RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
نماذج حيوانية لزرع cochlear يمكن النهوض بمعرفة الأسس التكنولوجية لعلاج فقدان السمع الحسي الدائمة مع التحفيز الكهربائي. تقدم هذه الدراسة بروتوكول جراحية يصم الأذان الحادة وزرع cochlear صفيف القطب في الفئران، فضلا عن التقييم الوظيفي مع استجابة جذع الدماغ السمعية.
عملية زرع cochlear (رابطة الدول المستقلة) هي نيوروبروسثيتيك من الأجهزة التي يمكن أن توفر حاسة السمع للصم. ومع ذلك، لا يمكن استعادة CI جميع جوانب السمع. هناك حاجة إلى تحسين تكنولوجيا زرع إذا كان المستخدمين CI إدراك الموسيقى وأداء في بيئات أكثر طبيعية، مثل جلسة الاستماع إلى صوت مع المتكلمون المتنافسة وتأملات وغيرها من الأصوات. يتطلب تحسين مثل هذه الحيوانات التجريبية فهم أفضل لآليات التحفيز الكهربائي في القوقعة وردوده في نظام السمع كلياً. الفأر نموذج جذاب متزايدة بسبب العديد من النماذج الجينية المتاحة. ومع ذلك، الاستخدام المحدود لهذه الأنواع كنموذج CI يرجع أساسا إلى صعوبة غرس صفائف قطب كهربائي صغير. المزيد من التفاصيل حول العملية الجراحية، من ثم ذات أهمية كبيرة للتوسع في استخدام الفئران في البحوث CI.
ونحن في هذا التقرير، تصف بالتفصيل البروتوكول يصم الأذان الحادة وزرع cochlear صفيف القطب في سلالة الماوس C57BL/6. ونحن تثبت فعالية هذا الإجراء مع استجابة جذع الدماغ السمعية أثارت كهربائياً (عابر) الوظيفية وإظهار أمثلة لتحفيز العصب الوجهي. وأخيراً، نحن أيضا مناقشة أهمية بما في ذلك إجراء يصم الأذان عند سماع عادة باستخدام الحيوان. ويوفر هذا الطراز الماوس فرصة قوية لدراسة الآليات الوراثية والعصبية الحيوية التي ستكون ذات أهمية بالنسبة للمستخدمين CI.
عملية زرع cochlear (رابطة الدول المستقلة) هي الأجهزة الإلكترونية التي يمكن أن توفر شعورا بالاستماع إلى الناس مع فقدان السمع الشديد والعميق. فإنه يستخدم أقطاب مزروع جراحيا في القوقعة في الإذن الداخلية على تحفيز العصب السمعي مباشرة. وحتى الآن، كاريتاس الدولية البدلة الحسية الأكثر نجاحا وساعد أكثر من 600,000 شخص في جميع أنحاء العالم1. ومع ذلك، الجهاز يحتوي على أوجه القصور. أولاً، أن الفوائد التي يوفرها الجهاز تختلف اختلافاً كبيرا بين المتلقين. ثانيا، تعتبر الكلام في البيئات الصاخبة والموسيقى لا تزال تفتقر معظم CI المستخدمين.
لسنوات عديدة، استخدمت نماذج حيوانية فهم أفضل لهذه المسائل في البحوث CI والتحسين المستمر لسلامة وكفاءة الأجهزة. النماذج التي أعطت نظرة متعمقة في عدة ظواهر، مثل البلاستيك تغييرات في الدماغ تحدث بعد زرع CI2، أثر تطبيق العلاج الجيني للحفاظ على السمع المتبقية3، والخصائص الفيزيائية كهربائياً وحفز العصب السمعي4، من بين العديد من الأمثلة الأخرى.
الفئران كائن نموذج قوية نظراً لتوافر نماذج الصمم الوراثي الكبير. ميزات أخرى تشمل القدرة على التلاعب جينوم الفأر (مثل، عن طريق نظام كريسبر Cas)، المتقدم الفرصة لاستخدام تقنيات لدراسة آليات، وخاصة في الدماغ، ومعدل الإنجاب عالية، والتطور السريع التصوير و من السهل تربية والتعامل معها. التحديات التقنية الرئيسية في أداء العمليات الجراحية CI في الفئران هي صغر حجم القوقعة ووجود الشريان ستابيديال الكبيرة (SA). SA عادة يختفي خلال التطور الجنيني في البشر ولكن استمرت طوال الحياة في عدد من القوارض، بما في ذلك الفئران والجرذان واليرابيع. SA يعمل تحت إطار جولة المكانة، مما يزيد من تعقيد الوصول إلى القوقعة ويزيد من مخاطر العمليات الجراحية.
وقد أظهرت الدراسات السابقة جدوى زرع CI في الفئران5،،من67. ايرفينغ et al. أثبت أنه يمكن تحقيق التحفيز الكهربائي إينتراكوتشلير المزمن لمدة تصل إلى شهر واحد. التحفيز الحادة وأجرى أيضا ولكن لم تعرض التسجيلات. أنها أظهرت أن قسمها الشريان ستابيديال أي تأثير كبير على عتبة السمع أو العدد من دوامة العقدة العصبية وأن التطبيق الموضعي من النيوميسين امينوغليكوزيد، المخدرات السامة، إجراء فعال يصم الأذان في 5من الفئران. سكين وآخرون وصف نهج الظهرية معدلة للقوقعة الفأرة من خلال نافذة جولة أفضل الحفاظ على مركز الاستماع6. بعد إدراج سلك البلاتين الايريديوم، لوحظ استماع المتبقية كبيرة مع استجابة جذع الدماغ سمعية زيادة عتبة 28 dB (ABR). أوتواكوستيك الانبعاثات (عملية) فقدت في الحيوانات الكبيرة ABR عتبة تحولات6. ميستري et al. اختبار للآثار الفنية ونسيجية لغرس في غياب التحفيز الكهربائي7. على الرغم من المحافظة على السمع في كل 3 و 6 أشهر من العمر الفئران مزروع في الترددات المنخفضة، أدى زرع الأنسجة مثل التليف حول عملية الزرع وأوستيونيوجينيسيس حول بولوستومي7.
وباختصار، يوضح واحد فقط من أصل ثلاث دراسات في رابطة الدول المستقلة في الفئران، تسجيل الوظيفية لتحفيز CI. ايرفينغ والزملاء إجراء تسجيلات عابر الحاد والمزمن على حد سواء ولكن فقط أظهرت بيانات من التحفيز CI المزمنة5. نموذج المزمنة مع أحد الأجهزة القابلة للغرس تماما وضعت بها ايرفينغ et al غير تحديا من الناحية التقنية. هو لم يعرف بعد ما إذا الحادة CI التحفيز، أقل صعوبة وأسرع، ويمكن تحقيق نتائج مماثلة.
رابطة الدول المستقلة تستخدم من قبل الناس مع فقدان السمع الشديد والعميق الذي لم يعد يستفيد من المعينات السمعية. ولذلك نماذج حيوانية للمستخدمين CI وينبغي أن تشمل إجراء يصم الأذان عند سماع عادة ما تستخدم الحيوانات. وهناك سبب آخر ديافين الحيوانات استماع أن التحفيز الكهربائي للصم أو جلسة استماع القوقعة تنتج مختلف الاستجابات العصبية4،،من89،10،11، 12. التحفيز الكهربائي للقوقعة الصم مباشرة ينشط ألياف العصب السمعي ويولد استجابة اليكترونيورال (α). ويتميز بزمن قصير ومجموعة ديناميكية صغيرة في محيط8،10. من ناحية أخرى، يثير التحفيز الكهربائي من القوقعة السمع أيضا خلايا الشعر في استجابة اليكتروفونيك (β) التي تتميز بالاختفاء أطول وأكبر مجموعة ديناميكية4،11. استجابة اليكتروفونيك يعزى إلى الإثارة العادية من الألياف العصبية من خلايا الشعر الداخلية، تقلص الخارجي الشعر الخلايا المستحثة كهربائياً، وتوليد موجه السفر4. الردود اليكترونيورال واليكتروفونيك يؤدي أيضا إلى نمطين من أنماط مختلفة من النشاط في الجهاز العصبي المركزي9. وسجل ساتو et al. midbrain الخلايا العصبية من خنزير غينيا CI مزروع قبل وبعد يصم الأذان مع النيوميسين، الذي يقضي بمساهمة اليكتروفونيك. أنها أظهرت أن منحدر الدالة معدل مستوى أشد انحدارا وإطلاق معدلات أعلى في حالة ديفينيد مقارنة ب شرط استماع9. ولذلك، اعتماداً على ذكر مسألة البحث، من المهم النظر بما في ذلك يصم الأذان اليكتروفونيك منفصلة والردود اليكترونيورال على التحفيز الكهربائي للعصب السمعي.
هنا، يمكننا وصف الإجراء يصم الأذان الحادة وزرع cochlear صفيف القطب في ماوس وكذلك تسجيل الوظيفية للتحفيز الكهربائي إينتراكوتشليار مع استجابة جذع الدماغ السمعية أثارت كهربائياً (إيبر).
وأجريت جميع الإجراءات وفقا لجامعة بازل، سويسرا، ورعاية الحيوان والمبادئ التوجيهية. كان مرخصا لها من جانب "مكتب الطب البيطري" في كانتون بازل، سويسرا.
ملاحظة: C57BL/6 الفئران الكبار، الذين تتراوح أعمارهم بين 8-12 أسبوعا (وزن ز 20 – 30)، استخدمت في هذه الدراسة.
الإذن اليسرى الإذن التجريبية. الإذن اليمنى بمثابة عنصر تحكم داخل حيوان ولا يتم تبديل جراحيا.
1-قبل الجراحة الإجراءات
2-قبل يصم الأذان استجابة جذع الدماغ السمعية الصوتية (عبر)
ملاحظة: عبر يستخدم لقياس حالة جلسة استماع قبل وبعد يصم الأذان. يتم إجراء اختبار على الإذن اليسرى وفي كشك كهربائياً محمية عازلة للصوت. نوصي باختبار وزرع الإذن اليسرى لشخص استخدام اليد اليمنى في وقت لاحق. يمكن الاطلاع على مزيد من التفاصيل عن العبر في الفئران في13،14. تستخدم تكنولوجيات ديفيس تاكر (TDT) الأجهزة والبرمجيات (بيوسيج) لتسجيل العبر ولكن يمكن استخدام نظم أخرى.
3-الجراحة
ملاحظة: وتشمل الصكوك النموذجية المستخدمة مقص، مشرط، زوج من الملقط المعدني مع أداة نسيج ضام ونصائح مستقيمة أو منحنية والاوتاد شفط عدة نقاط ورقة قابلة للامتصاص. يتم إجراء عملية جراحية في أذنه اليسرى.
4-جولة نافذة تطبيق عامل السامة
5-بعد انتهاء يصم الأذان ABR الصوتية
6-إدراج صفيف القطب CI
ملاحظة: الصفيف القطب إينتراكوتشلير يتكون من أربعة نطاقات البلاتين (Ø0.2 ملم) مع سلك البلاتين/iridum parylene معزول محمية في أنبوب سيليكون (الشكل 5).
7-كهربائي استجابة جذع الدماغ السمعية (عابر)
ملاحظة: منصة مشجعا الحيوان (ASP) يستخدم لتحفيز الصفيف مسرى كهربائياً. ويمكن استخدام المصادر الحالية ونظم البرمجيات الأخرى.
8-نهاية التجربة
وكان الغرض من هذه الدراسة لوصف نموذج موثوق بها لتحفيز CI الحادة في الماوس ديافينيد. بمثابة عتبات السمع قبل وبعد الجراحة قراءات وظيفية للإجراء الذي يصم الأذان. التطبيق الموضعي من النيوميسين 0.05% في إطار بيضاوي وجولة زيادة كبيرة عتبات أثارت فوق السمع بالديسيبل 46 ± 6 (مقابل ما قبل مرحلة ما بعد النيوميسين: 30.0 dB ± 3.8 مقابل 75.7 dB ± 3.7، ف = 0.0003، إقران اختبار t, n = 7) (الشكل 3). الصفيف القطب الحجم الماوس الآخرة أدرجت في إطار جولة (الشكل 4، رقم 5). يمكن أن تولد المحاكاة الكهربائية القطب إينتراكوتشلير موثوق بها نشاط عابر. (الشكل 7). وفي بعض الحالات، تحفيز CI تنشيط العصب الوجهي وينتج موجه عالية سعة مع الكمون أما قصيرة أو طويلة (الشكل 8 أ و الرقم 8 (ب)، على التوالي). استجابة الكمون قصيرة تميزت تضخيم سريع لموجة الرابع حوالي 3 مللي، ومن المرجح أن تكون استجابة مباشرة للعصب الوجهي. بدأ حوالي 5 – 6 مللي استجابة الكمون الطويل ومن المرجح أن تكون استجابة العضلات غير سمعية (شذوذ) وآثار غير مباشرة بالعصب الوجهي. الردود العصب الوجهي نادراً ما يتم الإبلاغ عنها في الدراسات الحيوانية في الأدب ولكن هو مضاعفات معروفة جيدا في البشرية CI المستخدمين،17،،من1819. في الرقم 8، تحفيز العصب الوجهي ظهرت عند المستويات الحالية متوسطة نسبيا (μA 150-200) وفي اثنين من الحيوانات المختلفة. وفي حالات أخرى، يمكن أن تظهر كل من الاستجابات في الحيوان نفسه عند المستويات الحالية مرتفعة جداً (غير معروضة). نحن نوصي بالحد من المستوى الحالي إلى مستويات أقل من مظهر تحفيز العصب الوجهي.

رقم 1: إعداد استجابة جذع الدماغ السمعية (ABR). يتم وضع أقطاب تحت الجلد في الذروة (/قناة نشطة 1 [Ch1])، خلف الإذن عن (المرجع [Ref]) وفي الساق الخلفية (أرض [Gnd]) الماوس أنيسثيتيزيد. تضخيم الإشارات الكهربائي وثم تسجيلها بنظام TDT. وترد التحفيز الصوتية والكهربائية عبر ميكروفون و "منصة مشجعا الحيوان"، على التوالي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 2: الممثل عبر موجات فوق التحفيز من ماوس البرية من نوع قبل وبعد يصم الأذان مع النيوميسين 0.05%- (أ) العادي-جلسة الاستماع عبر نمط يتميز بموجات المسمى-V وعتبة السمع منخفضة، هنا 30 ديسيبل SPL (السهم). ويظهر نمط (ب) عبر ديفينيد عتبة السمع زيادة، هنا 70 ديسيبل SPL (السهم). وقد الأمواج زمن أطول وأكثر غضب الزمانية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3: عبر عتبة قبل وبعد يصم الأذان. تطبيق النيوميسين زيادة كبيرة عبر الحدود الدنيا من 46 dB ± 6. النيوميسين بعد مباراة قبل: 30.0 dB ± 3.8 مقابل 75.7 dB ± 3.7, p = 0.0003، إقران اختبار t، n = 7. الأخطاء هي الخطأ المعياري للوسائل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 4: الجراحة- (أ) التعرض للفقاعة السمعية. بولوستومي إجراء (دائرة بيضاء منقطة) على طول التلال في الفقاعة tympanic (خط منقط أسود). (ب) بولوستومي يسمح التصور إطار جولة والشريان ستابيديال والإطار البيضاوي. النيوميسين بلطف مسح من خلال أول الإطار البيضاوي، ثم في إطار جولة. يتم إدخال الصفيف (ج) الكهربائي حتى يقع مسرىال 4 فقط داخل مكانة نافذة جولة. السلك الكهربائي هو ملفوف داخل الفقاعة لإبقاء الصفيف في المكان قبل إغلاق الشق. سابعا CN = القحفية العصب السابع (العصب الوجهي)، آه = الإطار البيضاوي، قابل لإعادة الكتابة = جولة نافذة، SA = ستابيديال الشريان، المجلس الأعلى للقضاة = العضلات الترقوية، السل = tympanic الفقاعة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الرقم 5: زرع cochlear الماوس. (أ) الصفيف القطب إينتراكوتشليار يتكون من أربعة نطاقات البلاتين متباعدة في فاصل 0.4 مم مع قطر د: 0 [نصيحة] (د = 0.21)، 1 (د = 0.23)، 2 (د = 0.25)، 3 (د = 0.27). عرض كل قطب 0.2 مم. البلاتين/ايريديوم (90/10) أربعة parylene معزول الأسلاك يحتمي في أنبوب سيليكون. (ب) تكبير نصيحة الصفيف قطب كهربائي (مربع أحمر منقط). الصفيف القطب وكره مرجع البلاتين موصولة إلى لوحة طباعة. مقياس بار = 1 مم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 6: الإعداد ABR أثارت كهربائياً (عابر). يتم وضع الكرة الأرضية CI البلاتين (Gnd) أحمر في جيب تحت الجلد في رقبة الماوس. أن الخط الفاصل بين النشطة (Ch1(+) في الذروة) والمرجعية (Ref (-) في الإذن عن) ABR أقطاب عمودي على الخط الفاصل بين الصفيف القطب وأرض الواقع بغية الحصول على أفضل استجابة عابر. يتم وضع مسرى عابر الأرض (Gnd) أسود في الساق الخلفية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

رقم 7: موجات عابر الممثل لتحفيز CI في ماوس ديفينيد. ويقدم قطار نبض ثنائية الطور إلى القطب #1 في تكوين أحادي القطب في البقول 23.3 في الثانية (pps) مع 400 من التكرار. محفزات المستوى 0-175 μA يرد في 25 الخطوات μA (انظر تفاصيل التحفيز في الخطوة 7، 2). أرقام رومانية تدل على عدد الموجه عابر. ستريك الموجه والكمون زيادة ونقصان، على التوالي، مع زيادة المستوى الحالي. في هذا المثال، ظهرت الموجه الثانية حوالي 1 مللي ثانية، الموجه الثالثة حوالي 2 مللي ثانية، رابعا موجه حول موجه ms، 3 الخامس حوالي 4 ms. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 8: مثال تحفيز العصب الوجهي. وفي بعض الحالات، يمكن تنشيط العصب الوجهي CI التحفيز وتثير استجابة مباشرة مع زمن قصير (A) (سهم) أو استجابة غير مباشرة مع زمن أطول (ب) (السهم). الأمثلة التي تظهر من الحيوانات اثنين مزروع CI حفزت بقطار نبض ثنائية الطور باستخدام 0 – 300 μA في 50 μA الخطوات (انظر تفاصيل التحفيز في الخطوة 7، 2). أرقام رومانية تدل أرقام موجه عابر. * تشير إلى القطع بالموجة عابر بسبب التشبع من مكبر للصوت. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
لا يوجد تضارب المصالح المالية. الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
نماذج حيوانية لزرع cochlear يمكن النهوض بمعرفة الأسس التكنولوجية لعلاج فقدان السمع الحسي الدائمة مع التحفيز الكهربائي. تقدم هذه الدراسة بروتوكول جراحية يصم الأذان الحادة وزرع cochlear صفيف القطب في الفئران، فضلا عن التقييم الوظيفي مع استجابة جذع الدماغ السمعية.
الكتاب يود أن يشكر بيير ستال، أوتيكون الطبية، نيس، فرنسا، لتوفير "منصة التحفيز الحيوان" والمشورة على نماذج التحفيز، وجيمس باء فالون وأندرو ك. الحكمة من معهد بيونيك، ملبورن، أستراليا، للمشورة الجراحية . وأيد هذا العمل بمنحه من "مؤسسة العلوم الوطنية السويسرية" (منحة نقل منسق الإغاثة الطارئة إلى T.R.B.).
| <قوي > الأجهزة < / قوي > | |||
| كشك عازل للصوت | IAC Acoustics ، وينشستر ، المملكة المتحدة | Mac-2 الضميمة RF محمية مربع 2A | |
| MF1 مكبر صوت | تاكر ديفيس تكنولوجيز (TDT) ، FL ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| PCB ميكروفون | ثنائي الفينيل متعدد الكلور ثنائي الفينيل متعدد الكلور Piezotronics، Inc ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية | موديل 378C01 | |
| مقاومة منخفضة HEADSTAGE | TDT ، FL ، الولايات المتحدة الأمريكية | RA4LI | |
| Medusa مضخم ما قبل | TDT ، FL ، USA | RA4PA | |
| RZ6 المعالج السمعي | TDT ، FL ، USA | ||
| منصة محفز | ASP ، Oticon Medical ، Nice ، France | ||
| Multimeter | Fluks | # 115< | |
| strong > المعدات الجراحية < / قوي> | |||
| وسادة تسخين مغلقة الحلقة | FHC، Inc. ME ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| مرهم العين | Alcon ، CH | Lacrinorm Augengel | |
| رغوة صوتية | Otoform AK ، Dreve Otoplastik GmbH | # 464 | |
| أقطاب إبرة تحت الجلد يمكن التخلص | منها Horizon ، Rochester Electro-Medical Inc. | S83018-R9 ، أداة | ضام ذاتية الاحتفاظ 27G|
| (ضام صغير Collibri) أدوات | العلوم الدقيقة | # 17000-01 | |
| أسافين الشفط | Agnthos ، SE | # 42-886-460 | |
| نقطة ورق قابلة للامتصاص (متوسطة) | WPI ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية | # 504182 | |
| مجموعة الأقطاب الكهربائية داخل القوقعة | معهد Bionics ، ملبورن ، أستراليا | 4 قنوات | |
| إسفنجوستان الأجهزة | الطبية | القياسية #MS0002 | |
| غراء الأنسجة. لوكتايت 4161 Superbond | Henkel | الجزء رقم 19743 | |
| منصة محفز (ASP) Oticon | Medical ، نيس ، فرنسا | ||
| <قوي > الأدوية / المواد الكيميائية < / قوي > | |||
| كيتامين (ناركيتان) | بروفيت إيه جي ، CH | 100 مجم / مل ، # VQ_320265 | |
| زيلازين (رومبون) | بروفيت إيه جي ، CH | Inj Diss 2٪ ، # 1315 | |
| خلاصة وافية من Bupivacaine | ، CH | Bupivacain Sintetica inj Diss 0.5٪ | |
| Atropine (Atropinesulfat Amino) | Amino AG ، CH | 1 مجم / مل | |
| بيتادين (بوفيدون / اليود) | بروفيديك ، CH | ||
| Neomycin (ملح نيومايسين ثلاثي الكبريتات) | Sigma | N1876-25G ، Lot # WXBB7516V | |
| Software< / قوي> | |||
| BioSigRZ | TDT ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| Matlab | MathWorks ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية | ||
| ASP برنامج | Oticon Medical ، نيس ، فرنسا |