مقالة منهجية

تحفيز العصب المبهم عن طريق أقطاب الكفة العصبية الطرفية المزروعة بشكل مزمن في الفئران

أغسطس 29, 2025

في هذه المقالة

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المصدر: Sanchez، C. A.، et al. تحضير أقطاب تحفيز الأعصاب الطرفية للزرع المزمن في الفئران. J. Vis. Exp. (2020).

يوضح هذا الفيديو تحفيز العصب المبهم في فأر مستيقظ. يتم توصيل الجرذ الذي يحتوي على قطب كهربائي للكفة العصبية الطرفية المزمنة المزروعة والمدرب على مهمة الضغط على الرافعة بمولد التحفيز عبر غطاء رأس مزروع. يتم تحفيز العصب المبهم مباشرة بعد كل ضغطة رافعة ناجحة ، مما يؤدي إلى توسيع خريطة المحرك.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت مراجعة جميع الإجراءات التي تنطوي على نماذج حيوانية من قبل اللجنة المؤسسية المحلية لرعاية ومجلس المراجعة البيطرية JoVE.

1. تحفيز تصنيع قطب الكفة

  1. قم بإعداد أنبوب الكفة.
    1. باستخدام شفرة حلاقة ، قم بقطع قطعة من أنابيب البوليمر بطول 2.5 مم. أدخل ملقطا أو أطراف أو مشبك ورق من خلال الأنبوب واستخدم الشفرة لعمل شق بالطول عبر جدار الأنبوب على جانب واحد من الكفة.
    2. قم بإزالة الملقط من الأنبوب وأدخل إبرة خياطة كبيرة من خلال خط الوسط للصفعة ، عموديا على المحور الطويل. أدخل الإبرة من خلال الشق (العلوي) وفي وسط الأنبوب المقابل (الأسفل). ضع الإبرة في لوح الرغوة لتثبيت الكفة في مكانها أثناء خطوات التجميع المتبقية.
  2. ضع خياطة لتأمين إغلاق الكفة أثناء الزرع.
    1. أدخل إبرة الخياطة الصغيرة من خلال جدار الكفة، على خط الوسط، على بعد 0.5 مم تقريبا من الشق العلوي على جانب واحد. أدخل الإبرة من الداخل إلى الخارج لتجنب إتلاف أنبوب الكفة. أدخل خياطة بطول 2 سم 6/0 من خلال عين الإبرة واسحب الإبرة عبر جدار الأنبوب لربط الخيط في الكفة.
    2. اترك الخيط في مكانه ، قم بإزالة الإبرة وثقب ثقب ثقب ثان من خلال جدار الأنبوب حوالي 0.5 مم أسفل الفتحة الأولى ، على طول خط الوسط للصفعة. أدخل الخيط من خلال عين الإبرة واسحب الإبرة عبر جدار الأنبوب لتمرير الخيط مرة أخرى عبر الكفة.
    3. يجب أن يكون كلا طرفي خيط الخياطة الآن على الجانب الخارجي من الكفة. اضبط الخيط بحيث يمتد ~ 1.5 سم من الفتحة العلوية و ~ 0.5 مم من الفتحة السفلية.
    4. ضع كمية صغيرة من مادة لاصقة معالجة الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) على الطرف القصير للخياطة الممتدة من الفتحة السفلية واسحب نهاية الخياطة الأطول حتى يتدفق الذيل السفلي تقريبا مع الجدار الخارجي للأنبوب. استخدم عصا الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة المادة اللاصقة وتثبيت الخيط بإحكام في مكانه.
    5. كرر الخطوات من 1.2.1 إلى 1.2.3 على الجانب الآخر من الكفة.
  3. ضع أسلاك الأسلاك البلاتينية: إيريديوم (Pt: Ir).
    1. استخدم إبرة الخياطة الصغيرة لعمل 4 ثقوب في جدار الكفة. يجب وضع كل زوج من الثقوب على بعد حوالي 0.5-0.8 مم من خط الوسط العمودي ، مع وجود ثقب حوالي 0.5-0.8 مم من الشق العلوي على جانبي الكفة.
      تنبيه: للحصول على وضع أكثر اتساقا ودقة للخيوط ، أدخل الإبرة من الداخل إلى الخارج لعمل جميع الثقوب ، استخدام موضع الخيط كدليل.
    2. أدخل إبرة الخياطة مرة أخرى ، وهذه المرة تعمل من الخارج إلى الداخل من خلال ثقب الرصاص 1. أدخل حوالي 0.5 سم من طول 7.5 سم من سلك Pt: Ir من خلال عين الإبرة واسحب الإبرة عبر الأنبوب لتمرير سلك السلك عبر جدار الكفة. اضبط السلك بحيث يمتد ~ 4.5 سم على الجانب الخارجي من الكفة (الشكل 1 أ).
    3. أدخل الإبرة من خلال فتحة الرصاص 1 مرة أخرى ، وقم بالعمل مرة أخرى من الخارج إلى الداخل ، بالإضافة إلى إدخال الإبرة من خلال فتحة الرصاص 2 مباشرة عبر فتحة الرصاص 1. أدخل ~ 0.5 سم من الطرف الأقصر (الداخلي) لسلك Pt: Ir من خلال عين الإبرة واسحب الإبرة عبر الأنبوب لربط سلك السلك عبر جدران الكفة.
      ملاحظة: يجب أن يكون طرفي سلك Pt: Ir الآن على الجانب الخارجي من الكفة ، ويتم تشكيل حلقة سلكية حول حافة الشق ومن خلال فتحة الرصاص 1 (الشكل 1 ب).
    4. كرر الخطوات من 1.3.1 إلى 1.3.3 لوضع سلك Pt: Ir من خلال فتحات الرصاص 3 و 4.
    5. باستخدام ولاعة البوتان ، قم بإزالة العزل بعناية من طول 5-6 مم في نهاية أسلاك Pt: Infrared الممتدة من فتحة الرصاص 2 وثقب الرصاص 4.
      تنبيه: اعزل نهايات الخيوط عن بقية مجموعة الكفة بعناية لتجنب تلف الكفة. استخدم أدوات لتثبيت الأسلاك لتجنب الإصابة.
    6. قم بمحاذاة السلك العاري داخل الكفة لوضع الخيوط في مواقعها النهائية. للقيام بذلك ، اسحب برفق نهاية سلك Pt: Ir الممتد من الفتحة 1 حتى يتم تدفق الجزء غير المعزول من السلك مع الفتحة 1. كرر مع السلك الآخر لمحاذاة الطرف غير المعزول للسلك الملولب من خلال فتحات الرصاص 3 و 4.
    7. ضع كمية صغيرة من المادة اللاصقة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية على حلقات الأسلاك على الجانب الخارجي من الكفة عند فتحتي الرصاص 1 و 3. استخدم عصا الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة المادة اللاصقة وتأمين الخيوط في مكانها.
    8. استخدم طرف ماصة صغير لدفع أسلاك Pt: Ir غير المعزولة على الجدار الداخلي للسوار. بمجرد وضع الخيوط في مكانها ، قم بقص نهايات الأسلاك الممتدة من فتحات الرصاص 2 و 4 بحيث يمتد ما يقرب من 1 مم من السلك إلى ما وراء الجزء الخارجي من جدار الكفة.
    9. قم بطي ذيول السلك مقاس 1 مم بشكل مسطح على السطح الخارجي للصفعة ، مع الحرص على عدم تقصيرها معا. ضع كمية صغيرة من المادة اللاصقة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية لتغطية ذيولي الذيل ومعالجة المادة اللاصقة لتأمين وضع الرصاص وتوفير العزل الكهربائي.
      CAUTION: من المهم تغطية أسطح Pt: Ir المكشوفة خارجيا بالكامل بمادة لاصقة لعزل الأسلاك وتجنب التحفيز خارج الهدف.
  4. قم بتأمين أسلاك Pt: Ir في مكانها مع تأمين الخياطة.
    1. قم بإزالة الإبرة الكبيرة بمجموعة الكفة من لوح الرغوة. أدخل خياطة بطول 3 سم 6/0 من خلال عين الإبرة واسحب الإبرة عبر الأنبوب لتمرير الخيط من خلال الجزء السفلي من الكفة عند نقطة المنتصف.
    2. قم بالتبديل إلى إبرة الخياطة الصغيرة لإكمال خيوط الخياطة لتأمين الرصاص Pt: IR. أدخل الإبرة من خلال نفس فتحة خط الوسط ، واعمل مرة أخرى من الداخل إلى الخارج لتجنب تشوه الأنبوب وأسلاك الأسلاك. أدخل الذيل الخارجي للخياطة من خلال عين الإبرة واسحب الإبرة عبر جدار الكفة لإنشاء حلقة من الخيط حول حافة الكفة (الشكل 1C).
      ملاحظة: استخدم الملقط واعمل تحت المجهر للتأكد من أن الخيط موجه على طول المحور الطويل للصفعة ويستلقي بشكل مسطح على الأنبوب. تضمن هذه الخطوة بقاء الخيوط منفصلة على الجانب الداخلي من الكفة وتثبيتها في مكانها بشكل جانبي لخط الوسط للصفعة.
    3. قم بإنشاء حلقة ثانية حول الطرف المقابل للصفعة عن طريق ربط طرفي الخيط في نصف عقدة ، على الجانب الخارجي من الكفة. تأكد من أن الخيط يمتد على طول المحور الطويل للصفعة ويقع بشكل مسطح على الأنبوب. أثناء إمساك العقدة بإحكام بحيث توضع بشكل مسطح على الأنبوب ، ضع كمية صغيرة من مادة لاصقة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية على نصف عقدة وقم بمعالجتها لتثبيتها في مكانها.
    4. قم بقص أطراف خيط الخياطة بعناية بالقرب من العقدة قدر الإمكان. إذا لزم الأمر ، استخدم كمية صغيرة من مادة لاصقة إضافية للعلاج بالأشعة فوق البنفسجية للصق الأطراف القصيرة للخياطة بحيث تكون مسطحة على الأنبوب (الشكل 1 د).
  5. قم بلحام دبابيس الموصل بأسلاك الأسلاك Pt: IR.
    1. باستخدام ولاعة البوتان ، قم بإزالة العزل من ~ 3 مم في نهاية كل من أسلاك Pt: IR. قم بلحام جانب الكوب من دبوس ذهبي (انظر جدول المواد) إلى الطرف غير المعزول لكل رصاص.
  6. اختبر مقاومة الجهاز المجمع.
    1. قم بتوصيل المسامير الذهبية بمدخلات مقياس LCR (الحث (L) والسعة (C) والمقاومة (R)) أو وحدة فحص مقاومة القطب الكهربائي واضبط تردد الاختبار على 1 كيلو هرتز. اغمر أنبوب الكفة (وملامسات تحفيز Pt: Ir داخل الكفة) في دورق صغير مملوء بالمحلول الملحي ، مع الحرص على الحفاظ على دبابيس الرصاص الذهبية وموصلات المسبار جافة. تحقق من أن الكفة المجمعة بها مقاومة عند 1 كيلو هرتز أقل من 2 كيلو أوم قبل الشروع في الزرع.
      ملاحظة: غالبا ما تشير المقاومة العالية إلى عدم كفاية مساحة سطح Pt: Ir المكشوفة ، والتي يمكن أن تنشأ بسبب عوامل مثل عدم كفاية إزالة العزل ، والتطبيق العرضي للمادة اللاصقة في الجزء الداخلي من الكفة ، وخيوط الأسلاك المكسورة ، الخ. يجب أيضا فحص الأصفاد بحثا عن خيوط سلكية مكسورة أو سيئة الموضوع يمكن أن تؤدي إلى تقصير التلامس مع الاستخدام طويل الأمد.

2. بناء غطاء الرأس

ملاحظة: تتشابه إجراءات تجميع غطاء الرأس مع تلك المنشورة سابقا ويتم تلخيصها هنا للراحة.

  1. قم بتجميع غطاء الرأس
    1. قم بقص قطعتين صغيرتين من غلاف الأسلاك 30 AWG (مقياس الأسلاك الأمريكية) ، واحدة ~ 13 مم في الطول وواحدة ~ 10 مم في الطول. قم بتجريد ~ 1.5 مم من العزل من كل طرف من كلا السلكين. قم بلحام جانب الدبوس من دبوس ذهبي في أحد طرفي كل سلك ، بالقرب من الكوب قدر الإمكان. استخدم قواطع الأسلاك لقطع الطول الزائد للدبوس خارج مفصل اللحام.
    2. قم بلحام الأطراف الأخرى من أسلاك AWG بكأسي اللحام المركزيين لموصل microstrip ذو 4 سنون.
    3. قم بثني غطاء الرأس السلكي المؤدي لأعلى نحو الموصل وضع المسامير الذهبية بشكل مسطح على الموصل ، بالتوازي مع بعضها البعض ، كما هو موضح في الشكل 2 أ. يجب وضع الدبوس المتصل بالسلك الأقصر أسفل الدبوس المتصل بالسلك الأطول. استخدم أكريليك الأظافر أو الأسمنت للأسنان أو مادة لاصقة للعلاج بالأشعة فوق البنفسجية لتثبيت خيوط غطاء الرأس في مكانها.

3. استخدام الجهاز

  1. قم بزرع أقطاب الكفة لتحفيز العصب المبهم المزمن.
    ملاحظة: يجب إجراء جميع العمليات الجراحية باستخدام تقنية معقمة أو معقمة تحت التخدير المناسب ، وفقا لإرشادات المعاهد الوطنية للصحة (NIH) لرعاية واستخدام المختبر وبموافقة IACUC المحلية (اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدامه). تهدف الإجراءات التالية إلى توضيح الاستخدام التمثيلي للجهاز وليس المقصود منها أن تكون شاملة.
    1. ضع الجرذ في إطار تجسيمي وقم بعمل شق سهمي فوق العظام الجدارية والقذالية للكشف عن سطح الجمجمة لزرع غطاء الرأس / الموصل. حفر بعناية 4 ثقوب في الجمجمة وضع مسامير الصائغ. استخدم أكريليك الأسنان لتثبيت غطاء الرأس بالجمجمة والبراغي.
    2. قم بإزالة الجرذ من الإطار التجسيمي وضعه على جانبه الأيمن. قم بعمل شق عمودي في الجلد على الجانب الأيسر من الرقبة ، وقم بتشريح العصب المبهم الأيسر بعناية من الشريان السباتي ، الموجود بين العضلات القصية والقصية الوهائية وتحت العضلة العظمية.
    3. نفق الكفة يؤدي تحت الجلد نحو الجمجمة. قم بتوصيل الخيوط بغطاء الرأس باستخدام المسامير الذهبية.
    4. ضع العصب المبهم داخل الكفة وقم بتأمين الجهاز مغلقا عن طريق ربط عقدة مزدوجة في خيوط الكفة. احرص على تجنب إتلاف العصب أثناء الزرع عن طريق التلاعب بالعصب بخطافات غير حادة وغير موصلة أو عن طريق الإمساك بالنسيج الضام المحيط بالعصب.
    5. اختبر الغرسة عن طريق تطبيق التحفيز على الجهاز (10 ثوان من النبضات ثنائية الطور 0.8 مللي أمبير ، 30 هرتز ، 100 ميكرو ثانية). سيؤدي الزرع الصحيح إلى توقف التنفس وانخفاض في SpO2 (تشبع الأكسجين الشعري المحيطي) بنسبة 5٪ أو أكثر.
    6. قم بتغطية المسامير الذهبية والخيوط المكشوفة بأكريليك الأسنان ، وأغلق الجروح بالخيوط ، ونظف مواقع الشق بالمحلول الملحي والكحول ومحلول بوفيدون اليود.
    7. توفير السوائل البديلة والمسكنات ورعاية ما بعد الجراحة بما يتماشى مع إرشادات المعاهد الوطنية للصحة وموافقة IACUC.
  2. تحفيز العصب المبهم أثناء سلوك اليقظة.
    ملاحظة: لقد ثبت سابقا أن توصيل VNS (تحفيز العصب المبهم) أثناء قيام بمهام حركية محددة يوسع تمثيل الخريطة الحركية للعضلات ذات الصلة بالمهمة. نستخدم هذا النموذج الذي تم التحقق من صحته لتقديم مثال تمثيلي لاستخدام الجهاز ، ولكن قد تكون العديد من النماذج السلوكية و / أو معلمات التحفيز الأخرى ذات صلة بالتطبيقات البديلة. تم تدريب الفئران على أن تكون بارعة في مهمة ضغط الرافعة المستخدمة هنا قبل زرع الجهاز. بعد الجراحة ، تم التحقق من الأداء الجيد مرة أخرى قبل تسليم VNS: أجرت الفئران ما لا يقل عن 100 تجربة ناجحة في جلستين تدريبيتين مدة كل منهما 30 دقيقة يوميا. تم إقران VNS بمكابس الرافعة الصحيحة خلال 10 جلسات تدريبية لاحقة على مدار 5 أيام.
    1. قم بتوصيل الجرذ بمولد التحفيز عبر غطاء الرأس المزروع واضبطه على إعدادات التحفيز المناسبة. لإعادة تنظيم الخريطة القشرية الحركية الناجمة عن VNS ، قم بإقران كل مكبس رافعة صحيح بقطار واحد من 15 نبضة ثنائية الطور ، كل منها بعرض 100 ميكرو ثانية وسعة 800 ميكرو أمبير ، يتم تسليمها بتردد 30 هرتز.
    2. يتم تسليم قطار التحفيز فور اكتشاف كل ضغطة رافعة ناجحة خلال عشر جلسات تدريبية مدتها 30 دقيقة. أثناء تسليم VNS ، استخدم راسم الذبذبات لمراقبة التوصيل الناجح للتحفيز الحالي.
  3. التحقق من صحة وظيفة الكفة المزروعة بشكل مزمن.
    1. في غضون 24 ساعة من آخر جلسة تدريب مقترنة ب VNS ، استخدم التحفيز الدقيق داخل الجمجمة (ICMS) لتحديد الخريطة الجسدية الوظيفية في القشرة الحركية.
    2. بعد تحريض التخدير لرسم خرائط ICMS للقشرة الحركية ، تحقق من صحة وظيفة الكفة مرة أخرى عن طريق تطبيق قطار 10 ثوان من 30 هرتز ، 0.8 مللي أمبير (نبضات ثنائية الطور 100 ميكرو ثانية) ، والتي يجب أن تؤدي إلى توقف التنفس وانخفاض مستويات SpO2 بنسبة 5٪ على الأقل ، بما يتفق مع منعكس Hering-Breuer.
      ملاحظة: اعتمادا على التطبيق ، يمكن اعتبار وظيفة الكفة مقبولة إذا لوحظ انخفاض موثوق به في SpO2 أقل من 5٪ أو إذا كانت السعات الحالية الأعلى (حتى 1.6 مللي أمبير) تنتج بشكل موثوق انخفاض بنسبة 5٪ على الأقل في SpO2. يشير عدم ملاحظة توقف التنفس و / أو انخفاض موثوق به في SpO2 إلى فشل الزرع.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فئة الشكل = 'الصورة image_resized image-style-align-center' style='display: table؛ margin-left: auto؛ margin-right: auto ؛ width: 75٪ ؛ '>figure-results-1

الشكل 1: تجميع أقطاب الكفة المحفزة. (أ) بعد تأمين الغرز على جانبي الكفة ، يمكن ربط سلك Pt: Ir عبر جدار الكفة في الفتحة # 1 (رأس السهم الأبيض) باستخدام إبرة الخياطة. (ب) سلك Pt: Ir مترابط بشكل صحيح وجاهز لإزالة العزل بعد إنشاء حل...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

<فئة الشكل = 'الجدول'><فئة الجدول = 'ck-table-resize'> قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة الاسم الشركة رقم فهرسي التعليقات أنابيب بوليمر متوافقة حيويا القائمة على البولي يوريثين ، 0.080 "OD × 0.040" معرفBraintree ScientificMRE080 36 FT تشريح المجهرAM نطاقات #SM-6T-FRL مقص مسنن ناعم ، مستقيم ، أدوات العلوم الدقيقة المتطورة مقاس 22 مم # 14058-09لقطع سلك Pt / Ir والملقط خيوط الخياطة، # 5 ملقط دومون ، مستقيم ، 11 سم ، 0.1 × 0.06 مم طرفأدوات العلوم الدقيقة # 11626-11 ملقط ، ملقط سيراميك مائل ، أطراف 0.3 مم × 30 ممعلوم المجهر الإلكتروني # 78127-71 دبابيس ذهبية ، مطحنة مقبس الصحافة PCBFit-Max# 1001-0-15-15-30-27-04-0أو دبابيس صغيرة مماثلة لتوصيل الكفة تؤدي إلى غطاء الرأسولاعة IsobutaneBIC#LCP21-ASTلإزالة العزل عن سلك Pt / Irموصل الشريط الصغير مع مزلاج ، طرفماصة OmneticsA24002-004 / PS1-04-SS-LT ذو 4 سنون ، 10 uLVWR89079-464 سلك بلاتين-إيريديوم (90/10٪) ، 0.001 بوصة (قطر) × 9 خيوط ، شفرة حلاقة معزولة ب PTFE Sigmund Cohn10IR9 / 49T ، حافة واحدة ، فولاذ كربوني جراحي رقم 9VWR # 55411-050لقطع أنابيب MicroRenathaneإبرة خياطة ، حوالي 4.0 سم طول × 0.7 مم قطر (حجم 6-7) Singer276إبرة أصغر لخيوط سلك Pt / Irإبرة خياطة ، حوالي 4.5 سم طول × 0.8 مم قطر (حجم 2-3) Singer276إبرة أكبر لتثبيت الكفة أثناء التجميع ولخياطة الخيوطلوح رغوة صغيرJuvo + / AmazonB07C9637SJلمنصة التصنيع ؛ أبعادنا هي حوالي 2.5 بوصة × 3.5 بوصة × 1 بوصة (الطول × العرض × الارتفاع) لحام ، متعدد النواة خال من الرصاص ، قطر 0.38 ممLoctite / Multicore # 796037 محطة لحام WellerWES51أو مكواة لحام مماثلة متوافقة مع الأطراف المخروطية الطويلة (تم إيقاف هذا الجزء) طرف لحام ، مخروطي طويل ، 0.01 بوصة / 0.4 ممWeller1UNF8 خياطة ، حرير مضفر غير قابل للامتصاص ، مقاس 6/0أدوات العلوم الدقيقة # 18020-60 الأشعة فوق البنفسجية (405 نانومتر) بقعة ضوءHenkel / Loctite # 2182207 لاصق علاج ضوء الأشعة فوق البنفسجية 25 ملHenkel / LoctiteAA 3106أو ما شابه ذلك من سلك تغليف الأسلاك اللاصقة للعلاج بالأشعة فوق البنفسجية المتوافقةحيويا ، 30 AWGDigikeyK396-ND

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Chronic ImplantationLever Press TaskStimulus GeneratorHead Cap ImplantationMotor Map ExpansionNeurotransmitter ReleaseBiphasic Pulse StimulationNeural Connection Strengthening

مقالات ذات صلة