CN108903939B - 一种在大鼠清醒状态下测量tms运动阈值的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，包括：采用吸入式气体麻醉的方式将大鼠进行2‑3分钟麻醉；将麻醉大鼠放置于支架上，通过自粘绷带将大鼠束缚固定于支架上，支架高度大于大鼠前后肢体的长度，使大鼠肢体悬空且保持放松状态；对大鼠肢体靶肌周围进行剃毛，暴露靶肌肌腹、肌腱，并粘贴表面肌电测量电极和接地电极；在大鼠清醒状态下将TMS脉冲作用于大鼠运动皮质，通过观测大鼠肢体抽动或通过分析靶肌处表面肌电信号中的运动诱发电位完成大鼠清醒状态下TMS运动阈值的测量。本发明可测得大鼠清醒状态下的TMS运动阈值。清醒状态下的TMS运动阈值相比麻醉状态下的TMS运动阈值更有助于在大鼠TMS实验中准确设定TMS刺激强度。

Description

一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法
技术领域
本发明涉及一种测量大鼠TMS运动阈值的方法。特别是涉及一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法.
背景技术
经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)技术是一种利用时变的脉冲磁场作用于中枢神经系统(主要是大脑)，改变皮质神经细胞的膜电位，使之产生感应电流，影响脑内代谢和神经电活动，从而引发一系列生理生化反应的磁刺激技术。TMS主要有4个刺激参数：强度、频率、串刺激时间、串间间隔。其中，TMS刺激强度是指工作时刺激线圈表面产生的磁感应强度，表征了刺激器给予的刺激能量。实际应用中，应根据个体化神经反应来决定刺激强度，以个体化的运动阈值表示具体刺激量，常用的TMS刺激强度为80％～120％运动阈值。因此，运动阈值的个性化准确测量是正确设定TMS强度的关键。
目前的TMS大鼠研究中，部分采用磁刺激器最大输出量的百分比作为TMS刺激强度，缺乏个体性，且不同的磁刺激器最大输出量差异较大，给不同研究结果的比对带来困难。对于采用运动阈值的百分比作为TMS刺激强度的研究，由于大鼠在清醒状态下难以固定，通常在大鼠腹腔注射麻醉剂，测量大鼠在麻醉状态下的运动阈值作为TMS刺激强度的设定依据[1-2]。然而麻醉本身会对神经系统产生作用，即抑制大脑皮层对传入刺激作出的反应，因此，大鼠在麻醉状态与清醒状态下的神经兴奋性并不完全相同[3-4]。测量大鼠在清醒状态下的运动阈值比麻醉状态下的运动阈值更有助于准确设定TMS刺激强度。
吸入式气体麻醉具有性能稳定、操作方便的优点，能够快速准确地控制动物的麻醉深度，可有效保障实验动物的安全，且停止麻醉后苏醒很快，方便进行接下来的实验。采用吸入式气体短暂性麻醉，便于将大鼠束缚固定，并可进行靶肌周围剃毛、粘贴电极等准备工作，在正式测量运动阈值时，大鼠已处于清醒状态。采用本发明提出的方法及装置，可通过观测靶肌所控制肢体的抽动和记录靶肌运动诱发电位两种方式测得大鼠清醒状态下的TMS运动阈值。
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发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法.
本发明所采用的技术方案是：一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，包括如下步骤：
1)采用吸入式气体麻醉的方式将大鼠进行2-3分钟麻醉；
2)将麻醉大鼠放置于支架上，通过自粘绷带将大鼠束缚固定于支架上，支架高度大于大鼠前后肢体的长度，使大鼠肢体悬空且保持放松状态；
3)对大鼠肢体靶肌周围进行剃毛，暴露靶肌肌腹、肌腱，并粘贴表面肌电测量电极和接地电极；
4)在大鼠清醒状态下将TMS脉冲作用于大鼠运动皮质，通过观测大鼠肢体抽动或通过分析靶肌处表面肌电信号中的运动诱发电位完成大鼠清醒状态下TMS运动阈值的测量。
步骤2)中所述的支架包括用于放置大鼠的平板和用于支撑平板的底座，其中，平板的长度大于等于大鼠的头部长度、躯干长度和1/3尾巴长度之和，平板的宽度为大鼠躯体的宽度。
步骤2)中所述的将麻醉大鼠放置于支架上，是将麻醉大鼠以卧姿平放于平板上，大鼠的前肢体和后肢体位于支架外侧，保持悬空且放松的状态。
步骤2)中所述的通过自粘绷带将大鼠束缚固定于支架上，是在颈部、背部和腹部分别采用自粘绷带将大鼠束缚固定于平板上，自粘绷带的松紧程度以不引起大鼠急促呼吸、急促心跳，固定时保证大鼠靶肌周围不被束缚。
步骤3)中所述的粘贴表面肌电测量电极和接地电极包括：
(1)采用磨砂膏对暴露的靶肌肌腹、肌腱和大鼠尾巴进行清理，去除老化的角质；
(2)取导电膏，加入盐水至导电膏中进行稀释，稀释后的导电膏仍呈膏状；
(3)将稀释后的导电膏涂抹于大鼠肢体肌腹、肌腱、尾巴处；
(4)取一对银-氯化银环状表面电极作为肌电测量电极，粘贴于大鼠肢体的靶肌肌腹、肌腱处，并确保两电极间无黏连，取一个银-氯化银环状表面电极作为接地电极，粘贴于大鼠尾巴处。
步骤4)中所述的在大鼠清醒状态下将TMS脉冲作用于大鼠运动皮质，是采用Magstim rapid2磁刺激器对大鼠运动区进行刺激，TMS刺激模式为单脉冲刺激，脉冲间隔大于1s。
步骤4)中所述的观测大鼠肢体抽动或通过分析靶肌处表面肌电信号中的运动诱发电位完成大鼠清醒状态下TMS运动阈值的测量，具体是采用磁刺激器最大输出的40％作为TMS初始刺激强度，若未观察到肢体抽动或无运动诱发电位，则以5％的幅度逐步增大刺激强度，待观察到肢体抽动或运动诱发电位幅值大于50μV时，将刺激强度以1％的幅度逐步降低，直到肢体抽动消失或运动诱发电位幅值低于50μV，此时的刺激强度即为TMS运动阈值
本发明的一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，将TMS脉冲作用于大鼠运动皮质，通过观测大鼠肢体抽动或通过分析靶肌处表面肌电信号中的运动诱发电位完成大鼠清醒状态下TMS运动阈值的测量。采用吸入式气体短暂性麻醉，便于将大鼠束缚固定，并可进行靶肌周围剃毛、粘贴电极等准备工作，在正式测量运动阈值时，大鼠已处于清醒状态。采用本发明提出的方法及装置，可测得大鼠清醒状态下的TMS运动阈值。清醒状态下的TMS运动阈值相比麻醉状态下的TMS运动阈值更有助于在大鼠TMS实验中准确设定TMS刺激强度。
附图说明
图1是对大鼠进行束缚固定的示意图；
图2是采用本发明的方法测量大鼠清醒状态下TMS运动阈值时记录到的运动诱发电位。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法做出详细说明。
本发明的一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，首先采用吸入式气体麻醉的方式将大鼠短暂性麻醉；其次通过自粘绷带将大鼠束缚固定于支架上，支架高度大于大鼠肢体(包括前肢和后肢)长度，大鼠肢体悬空且保持放松状态；然后对靶肌周围进行剃毛，并将表面肌电测量电极和接地电极分别粘贴于大鼠肢体靶肌和尾巴处；最后将TMS脉冲作用于大鼠运动皮质，通过观测大鼠肢体抽动或通过分析靶肌处表面肌电信号中的运动诱发电位完成大鼠清醒状态下TMS运动阈值的测量。
本发明的一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，包括如下步骤：
1)采用吸入式气体麻醉的方式将大鼠进行2-3分钟麻醉，本实施例是采用瑞沃德气体麻醉机，注入异氟烷气体麻醉剂，将大鼠放入麻醉诱导盒中；气体麻醉机具有性能稳定、操作方便的优点，能够快速准确地控制动物的麻醉深度，可有效保障实验动物的安全，且停止麻醉后苏醒很快，方便进行接下来的实验。
2)将麻醉大鼠放置于支架上，通过自粘绷带将大鼠束缚固定于支架上，支架高度大于大鼠前后肢体的长度，使大鼠肢体悬空且保持放松状态；其中，
所述的支架包括用于放置大鼠1的平板2和用于支撑平板2的底座3，其中，平板的长度大于等于大鼠的头部长度、躯干长度和1/3尾巴长度之和，平板的宽度为大鼠躯体的宽度。
所述的将麻醉大鼠放置于支架上，是将麻醉大鼠以卧姿平放于平板2上，大鼠的前肢体和后肢体位于支架外侧，保持悬空且放松的状态。
所述的通过自粘绷带将大鼠束缚固定于支架上，是在颈部、背部和腹部分别采用自粘绷带将大鼠束缚固定于平板2上，自粘绷带的松紧程度以不引起大鼠急促呼吸、急促心跳，自粘绷带的宽度取决于大鼠的颈部宽度、背部宽度、腹部宽度，自粘绷带的长度则取决于大鼠的胖瘦程度，固定时保证大鼠靶肌周围不被束缚。
3)对大鼠肢体靶肌周围进行剃毛，暴露靶肌肌腹、肌腱，并粘贴表面肌电测量电极和接地电极；其中，所述的粘贴表面肌电测量电极和接地电极包括：
(1)采用磨砂膏对暴露的靶肌肌腹、肌腱和大鼠尾巴进行清理，去除老化的角质；
(2)取导电膏，加入盐水至导电膏中进行稀释，稀释后的导电膏仍呈膏状，以增加导电膏的湿度，使电极与肌肉的贴合更紧密；
(3)将稀释后的导电膏涂抹于大鼠肢体肌腹、肌腱、尾巴处；
(4)取一对银-氯化银环状表面电极作为肌电测量电极，粘贴于大鼠肢体的靶肌肌腹、肌腱处，并确保两电极间无黏连，取一个银-氯化银环状表面电极作为接地电极，粘贴于大鼠尾巴处。
4)在大鼠清醒状态下将TMS脉冲作用于大鼠运动皮质，通过观测大鼠肢体抽动或通过分析靶肌处表面肌电信号中的运动诱发电位完成大鼠清醒状态下TMS运动阈值的测量。其中，
所述的将TMS脉冲作用于大鼠运动皮质，是采用Magstim rapid2磁刺激器对大鼠运动区进行刺激，TMS刺激模式为单脉冲刺激，脉冲间隔大于1s。
所述的观测大鼠肢体抽动或通过分析靶肌处表面肌电信号中的运动诱发电位完成大鼠清醒状态下TMS运动阈值的测量，具体是采用磁刺激器最大输出的40％作为TMS初始刺激强度，若未观察到肢体抽动或无运动诱发电位，则以5％的幅度逐步增大刺激强度，待观察到肢体抽动或运动诱发电位幅值大于50μV时，将刺激强度以1％的幅度逐步降低，直到肢体抽动消失或运动诱发电位幅值低于50μV，此时的刺激强度即为TMS运动阈值。
以3月龄大鼠为例，将TMS脉冲作用于运动皮质处，运用本发明提出的在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法测量到的TMS运动阈值为55％最大输出，60％最大输出为阈上刺激，对应的运动诱发电位如图2所示。

Claims (7)

1.一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）采用吸入式气体麻醉的方式将大鼠进行2-3分钟麻醉；
2）将麻醉大鼠放置于支架上，通过自粘绷带将大鼠束缚固定于支架上，支架高度大于大鼠前后肢体的长度，使大鼠肢体悬空且保持放松状态；
3）对大鼠肢体靶肌周围进行剃毛，暴露靶肌肌腹、肌腱，并粘贴表面肌电测量电极和接地电极；
4）在大鼠清醒状态下将TMS脉冲作用于大鼠运动皮质，通过观测大鼠肢体抽动或通过分析靶肌处表面肌电信号中的运动诱发电位完成大鼠清醒状态下TMS运动阈值的测量。
2.根据权利要求1所述的一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，其特征在于，步骤2）中所述的支架包括用于放置大鼠（1）的平板（2）和用于支撑平板（2）的底座（3），其中，平板的长度大于等于大鼠的头部长度、躯干长度和1/3尾巴长度之和，平板的宽度为大鼠躯体的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，其特征在于，步骤2）中所述的将麻醉大鼠放置于支架上，是将麻醉大鼠以卧姿平放于平板（2）上，大鼠的前肢体和后肢体位于支架外侧，保持悬空且放松的状态。
4.根据权利要求1所述的一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，其特征在于，步骤2）中所述的通过自粘绷带将大鼠束缚固定于支架上，是在颈部、背部和腹部分别采用自粘绷带将大鼠束缚固定于平板（2）上，自粘绷带的松紧程度以不引起大鼠急促呼吸、急促心跳为准，固定时保证大鼠靶肌周围不被束缚。
5.根据权利要求1所述的一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，其特征在于，步骤3）中所述的粘贴表面肌电测量电极和接地电极包括：
（1）采用磨砂膏对暴露的靶肌肌腹、肌腱和大鼠尾巴进行清理，去除老化的角质；
（2）取导电膏，加入盐水至导电膏中进行稀释，稀释后的导电膏仍呈膏状；
（3）将稀释后的导电膏涂抹于大鼠肢体肌腹、肌腱、尾巴处；
（4）取一对银-氯化银环状表面电极作为肌电测量电极，粘贴于大鼠肢体的靶肌肌腹、肌腱处，并确保两电极间无黏连，取一个银-氯化银环状表面电极作为接地电极，粘贴于大鼠尾巴处。
6.根据权利要求1所述的一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，其特征在于，步骤4）中所述的在大鼠清醒状态下将TMS脉冲作用于大鼠运动皮质，是采用Magstimrapid2磁刺激器对大鼠运动区进行刺激，TMS刺激模式为单脉冲刺激，脉冲间隔大于1s。
7.根据权利要求1所述的一种在大鼠清醒状态下测量TMS运动阈值的方法，其特征在于，步骤4）中所述的观测大鼠肢体抽动或通过分析靶肌处表面肌电信号中的运动诱发电位完成大鼠清醒状态下TMS运动阈值的测量，具体是采用磁刺激器最大输出的40%作为TMS初始刺激强度，若未观察到肢体抽动或无运动诱发电位，则以5%的幅度逐步增大刺激强度，待观察到肢体抽动或运动诱发电位幅值大于50μV时，将刺激强度以1%的幅度逐步降低，直到肢体抽动消失或运动诱发电位幅值低于50μV，此时的刺激强度即为TMS运动阈值。
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