Effectiveness range and persistence of transcranial direct current stimulation(tDCS) against neuronal death by the transient cerebral ischemia
급성기 뇌졸중에서 경두개 직류 자극의 효과범위 및 유효성 추적 연구
- 주제(키워드) 도움말 경두개직류자극(tDCS) , 뇌졸중 , 뇌허혈 , 신경세포보호 , Transcranial direct current stimulation(tDCS) , Stroke , Cerebral ischemia , Neuroprotection
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 유기연
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 치의학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000010757
- UCI I804:42001-000000010757
- 본문언어 영어
초록/요약 도움말
The brain has a high concentration of nerve cells, which can cause paralysis even if the blood supply stop for 20 seconds, and death begin after four minutes, Some brain neurons can survive even in hypoxic environments, but most die out after more than three hours. For this reason, Transcranial direct current stimulation (tDCS), a method that can cause direct current stimulation to the brain in a non-invasive device, was designed for the central nervous system neuron activation study, which has recently been attempted to protect nerve cell apoptosis caused by cerebral ischemia, However, there is a lack of research on the various application conditions that begin to be applied to neuroprotection. Thus, in this study, standardized studies were conducted on the determine of effect intense , application time and persistence of the cathodal tDCS , and duration of neuroprotection effects of cathodal tDCS after cerebral ischemia. The mongolian gerbil cerebral ischemia model was used, and cathodal tDCS application used stimulation 20 minutes – rest 20 minutes – stimulation 20 minutes. The cathodal tDCS current strength was stimulated to 0.05 mA, 0.1 mA, 0.2 mA and 0.8 mA to identify the effective current range of cerebral ischemia. In addition, cathodal tDCS was applied immediately after 5 minutes, 10 minutes, 30 minutes and 1 hour after cerebral ischemia in order to find a application time range to cathodal tDCS stimulation in case of cerebral ischemia, and tissues were collected 5 days later. also in order to confirm the persistence of cathodal tDCS in the cerebral ischemia, cathodal tDCS stimulation was performed at the same time and tissues were collected after 5, 7, and 10 days. The collected tissue to confirm surviving nerve cells with cresyl violet staining, and degenerative nerve cells through Fluoro-Jade C staining were checked to compare the number of nerve cell protection. The results showed the highest nerve cell protection effect for cathodal tDCS current intense of 0.1 mA, and rather decreased nerve cell protection effect for 0.8 mA. The effect of nerve cell protection at the time of application of cathodal tDCS was the highest when applied immediately after the onset of cerebral ischemia, and the application of cathodal tDCS showed lower nerve cell survival when applied after 5 minutes of cerebral ischemia, but the later application time was maintained, the more nerve cell apoptosis increased, indicating the difference between survival and apoptosis. The persistence of nerve cell protection effects after cathodal tDCS application showed the highest nerve cell protection effect for 5 days, but after 7 days, the nerve cell protection effect tended to decrease somewhat, and this trend was confirmed to last until 10 days. These results indicate that selective delayed neuron apoptosis, which appears in the model of mongolian gerbil cerebral ischemia, can be protected by cathodal tDCS, and indicate that the effect can be enhanced if proper cathodal tDCS stimuli are applied quickly after cerebral ischemia. In other words, the rapid application of appropriate cathodal tDCS in cerebral ischemia is thought to be not only effective in suppressing neuron apoptosis, but also to save time for treatment to restrain neuron cell apoptosis that occurs during cerebral ischemia.
more초록/요약 도움말
뇌는 신경세포의 밀집도가 높아 20초가량 혈액공급이 차단되면 마비가 일어날 수 있고, 4 분이 경과하면 사멸이 시작된다. 일부 뇌신경세포들은 저산소 환경에서도 저항성을 보이지만 대부분 3 시간 이상 경과하면 사멸이 시작된다. 이러한 뇌허혈에 의한 신경세포 사멸로부터 신경세포를 보호하기 위한 연구가 지속적으로 연구가 되고 있다. 최근 비침습적인 방법으로 뇌에 직류전기 자극을 할 수 있는 방법인 경두개직류자극 (transcranial direct current stimulation, tDCS) 이 중추신경계 신경세포 활성화연구를 위해 고안되었는데, 최근 이 방법으로 뇌허혈에 의한 신경세포 사멸을 보호하기 위한 시도가 있었으나 다양한 조건을 적용한 연구는 아직까지 없다. 따라서 본 연구에서는 뇌허혈 후 음극성 tDCS의 적용 전류세기, 적용 시점, 적용 후 신경보호효과 지속시간에 관한 표준화 연구를 수행하였다. 저빌 뇌허혈 모델을 사용하였으며, 음극성 tDCS 적용은 자극 20분 – 휴식 20분 – 자극 20분 방식을 사용하였다. 뇌허혈의 효과적인 전류의 범위를 확인하기 위해 음극성 tDCS 전류세기를 0.05 mA , 0.1 mA , 0.2 mA 그리고 0.8 mA로 자극 하였다. 또한 뇌 허혈 시 음극성 tDCS 자극까지 유효한 시간 범위를 찾기 위해 뇌 허혈 유발 즉시, 5 분, 10 분, 30 분 그리고 1시간 뒤에 음극성 tDCS를 적용하고 5일 뒤 조직을 채취하였다. 마지막으로 뇌허혈 발생 시 음극성 tDCS의 지속성을 알아보기 위하여 뇌허혈 유발 동시에 음극성 tDCS 자극하고 5일, 7일, 10일 뒤에 조직을 채취하였다. 채취한 조직은 cresyl violet 염색으로 생존 신경세포를 확인하고, Fluoro-Jade C 염색을 통해 퇴행신경세포를 확인하여 신경세포 보호정도를 비교하였다. 그 결과 음극성 tDCS 전류 세기가 0.1 mA인 경우 가장 높은 신경세포 보호효과를 나타내었으며, 0.8 mA인 경우 오히려 신경세포 보호효과가 다소 감소하는 경향을 보였다. 음극성 tDCS 적용 시점에 따른 신경세포 보호효과는 뇌허혈 유발 즉시 적용한 경우 신경세포 생존이 가장 높았으며, 뇌허혈 유발 5분 이후 음극성 tDCS를 적용한 경우 그 보다 낮은 신경세포 생존을 보였으며 그룹간 차이가 없었으나 신경세포 사멸에서는 적용시간이 늦어질수록 신경세포 사멸이 증가하여 생존과 사멸이 차이를 나타내었다. 음극성 tDCS 적용 후 신경세포 보호효과의 지속은 5일이 가장 높은 신경세포 보호효과를 나타내었으나, 7일 이후에는 신경세포 보호효과가 다소 감소하는 경향을 보였으며, 이 같은 경향은 10일까지 지속되는 것이 확인되었다. 이와 같은 결과는 몽골리안 저빌 뇌허혈 모델에서 나타나는 선택적인 지연성 신경세포 사멸이 음극성 tDCS에 의해 보호될 수 있음을 의미하며, 뇌허혈 후 적정 음극성 tDCS 자극을 신속하게 적용한다면 그 효과를 높일 수 있음을 나타낸다. 즉, 뇌허혈에서 적절한 음극성 tDCS의 신속한 적용은 신경세포 사멸을 효과적으로 억제할 수 있을 뿐 만 아니라 뇌허혈 시 나타나는 신경세포 사멸 억제를 위한 치료 시간을 벌어줄 수 있을 것으로 사료된다.
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