Desenvolvimento de um novo equipamento para aplicação de estimulação transcraniana por corrente contínua em ratos : estudo piloto

Abstract

A Estimulação Transcraniana por Corrente Contínua (ETCC) tem mostrado resultados promissores no tratamento de diferentes situações patológicas, sendo uma alternativa não farmacológica para o tratamento de quadros dolorosos. Entretanto, os protocolos de pesquisa em animais apresentam limitações metodológicas, vieses como estresse, invasividade ou estimulação não focal que prejudicam a interpretação dos resultados das pesquisas. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um novo equipamento de ETCC em ratos, com área de aplicação menor, menos manipulação do animal e com intensidade de corrente adequada. Foram utilizadas 10 cadáveres para treinamento da equipe e realização de testes com a técnica de fixação tradicional (polimetilmetacrilato) e a maleável (resina Coe-Soft Gc America). Também foram utilizados 18 ratos Wistar machos, 55 e 65 dias de vida (≥ 250 g), para o teste com o novo equipamento de ETCC desenvolvido pelo setor de Bioengenharia do Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA), usando diferentes intensidades de corrente (0,5, 0,4 e 0,35 mA) por 20 minutos. A técnica escolhida para a fixação da base foi a técnica maleável. O material que formava o capacete se manteve em posição pelo período necessário, além de ser mais biocompatível, provavelmente mais confortável e menos invasivo (não necessita da fixação de parafusos), atendendo melhor aos princípios de translacionalidade e bem-estar animal. O novo equipamento de ETCC desenvolvido pelo Setor de Bioengenharia para o projeto é uma adaptação ao utilizado atualmente no HCPA em projetos com roedores. Neste novo modelo, ocorre a diminuição do tamanho do eletrodo de estimulação que é acoplado à base plástica no momento da aplicação e posteriormente removido, e à possibilidade de movimentação do animal durante a sessão (diminuindo o estresse). A bateria foi colocada externamente à caixa transparente, o que eliminou a necessidade de uso de colete. O eletrodo de referência foi mantido em posição no torso do animal (favorecendo a aplicação de apenas um tipo de corrente) por uma faixa e não impediu a movimentação do animal. Após a remoção da base ao final do tratamento foram observadas macroscopicamente queimaduras na pele de alguns ratos onde correntes de maiores intensidades foram aplicadas. Assim, a corrente mais adequada ser utilizada é a de 0,35 mA, pois não produziu queimadura clinicamente identificável. O correto funcionamento do equipamento mostrou sua viabilidade. A corrente passou normalmente, o aparato manteve-se em posição e os animais puderam se movimentar. A segurança foi demonstrada pela condição normal da pele após tratamento com a ETCC de 0,35 mA. Os resultados em relação ao efeito analgésico do tratamento com ETCC serão mensurados durante o experimento principal. Conclui-se que será possível iniciar o estudo dos 5 efeitos analgésicos de diferentes intensidades (0,35 mA, 0,175 mA e 0,08 mA) de corrente de ETCC (curva dose-efeito), utilizando o novo estimulador, com segurança e confiabilidade. O emprego do novo dispositivo permitirá resultados mais translacionais e com menos vieses como a redução do estresse e a garantia de manutenção do bem-estar animal.

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) has shown promising results in the treatment of different pathological situations, being a non-pharmacological alternative for the treatment of painful conditions. However, research protocols in animals have methodological limitations, biases such as stress, invasiveness or non-focal stimulation that impair the interpretation of research results. Thus, the present work aimed to develop a new tDCS equipment in rats, with a smaller application area, less animal handling and with adequate current intensity. Ten cadavers were used to train the team and perform tests with the traditional fixation technique (polymethylmethacrylate) and the malleable one (Coe-Soft Gc America resin). Eighteen male Wistar rats, 55 and 65 days old (≥ 250 g), were also used for testing with the new tDCS equipment developed by the Bioengineering sector of Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA), using different current intensities (0.5, 0.4 and 0.35 mA) for 20 minutes. The technique chosen for fixing the base was the malleable technique. The material that formed the helmet remained in position for the necessary period, in addition to being more biocompatible, probably more comfortable and less invasive (does not require the fixation of screws), better meeting the principles of translationality and animal welfare. The new tDCS equipment developed by the Bioengineering Sector for the project is an adaptation to the one currently used at HCPA in projects with rodents. In this new model, there is a reduction in the size of the stimulation electrode, which is attached to the plastic base at the time of application and later removed, and the possibility of moving the animal during the session (reducing stress). The battery was placed outside the transparent case, which eliminated the need to wear a vest. The reference electrode was kept in position on the animal's torso (favoring the application of only one type of current) by a strap and did not impede the animal's movement. After removal of the base at the end of the treatment, skin burns were macroscopically observed in some rats where currents of greater intensity were applied. Thus, the most suitable current to be used is 0.35 mA, as it did not produce a clinically identifiable burn. The correct functioning of the equipment showed its viability. The current passed normally, the apparatus remained in position and the animals were able to move. Safety was demonstrated by normal skin condition after treatment with the 0.35 mA tDCS. The results regarding the analgesic effect of the tDCS treatment will be measured during the main experiment. It is concluded that it will be possible to start the study of the analgesic effects of different intensities (0,35 mA, 0,175 mA and 0,08 mA) of tDCS current (dose-effect curve), using the new stimulator, safely and reliably. The use of the new device will allow more translational results and with less bias, such as reducing stress and ensuring the maintenance of animal welfare.