Kozák per documentare la stimolazione e la registrazione di elettrodi e Mihály Vöröslakos per le discussioni fruttuose durante la progettazione del protocollo.

Tutti i metodi descritti qui sono in conformità con le direttive del Consiglio delle Comunità europee (86/609 ECC) e sono stati approvati dal comitato etico per la ricerca animale presso l'Albert Szent-Györgyi medica e farmaceutica Center dell'Università di Szeged (XIV/218/2016).
1. fabbricazione di elettrodi di stimolazione
<ol><li>Per rendere una stimolazione dell'elettrodo, tagliata sei pezzi 10 cm di lunghezza dei fili di aggancio in miniatura, rimuovere 2 cm di rivestimento su un'estremità e 1 cm su altra estremità.</li>
	<li>Attorcigliare due cavi e saldarli al lato più corto di pelati.</li>
	<li>Acquisire una striscia di tre confezioni di nastro di qualsiasi circuito integrato con cassa SOT-353.</li>
	<li>Cucire i fili intrecciati attraverso i tre fori del pacchetto. Il segmento più pelato dei fili dovrebbe essere nelle cavità del pacchetto. Posizionare i cavi in modo che la fine dell'isolamento è in linea con il bordo dei fori.</li>
	<li>Mettere il cemento dentale sui fori per fissare i fili. Attenzione: Il cemento dentale deve essere abbastanza denso per evitare perdite nella cavità del pacchetto.</li>
	<li>Una volta che il cemento è solidificato (minimo 10 min), il pacchetto flip e mettere un sottile strato di colla nel foro per formare un sigillo a tenuta stagna verso il cemento poroso. Evitare di incollare i fili pelati.</li>
	<li>Attorcigliare i cavi sul lato più corto di pelati e saldarli (Figura 1A).</li>
	<li>Afferrare il segmento più pelato dei fili con la punta delle pinzette bene, arrotolarle intorno e avvolgerli nelle cavità (Figura 1B). Tagliare il cavo in eccesso, se necessario.</li>
</ol>2. fabbricazione di elettrodi di registrazione
<ol><li>Per effettuare una registrazione dell'elettrodo tripletto (Figura 1-D), taglia un pezzo lungo un cm di tubo in acciaio inox utilizzando rotante ad alta velocità ha visto. Togliere la pinna dalle estremità del tubo con un ago appuntito e assicurarsi che il tubo sia pulito di detriti e completamente permeabile. Nota: Non utilizzare pinze, come essi falserà il tubo.</li>
	<li>Piegare un lamierino distanziatore placcato oro bordo con una lunghezza minima di 3 cm per formare un supporto J-figura. Tagliare la gamba più lunga della forma 'J' e saldare insieme per ottenere indietro la forma originale di realizzare una giunzione staccabile tra la parte lineare lunga, che si terrà dal dispositivo stereotassica, e la forma di 'U', in modo da tenere l'elettrodo e servire come un punto di ancoraggio . Incollare il tubo e la gamba più corta del titolare 'J' insieme. Colla, alcune barre di lunghezza aggiuntiva di 1 cm, se necessario, per la stabilità.</li>
	<li>Tagliare 3 pezzi di fili elettrodo lungo 2,5 cm in acciaio inox, forbici ultrafini. Assicurarsi che si tratta di un taglio di chiaro e nitida, e l'isolamento è intatta la superficie circolare del filo elettrodo. Assicurarsi inoltre che la punta di taglio non è piegata a causa della forza applicata. Piegare 1 o 2 mm a un'estremità di ciascuno dei fili ad angoli diversi (ad es., una sinistra dritto, uno 45 ° e un angolo retto) per renderli distinguibili.</li>
	<li>Riempire il tubo con i fili, scegliere un'appropriata spaziatura degli elettrodi per l'esperimento (ad es., per campo potenziale locale corticale (LFP) e registrazione di densità (CSD) fonte corrente, la sporgenza raccomandata delle punte dei fili dalla apertura del tubo: 4,5 mm e 4,1 mm 3,7 mm, rispettivamente). Nota quale filo corrisponde a quale profondità per mantenere un ordine corretto.</li>
	<li>Una volta che i fili Allinea a destra vicino a vicenda e sono paralleli con il tubo, per fissare i cavi degli elettrodi, posizionare una sola goccia di colla liquida a entrambe le estremità del tubo con un ago appuntito. Assicurarsi che la colla è che scorre nel tubo a causa dell'effetto capillare, ma non verso i siti di registrazione alle estremità sporgenti.</li>
	<li>Preparare una scheda di interfaccia di elettrodo con un microconnettore corretto compatibile con il sistema di registrazione per essere utilizzato.</li>
	<li>Introdurre l'estremità non-registrazione, piegata dei fili nei fori della scheda di interfaccia elettrodo corrispondente al canale di registrazione desiderato. Quando tutti i fili sono in posizione, spingere i pin dorati nei fori con le pinzette. Nota: Perni di oro possono essere fissati in posizione utilizzando cemento dentale, ma nella maggior parte dei casi, è abbastanza stabile anche senza questo passaggio di sicurezza.</li>
</ol>3. anestesia
<ol><li>Metti l'animale in una camera di induzione di anestesia sigillato e riempirlo con 4-5% di isoflurane in aria medicale 2 L/min.</li>
	<li>Quando il ratto è recumbent, rimuovere l'animale dalla camera e posizionarlo in una cornice stereotassica con un pezzo di naso di adeguata ventilazione.</li>
	<li>Impostare il livello di isoflurane al 2%, anche se il tasso del flusso d'aria deve rimanere la stessa. Controllare il livello dell'anestesia. Se c'è un'assenza del riflesso di ritiro della zampa in risposta a pizzicare, continuare, altrimenti aumentare la profondità dell'anestesia.</li>
	<li>Monitorare e mantenere la temperatura corporea del ratto a 37 ± 0,5 ° C con un sistema di monitoraggio omeotermi. Applicare una goccia di unguento di paraffina sugli occhi per prevenire la disidratazione della cornea. Ripetere questa procedura durante l'intervento chirurgico più volte, se necessario.</li>
	<li>Iniettare per via sottocutanea di 0,3 mg/kg atropina per evitare la formazione di muco nelle vie aeree. Ripetere questa operazione ogni quattro ore in caso di interventi chirurgici più lunghi. Monitorare la respirazione e regolare del vaporizzatore, se necessario.</li>
</ol>4. l'impianto della stimolazione ed elettrodi di registrazione
Nota: Autoclave tutto il necessario chirurgico degli strumenti e seguire attentamente le norme generali di asepsi e antisepsi durante l'intera procedura. Evitare di toccare le aree non sterile all'esterno dell'area chirurgica. Immergere gli elettrodi in alcol etilico (70%) per 30 min prima dell'impianto.
<ol><li>Rimuovere la maggior parte dei capelli dal cuoio capelluto con un tagliatore di capelli. Applicare la crema depilatoria sul cuoio capelluto, distribuirlo uniformemente sulla superficie e attendere qualche minuto. Usare una spatola per rimuovere delicatamente la panna e i capelli rimanenti. Sciacquare la pelle con acqua, poi con un disinfettante.</li>
	<li>Iniettare lidocaina 1-2% (non superare una dose totale di 7 mg/kg) per via sottocutanea per intorpidire la pelle. Applicare una sola goccia di Unguento veterinario per gli occhi (per esempio, paraffina).</li>
	<li>Fare un'approfondita e un'incisione sagittale lunga (~ 2 cm) sulla linea mediana con un bisturi, dalla fronte al collo. Sezionare i tessuti compreso il periostio dal cranio, quindi utilizzando una pinzetta scalpello o dente pulire l'area tra cristae delle due ossa temporali. Mantenere il cranio esposto ritraendo la pelle dissecata utilizzando quattro bulldogs.</li>
	<li>Delicatamente posto bene pinzette tra il bordo ripido dell'osso temporale e i muscoli e separarli. Fare movimenti jigging per esporre come gran parte della grande superficie dell'osso temporale possibile, preferibilmente dal bordo dell'osso occipital al piano delle suture coronali, senza danneggiare i muscoli.</li>
	<li>Posto bitemporally Divaricatori per mantenere le ossa temporali esposte.</li>
	<li>Sciacquare la superficie del cranio con 1-2 mL 3% H2O2, poi lavare con 1-2 mL di acqua.</li>
	<li>Asciugare la superficie delle ossa temporali molto attentamente, assorbire l'umidità con bastoni oculare. Verificare se gli elettrodi di stimolazione adatta sulla superficie pulita cranio verticale (bordo superiore dell'elettrodo stimolazione dovrebbe essere in linea con il bordo del crista dell'osso temporale). Ri-regolare i bulldogs e i divaricatori o gli elettrodi di stimolazione di forma con le forbici, se necessario.</li>
	<li>Riempire le cavità della stimolazione elettrodi con electroconductive gel e mettere un sottile strato di colla sul cerchio degli elettrodi.</li>
	<li>Posizionare l'elettrodo di stimolazione sulla superficie asciutta dell'osso temporale con un movimento preciso e tenerlo saldamente in posizione per un minuto con le pinzette bene. Assicurarsi che l'umidità non sia a contatto con la colla. Assorbire con bastoni oculare, se necessario. Attenzione: nel caso in cui qualsiasi instabilità dell'elettrodo è vissuto, rimuoverlo. Dopo la pulizia l'osso, ripetere questo passaggio con un nuovo elettrodo di stimolazione.</li>
	<li>Mettere cemento dentale oltre i bordi dell'elettrodo di stimolazione, mentre l'umidità che perde dei tessuti è continuamente prosciugato con bastoni oculare. Coprire l'elettrodo di stimolazione intero con cemento.</li>
	<li>Dopo che il cemento è completamente indurito, ripetere questi passaggi sul lato controlaterale.</li>
	<li>Praticare dei fori in tutto il cranio per viti di ancoraggio. Guidare in miniatura viti nei fori e mettere cemento dentale su di loro. Uso un diametro più piccolo di ~ 10% rispetto al diametro della vite di testa del trapano.</li>
	<li>A seconda dello scopo degli esperimenti, un connettore per le estremità dei cavi di saldatura, posizionarlo sulla superficie e coprire con cemento, o continuare impiantare gli elettrodi di registrazione e le fibre ottiche o preparare una finestra cranica sopra il cranio. In quest'ultimo caso, saldare i connettori e ancorarli al costrutto solo alla fine. In caso di necessità di registrazioni simultanee a lungo termine di TES e LFP, impiantare le triplette di suddetto elettrodo invece di singoli fili. Nota: Questa configurazione permette la rimozione di comuni modalità stimolazione manufatti8. Per i dettagli dell'impianto di elettrodi di registrazione, vedere precedenti protocolli14,15.</li>
	<li>Lavare i tessuti esposti abbondantemente con un disinfettante. Iniettare lidocaina 1-2% (non superare una dose totale di 7 mg/kg) per via sottocutanea.</li>
	<li>Sbrigliare i bordi della ferita e chiuderle con i suturare interrotti semplici intorno il connettore/impianto. Disinfettare la ferita con povidone-iodio.</li>
	<li>Iniettare carprofene 5 mg/kg per via sottocutanea. Ripetere l'operazione se necessario. Nota: Eventuali altri analgesici possono essere utilizzati i requisiti prefissati dal Consiglio locale permesso etico di corrispondenza.</li>
	<li>Sospendere l'anestesia, rilasciare il earbars e il nasello e mettere l'animale in una gabbia di recupero post-operatorio per ritrovare la coscienza.</li>
	<li>Assicurarsi che l'animale è sotto stretta supervisione durante le prime ore postoperatorie. Continuare a monitorare periodicamente l'area dell'impianto. Nota: L'animale non deve essere lasciato incustodito fino a quando ha riacquistato coscienza sufficiente per mantenere decubito sternale. Casa l'animale individualmente fino al completo recupero dalla procedura.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Ozen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+electric+stimulation+entrains+cortical+neuronal+populations+in+rats.">Transcranial electric stimulation entrains cortical neuronal populations in rats.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 30 (34), 11476-11485 (2010).</li><li>Ali, M. M., Sellers, K. K., Frohlich, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+alternating+current+stimulation+modulates+large-scale+cortical+network+activity+by+network+resonance.">Transcranial alternating current stimulation modulates large-scale cortical network activity by network resonance.</a> The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 33 (27), 11262-11275 (2013).</li><li>Helfrich, R. 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Safety, sensations and secondary induced effects.</a> Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 126 (11), 2181-2188 (2015).</li><li>Marshall, L., Binder, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+transcranial+oscillatory+stimulation+to+research+on+neural+networks:+an+emphasis+on+hippocampo-neocortical+rhythms.">Contribution of transcranial oscillatory stimulation to research on neural networks: an emphasis on hippocampo-neocortical rhythms.</a> Frontiers in human neuroscience. 7, 614 (2013).</li><li>Reato, D., Rahman, A., Bikson, M., Parra, L. 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J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+implantation+of+chronic+neural+electrodes+for+recording+single+unit+activity+and+electrocorticographic+signals.">Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (60), (2012).</li><li>Vandecasteele, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+recording+of+neurons+by+movable+silicon+probes+in+behaving+rodents.">Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (61), e3568 (2012).</li><li>Zayachkivsky, A., Lehmkuhle, M. J., Dudek, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+Continuous+EEG+Monitoring+in+Small+Rodent+Models+of+Human+Disease+Using+the+Epoch+Wireless+Transmitter+System.">Long-term Continuous EEG Monitoring in Small Rodent Models of Human Disease Using the Epoch Wireless Transmitter System.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (101), e52554 (2015).</li><li>Ung, K., Arenkiel, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber-optic+implantation+for+chronic+optogenetic+stimulation+of+brain+tissue.">Fiber-optic implantation for chronic optogenetic stimulation of brain tissue.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (68), e50004 (2012).</li><li>Mostany, R., Portera-Cailliau, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+craniotomy+surgery+procedure+for+chronic+brain+imaging.">A craniotomy surgery procedure for chronic brain imaging.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (12), (2008).</li></ol>

Antal Berényi è il proprietario e fondatore della Amplipex Ltd, una società di produzione su larga scala multiplexing amplificatori di biosegnali. Gábor Kozák e Tamás Földi non hanno nulla a rivelare.

La fase più critica del presente protocollo è l'incollaggio del pacchetto degli elettrodi sulla superficie dell'osso. In caso di impropria tenuta, un gap si forma tra gli elettrodi e l'osso e tessuto cicatriziale secondaria può crescere in questa lacuna, che diminuisce la qualità della stimolazione. La superficie dell'osso deve essere completamente asciutta durante la procedura di incollaggio sulla confezione, e nel caso di verifica di instabilità degli elettrodi, deve essere rimosso e sostituito con un nuovo pacchetto per ottenere i migliori risultati.
Una limitazione di questo metodo è che, come la pelle non è completamente chiuso dopo la chirurgia, c'è un relativamente elevato rischio dell'infezione. Cure post-operatorie nei primi 4-5 giorni durante il recupero con soluzione disinfettante e successivamente con polvere, aiuta a prevenire l'infezione. Nella nostra esperienza, questo trattamento facilita la formazione di tessuto cicatriziale, che può chiudere completamente la ferita verso il mondo esterno.
Qui abbiamo presentato uno dei metodi più economici, più accessibili di fabbricazione di elettrodi, ma a seconda delle speciali esigenze degli esperimenti particolare, modifica del materiale conduttivo può essere necessario, ad esempio, rivestire la superficie dei cavi con non-polarizzazione materiali dell'elettrodo interfaccia, ad esempio, PEDOT:PSS. Il pacchetto di elettrodo può essere su misura, stampa 3D e modificati dagli sperimentatori, nel caso nostro consigli non corrispondono ai requisiti di un particolare studio. Nella nostra esperienza, la dimensione degli elettrodi transcranial fabbricato in questo studio permetterà di attecchimenti in ratti maschi e femminili sopra 300 g di peso corporeo, ma la dimensione degli elettrodi di stimolazione può essere facilmente ridotto tagliando strisce più piccole nel passaggio di protocollo 1.3. Inoltre, tutti i collanti e cementi odontoiatrici dati nel protocollo possono essere sostituiti con i sostituti, considerando che lo strato esterno è in contatto diretto con i tessuti, pertanto che dovrebbero essere bio-compatibili.
Nello studio presente, abbiamo fornito un protocollo per la fabbricazione di elettrodi di bitemporal stimolazione e l'impianto, che è tecnicamente semplice da eseguire, conveniente e affidabile a lungo termine, consentendo esperimenti di stimolazione elettrica su liberamente ratti9in movimento. Come gli elettrodi di stimolazione sono posizionati dell'osso temporale, la superficie del cranio intero orizzontale è conservata per altri impianti. Questo metodo può essere combinato con regolari elettrofisiologici15,16, optogenetica17e18 tecniche, fornendo la possibilità di una combinazione versatile di protocolli sperimentali di formazione immagine.

Stimolazione elettrica transcranica (TES) è un approccio metodologico prezioso per influenzare l'attività cerebrale in modo temporalmente limitato. A seconda delle dimensioni e il posizionamento degli elettrodi di stimolazione, TES può interessare volumi cervello grande e salire sul treno popolazioni neuronali diffuso1,2,3. La stimolazione transcranica diretta corrente è già medicamente approvata per il trattamento del disturbo depressivo maggiore4,5e molti si concentrano studi per mostrare gli effetti cognitivi della stimolazione transcranica in esseri umani6 , 7. Inoltre, promettenti risultati sono stati segnalati per quanto riguarda il potenziale di TES nel controllare i grippaggi epilettici8,9.
Nonostante l'intensa attività di ricerca, ci sono ancora molte questioni aperte per quanto riguarda il meccanismo dettagliato della azione, effetti collaterali e il risultato a lungo termine dell'applicazione di questo metodo10,11,12. Di conseguenza, è estremamente importante avere un protocollo affidabile, riproducibile per studiare gli effetti di TES in modelli animali. Dato che molti disturbi (ad es., depressione, epilessia e schizofrenia) possono solo essere estesamente studiati in animali svegli, e la natura di queste condizioni mediche solitamente richiedono il trattamento a lungo termine, forniamo un protocollo per la cronica impianto di elettrodi di transcranial in ratti. Il metodo qui presentato può essere utilizzato per studi comportamentali o può essere combinato con l'impianto di elettrodi di registrazione (cioè, fili, sonde in silicone, juxtacellular elettrodi) o con windows cronica cranica per esperimenti elettrofisiologici e formazione immagine studia, rispettivamente. Secondo il disegno sperimentale, la tempistica degli stimoli può essere casuale o attivati da un evento per spunti comportamentali specifiche, o per le caratteristiche elettrofisiologiche del cervello particolare Stati (sequestri, oscillazioni di teta)8, 11 , 13.
È importante ricordare che in contrasto con l'approccio umano attualmente utilizzato, che utilizza un incorporamento di elettrodi posizionati sulla pelle, qui vi mostriamo un metodo che utilizza la destra l'impianto sottocutaneo sopra la superficie dell'osso temporale, dal ratti a malapena tollerare qualsiasi elemento posizionato sulla loro pelle che è facilmente raggiungibile utilizzando le zampe.
In linea con i principi della sostituzione, riduzione e raffinatezza, a causa della natura cronica dell'impianto, questo metodo aiuta a ridurre il numero di animali, dal momento che ogni animale possa essere reclutati in differenti condizioni sperimentali per mesi, consentendo l'uso di meno animali per testare varie ipotesi.
Nello studio presente, forniamo un protocollo dettagliate dell'elettrodo di stimolazione transcranica (Figura 1A-B) di produzione e dimostrare l'impianto cronico di questi elettrodi su ossa temporali di un six-month-old ratto maschio lungo Evans.

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

chronic transcranial electrical stimulation and intracortical recording in rats

Stimolazione elettrica transcranica (TES) è un approccio relativamente semplice e potente per influenzare diffuso attività cerebrale in modo casuale o in modo attivati da un evento di circuito chiuso. Anche se molti studi si stanno concentrando sui possibili benefici e gli effetti collaterali di TES in cervelli sani e patologici, ci sono ancora molte questioni aperte fondamentali per quanto riguarda il meccanismo di azione della stimolazione. Perciò, vi è un chiaro bisogno di per un metodo affidabile e riproducibile per testare l'acuta e gli effetti cronici di TES in roditori. TES possono essere combinati con normali tecniche comportamentali, elettrofisiologiche e di formazione immagine per studiare reti neuronali in vivo. L'impianto di elettrodi di stimolazione transcranica non impongono vincoli supplementari sul disegno sperimentale, mentre offre uno strumento versatile, flessibile per manipolare l'attività cerebrale. Qui forniamo un protocollo dettagliate per fabbricare ed impiantare elettrodi di stimolazione transcranica per influenzare l'attività cerebrale in modo temporalmente limitato per mesi.

L'impianto di elettrodi di stimolazione cronica (Figura 1B) può essere combinato con un ulteriore impianto di elettrodi (Figura 1-D) di registrazione. Tali impostazioni sono adatti per formare sistemi di stimolazione per interferire con le attività specifiche del cervello e registrazione su richiesta. Qui presentiamo i risultati rappresentativi di un rilevamento di epilessia di circuito chiuso e sistema di intervento, applicato sui ratti lungo Evans esprimendo la crisi epilettiche spontanee (Figura 2A)9. Questo ceppo è noto per mostrare i sintomi comportamentali ed elettrografici delle assenze (piccolo male) (Figura 2B). In caso di un attacco epilettico, come il registrato segnali intracorticali sono analizzati in tempo reale, un trigger viene inviato ad un generatore di stimolo isolato al momento opportuno per interferire con l'attività di punto-e-fluttua del cervello. A sua volta, il generatore di stimolo fornisce un carica-equilibrato, trifasici stimolo attraverso gli elettrodi di stimolazione di bitemporal al fine di interrompere l'attività di sequestro.
Figura 2-D Mostra la capacità degli stimoli temporalmente mirati ad interrompere i sequestri in corso dalla settimana 1 alla settimana 16, dimostrando la robustezza e l'affidabilità degli elettrodi di stimolazione impiantato. Per mettere questi risultati nel contesto, Figura 2E consente di visualizzare le registrazioni di un esperimento abortito, dove il tessuto secondario penetrato tra l'osso temporale e la superficie dell'elettrodo a causa di improprio tenuta e cementazione degli elettrodi (l'analisi della animale ha confermato l'invasione del tessuto). Oltre ad aumentare l'impedenza degli elettrodi di stimolazione, il tessuto crescente rischia di fornire uno shunt elettrico. Questo esperimento evidenzia l'importanza assoluta di isolamento attenzione per ottenere risultati affidabili e riproducibili durante gli esperimenti di stimolazione.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56669/56669fig1.jpg"> Figura 1: fasi di stimolazione e la fabbricazione di elettrodi di registrazione. (A) Twisted fili cuciti attraverso i fori e fissato alla confezione prima di avvolgere i fili pelati nelle cavità. (B) forma finale degli elettrodi di stimolazione. Inserto: avvolto fili all'interno della confezione; Lato (C) Mostra gli elettrodi di registrazione; (D) gli elettrodi di registrazione vista superiore. Inserto: Suggerimento dei siti di registrazione, 400 µm spaziatura. (E) immagine Intraoperative del posizionamento degli elettrodi di stimolazione transcranica. Gli elettrodi di stimolazione sono già impiantati, insieme ad alcuni le viti di ancoraggio. <a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56669/56669fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56669/56669fig2.jpg"> Figura 2: risultati rappresentativi dell'intervento di sequestro di circuito chiuso usando gli elettrodi di stimolazione del presente protocollo. (A) Panoramica sistema Closed-loop. Gli elettrodi di registrazione di tripletto sono impiantati nella corteccia parietale e stimolazione elettrodi bitemporally sul cranio. Il ratto è dotato di un amplificatore su testa e collegato ad un sistema di rilevazione di grippaggio in tempo reale. (B) LFP traccia di un tracce di esempio LFP ininterrotto sequestro di punto-e-fluttua (C e D) di intervento di sequestro il 1st e 16ª settimana di stimolazione. (E) esempio di errore di interruzione di sequestro in caso di tessuto crescente tra gli elettrodi di stimolazione e dell'osso temporale (confermato dall'autopsia) <a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56669/56669fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Questo protocollo dettagliato descrive il posizionamento di elettrodo stimolazione transcranica su osso temporale al fine di studiare gli effetti a breve e a lungo termine della stimolazione elettrica transcranica in liberi di muoversi.

Stimolazione elettrica transcranica cronica e registrazione intracorticale in ratti

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

chronic-transcranial-electrical-stimulation-intracortical-recording

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.6K Views.  University of Szeged. Questo protocollo dettagliato descrive il posizionamento di elettrodo stimolazione transcranica su osso temporale al fine di studiare gli effetti a breve e a lungo termine della stimolazione elettrica transcranica in liberi di muoversi.

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

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful rest."1,2,3 It is thought the default mode network corresponds to self-referential or "internal mentation".2,3
It has been hypothesized that, in humans, activity within the default mode network is correlated with certain pathologies (for instance, hyper-activation has been linked to schizophrenia 4,5,6 and autism spectrum disorders 7 whilst hypo-activation of the network has been linked to Alzheimer's and other neurodegenerative diseases 8). As such, noninvasive modulation of this network may represent a potential therapeutic intervention for a number of neurological and psychiatric pathologies linked to abnormal network activation. One possible tool to effect this modulation is Transcranial Magnetic Stimulation: a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.9
In order to explore the default mode network's propensity towards and tolerance of modulation, we will be combining TMS (to the left inferior parietal lobe) with functional magnetic resonance imaging (fMRI). Through this article, we will examine the protocol and considerations necessary to successfully combine these two neuroscientific tools.

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the combination of TMS and fMRI to examine the effects of brain stimulation on the default network.

La combinazione di stimolazione magnetica transcranica e fMRI per esaminare il modo predefinito della rete

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

Ricerca

Neuroscienze

Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that has been intensively investigated in the past decade as this method offers a non-invasive and safe alternative to change cortical excitability2. The effects of one session of tDCS can last for several minutes, and its effects depend on polarity of stimulation, such as that cathodal stimulation induces a decrease in cortical excitability, and anodal stimulation induces an increase in cortical excitability that may last beyond the duration of stimulation6. These effects have been explored in cognitive neuroscience and also clinically in a variety of neuropsychiatric disorders &#x2013; especially when applied over several consecutive sessions4. One area that has been attracting attention of neuroscientists and clinicians is the use of tDCS for modulation of pain-related neural networks3,5. Modulation of two main cortical areas in pain research has been explored: primary motor cortex and dorsolateral prefrontal cortex7. Due to the critical role of electrode montage, in this article, we show different alternatives for electrode placement for tDCS clinical trials on pain; discussing advantages and disadvantages of each method of stimulation.

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is an established technique to modulate cortical excitability1,2. It has been used as an investigative tool in neuroscience due to its effects on cortical plasticity, easy operation, and safe profile. One area that tDCS has been showing encouraging results is pain alleviation 3-5.

Posizionamento elettrodo e Montage stimolazione transcranica diretta in corrente

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

Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels). The present protocol describes how this method can be used to stimulate the posterior tibial nerve that activates plantar flexor muscles. Percutaneous electrical nerve stimulation consists of inducing an electrical stimulus to a motor nerve to evoke a muscular response. Direct (M-wave) and/or indirect (H-reflex) electrophysiological responses can be recorded at rest using surface electromyography. Mechanical (twitch torque) responses can be quantified with a force/torque ergometer. M-wave and twitch torque reflect neuromuscular transmission and excitation-contraction coupling, whereas H-reflex provides an index of spinal excitability. EMG activity and mechanical (superimposed twitch) responses can also be recorded during maximal voluntary contractions to evaluate voluntary activation level. Percutaneous nerve stimulation provides an assessment of neuromuscular function in humans, and is highly beneficial especially for studies evaluating neuromuscular plasticity following acute (fatigue) or chronic (training/detraining) exercise.

We present a protocol to assess changes in neuromuscular function. Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method that evokes muscular responses. Electrophysiological and mechanical properties of these responses permit the evaluation of neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels).

Valutazione della Neuromuscolare Funzione Con percutanea stimolazione elettrica del nervo

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

Simultaneous Recording of Electroretinography and Visual Evoked Potentials in Anesthetized Rats

The electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) are commonly used to assess the integrity of the visual pathway. The ERG measures the electrical responses of the retina to light stimulation, while the VEP measures the corresponding functional integrity of the visual pathways from the retina to the primary visual cortex following the same light event. The ERG waveform can be broken down into components that reflect responses from different retinal neuronal and glial cell classes. The early components of the VEP waveform represent the integrity of the optic nerve and higher cortical centers. These recordings can be conducted in isolation or together, depending on the application. The methodology described in this paper allows simultaneous assessment of retinal and cortical visual evoked electrophysiology from both eyes and both hemispheres. This is a useful way to more comprehensively assess retinal function and the upstream effects that changes in retinal function can have on visual evoked cortical function.

This protocol describes simultaneous measurement of electroretinogram and visual evoked potentials in anesthetized rats.

Registrazione simultanea di elettroretinografia e Potenziali evocati visivi nei ratti anestetizzati

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

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

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) is a neuromodulatory technique able to act through sinusoidal electrical waveforms in a specific frequency and in turn modulate ongoing cortical oscillatory activity. This neurotool allows the establishment of a causal link between endogenous oscillatory activity and behavior. Most of the tACS studies have shown online effects of tACS. However, little is known about the underlying action mechanisms of this technique because of the AC-induced artifacts on Electroencephalography (EEG) signals. Here we show a unique approach to investigate online physiological frequency-specific effects of tACS of the primary motor cortex (M1) by using single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) to probe cortical excitability changes. In our setup, the TMS coil is placed over the tACS electrode while Motor Evoked Potentials (MEPs) are collected to test the effects of the ongoing M1-tACS. So far, this approach has mainly been used to study the visual and motor systems. However, the current tACS-TMS setup can pave the way for future investigations of cognitive functions. Therefore, we provide a step-by-step manual and video guidelines for the procedure.

Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS) allows the modulation of cortical excitability in a frequency-specific fashion. Here we show a unique approach which combines online tACS with single pulse Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) in order to "probe" cortical excitability by means of Motor Evoked Potentials.

Effetti della stimolazione transcranica con corrente alternata la corteccia motoria primaria di approccio combinato Online con stimolazione magnetica transcranica

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

Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in humans is transcranial direct current stimulation (tDCS). Less frequently, transcranial alternating current stimulation (tACS) or transcranial random noise stimulation (tRNS), a specific form of tACS using an electrical current applied randomly within a pre-defined frequency range, is used. The increase of noninvasive electrical brain stimulation research in humans, both for experimental and clinical purposes, has yielded an increased need for basic, mechanistic, safety studies in animals. This article describes a model for transcranial electrical brain stimulation (tES) through the intact skull targeting the motor system in alert rodents. The protocol provides step-by-step instructions for the surgical set-up of a permanent epicranial electrode socket combined with an implanted counter electrode on the chest. By placing a stimulation electrode into the epicranial socket, different electrical stimulation types, comparable to tDCS, tACS, and tRNS in humans, can be delivered. Moreover, the practical steps for tES in alert rodents are introduced. The applied current density, stimulation duration, and stimulation type may be chosen depending on the experimental needs. The caveats, advantages, and disadvantages of this set-up are discussed, as well as safety and tolerability aspects.

This protocol describes a surgical set-up for a permanent epicranial electrode socket and an implanted chest electrode in rodents. By placing a second electrode into the socket, different types of transcranial electrical brain stimulation can be delivered to the motor system in alert animals through the intact skull.

Stimolazione elettrica cerebrale transcranica in roditori avvisi

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

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic field pulses. The initiation of cortical activation or its modulation depends on the background activation of the neurons of the cortical region activated, the characteristics of the coil, its position and its orientation with respect to the head. TMS combined with simultaneous electrocephalography (EEG) and neuronavigation (nTMS-EEG) allows for the assessment of cortico-cortical excitability and connectivity in almost all cortical areas in a reproducible manner. This advance makes nTMS-EEG a powerful tool that can accurately assess brain dynamics and neurophysiology in test-retest paradigms that are required for clinical trials. Limitations of this method include artifacts that cover the initial brain reactivity to stimulation. Thus, the process of removing artifacts may also extract valuable information. Moreover, the optimal parameters for dorsolateral prefrontal (DLPFC) stimulation are not fully known and current protocols utilize variations from the motor cortex (M1) stimulation paradigms. However, evolving nTMS-EEG designs hope to address these issues. The protocol presented here introduces some standard practices for assessing neurophysiological functioning from stimulation to the DLPFC that can be applied in patients with treatment resistant psychiatric disorders that receive treatment such as transcranial direct current stimulation (tDCS), repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), magnetic seizure therapy (MST) or electroconvulsive therapy (ECT).

The protocol presented here is for TMS-EEG studies utilizing intracortical excitability test-retest design paradigms. The intent of the protocol is to produce reliable and reproducible cortical excitability measures for assessing neurophysiological functioning related to therapeutic interventions in the treatment of neuropsychiatric diseases such as major depression.

Stimolazione magnetica transcranica combinata e l'elettroencefalografia della corteccia prefrontale dorsolaterale

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

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial direct current stimulation (tDCS) 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.

Stimolazione transcranica corrente continua (tDCS) in topi

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

Establishment of Acute Pontine Infarction in Rats by Electrical Stimulation

Pontine infarction is the most common stroke subtype in the posterior circulation, while there lacks a rodent model mimicking pontine infarction. Provided here is a protocol for successfully establishing a rat model of acute pontine infarction. Rats weighing about 250 g are used, and a probe with an insulated sheath is injected into the pons using a stereotaxic apparatus. A lesion is produced by the electrical stimulation with a single pulse. The Longa score, Berderson score, and beam balance test are used to assess neurological deficits. Additionally, the adhesive-removal somatosensory test is used to determine sensorimotor function, and the limb placement test is used to evaluate proprioception. MRI scans are then used to assess the infarction in vivo, and TTC staining is used to confirm the infarction in vitro. Here, a successful infarction is identified that is located in the anterolateral basis of the rostral pons. In conclusion, a new method is described to establish an acute pontine infarction rat model.

Presented here is a protocol for establishing acute pontine infarction in a rat model via electrical stimulation with a single pulse.

Istituzione dell'infarto pontino acuto nei ratti mediante stimolazione elettrica

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

Preparation of Peripheral Nerve Stimulation Electrodes for Chronic Implantation in Rats

Peripheral nerve cuff electrodes have long been used in the neurosciences and related fields for stimulation of, for example, vagus or sciatic nerves. Several recent studies have demonstrated the effectiveness of chronic VNS in enhancing central nervous system plasticity to improve motor rehabilitation, extinction learning, and sensory discrimination. Construction of chronically implantable devices for use in such studies is challenging due to rats&#8217; small size, and typical protocols require extensive training of personnel and time-consuming microfabrication methods. Alternatively, commercially available implantable cuff electrodes can be purchased at a significantly higher cost. In this protocol, we present a simple, low-cost method for construction of small, chronically implantable peripheral nerve cuff electrodes for use in rats. We validate the short and long-term reliability of our cuff electrodes by demonstrating that VNS in ketamine/xylazine anesthetized rats produces decreases in breathing rate consistent with activation of the Hering-Breuer reflex, both at the time of implantation and up to 10 weeks after device implantation. We further demonstrate the suitability of the cuff electrodes for use in chronic stimulation studies by pairing VNS with skilled lever press performance to induce motor cortical map plasticity.

Existing approaches for constructing chronically implantable peripheral nerve cuff electrodes for use in small rodents often require specialized equipment and/or highly trained personnel. In this protocol we demonstrate a simple, low-cost approach for fabricating chronically implantable cuff electrodes, and demonstrate their effectiveness for vagus nerve stimulation (VNS) in rats.

Preparazione degli elettrodi di stimolazione nervosa periferica per l'impianto cronico nei ratti

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