c57bl6 小鼠耳蜗植入术与电唤起脑干反应记录
2019年1月9日
人工耳蜗的动物模型可以提高对电刺激治疗永久性感音神经性听力损失的技术基础的认识。本研究提出了一种小鼠急性耳聋和人工耳蜗植入的手术方案, 以及听觉脑干反应的功能评估。
人工耳蜗的动物模型可以提高我们对利用电刺激治疗永久性感觉神经听力损失的技术基础的知识。该协议表明急性震耳和人工耳蜗植入小鼠。以及人工耳蜗植入刺激功能评估与听觉脑干反应。
在小鼠身上进行人工耳蜗植入手术的一些主要挑战是耳蜗体积小，以及圆窗利基附近的大动脉的存在。为了测量正常的听力状态，将声泡沫装入一毫升注射器，将100至200微升泡沫注入麻醉的8至12周老的C57黑色6小鼠的反向耳道，以分离从耳塞耳的听觉脑干反应，注意注射器密封在耳朵上，将泡沫一直插入耳道。接下来，将扬声器放在距离耳塞10厘米处，用70%乙醇清洁VR电极。
将参考电极放在耳皮下方的皮肤下方，将有源电极放在顶点皮肤下方。将接地电极置于后腿的皮肤下。通过光纤端口将头台和前置放大器连接到听觉处理器。
并检查有源电极和参考电极的阻抗。当电极显示相同的阻抗时，关闭隔音室并呈现咔嗒声刺激。使用适当的复杂听觉处理器和软件在自由场条件下记录 aVR。
将点击刺激标准化为 0.1 毫秒的单通道单相点击，以 21 赫兹表示，在 10 毫秒记录窗口中，声压级别从 90 分贝到 10 分贝的声压级别降低。然后确定 aVR 阈值为最低分贝级别，并具有可识别的 aVR 波响应。要引起震耳欲聋，请将鼠标放在右侧，注意保持身体保持直，使气道保持开放。
去除耳膜后面的皮毛，用连续的70%乙醇溶液和波维多-碘溶液磨砂对裸露的皮肤进行消毒。在解剖显微镜下移动动物，并使用16倍的目标和手术刀做一到一到一个半厘米的后体切口。在 25 到 40 倍的放大倍率下，使用钳子钝解剖通过暴露的皮下脂肪层，并收回胸膜肌，以显示音质牛皮周长。
面部神经缠绕在胸肌肌肉的后背边缘，沿着耳道向针脚线运行。使用面部神经作为识别听觉牛的里程碑轻轻地将一个自我保留的缩回器工具放入切口，以便进入牛拉。去除覆盖牛头的肌肉区域的组织，以便清晰地可视化牛头和乳腺之间的山脊过程，并温和地将一根 30 根古针旋转到牛油的后部，在山脊的后上侧产生一个孔。
用细尖钳捏小骨片，以扩大牛皮，直到中耳腔暴露。并延长孔向桅杆过程，直到圆窗利基是清除覆盖骨。最关键的一步是准备窗口利基。
一定要花时间，这样不要损坏动脉。注意不要损坏动脉，在前部上级方向上延长大胸手术，以可视化连接到椭圆形窗口的中耳骨。然后拆下薄饼以露出椭圆形窗口。
要应用耳毒性剂，请使用钝化的30根格子针轻轻穿孔圆形和椭圆形的窗膜，确认百里/小时已用完。并使用装有 30 量针的 1 毫升注射器，通过椭圆形窗口在 PBS 中缓慢地将 0.2 毫升 5% 重量的体积新霉素注入 PBS 中。当整个量的代理已交付大量溶液到圆窗口，注意不要损坏窗口骨骼结构。
将一平方毫米的海绵状松片浸泡在圆形窗口和椭圆形窗口的利基中。然后拆下缩回器并关闭切口，记录 30 分钟后显示的震后声学 aVR。要插入人工耳蜗植入电极阵列，请将缩回器工具放回切口以重新访问牛皮，并将电极阵列插入 scala tympani 的深度，使阵列的第四个铂环位于圆形窗口内。
插入电极阵列也可能比较棘手。因此，花点时间找到一个好的插入角度，使用一个强制工具引线和另一个插入阵列。将钢丝卷到牛拉内部，将导线粘附在牛拉上方的组织上。
小心地取出缩回器并使用组织胶水关闭插入后，使用刻度笔在颈部进行 0.5 毫米切口，垂直于有源和参考 aVR 电极之间的线。将接地球插入，将电极阵列板连接到动物刺激平台。要执行和电动 aVR，请像之前演示的放置电极并打开动物刺激平台软件。
然后定义电脉冲刺激范式，通过 TBT 头位、前置放大器和听觉处理器连续呈现电脉冲列车记录唤起的电 aVR 响应。手术前和手术后听力阈值可作为震耳欲聋程序的功能读取。5%新霉素在椭圆形和圆形窗口的局部应用显著增加了点击的唤起听力阈值。
震耳电后电刺激电极可以可靠地产生电VR活性。在某些情况下，人工耳蜗刺激激活面部神经并产生高振幅波，其短延迟为三毫秒左右的波III快速放大，可能是面部神经的直接反应，或长延迟出现约5至6毫秒，可能是非听觉 myogenic反应， 由面部神经间接调用。本研究证明，人工耳蜗小鼠模型是可行的，人工耳蜗小，手术困难。
在尝试此过程时，重要的是要考虑一个震耳欲聋的协议，以消除 aVR 录音中的任何电声反应，并模仿大多数 C.I.用户中发现的发细胞损失。总之，越来越多的人类耳聋基因模型和小鼠可用的生物医学工具使我们成为工具研究（包括人工耳蜗）的有吸引力的动物模型。
概述
本研究详细介绍了一种用于小鼠耳蜗植入的手术方案，以研究治疗永久性感音神经性听力损失的技术基础。该研究包括急性使聋和使用听觉脑干反应进行功能评估的方法，解决了耳蜗小尺寸等挑战。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 听觉研究
- 电生理学
背景
- 该研究利用动物模型探索耳蜗植入。
- 永久性感音神经性听力损失是一个重要的健康问题。
- 该方案旨在改进耳蜗植入手术技术。
- 大锤骨动脉的存在是一个手术挑战。
研究目的
- 推进听力恢复的耳蜗植入理解。
- 建立用于小鼠急性使聋的可靠手术方案。
- 通过听觉脑干反应评估功能性结果。
使用的方法
- 该方法涉及对C57BL/6小鼠进行手术干预。
- 该模型侧重于急性使聋和耳蜗植入。
- 功能评估通过听觉脑干反应进行。
- 关键步骤包括准备圆窗镶嵌和电极阵列的插入。
- 术后听力阈值测量作为手术的结果。
主要结果
- 该方案允许安全有效地使聋和耳蜗植入。
- 电生理学评估显示植入后听力阈值的显著变化。
- 研究强调谨慎的手术技术以避免损伤关键结构。
- 结果支持使用小鼠作为耳蜗植入研究模型的可行性。
结论
- 本研究展示了一个可重复的小鼠耳蜗植入方案。
- 它突出了该模型在进一步研究听力恢复技术方面的潜力。
- 研究结果对理解与耳蜗植入相关的手术挑战有重要意义。
常见问题
Executive Industry Relevance
Establishing reliable murine models for cochlear implant research enables preclinical evaluation of neuroprosthetic technologies and supports target validation in auditory pathway therapeutics. This protocol addresses a critical bottleneck in translational hearing research by providing a reproducible surgical approach for acute deafening and electrode implantation in genetically tractable mice. The model facilitates mechanistic de-risking of implant design and stimulation paradigms prior to large-animal or clinical studies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of genetic mechanisms underlying sensorineural hearing loss using C57BL/6 mice with available disease models.
- Operational Value: Provides a standardized surgical workflow for consistent cochlear implant placement and functional assessment via eABR.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative electrophysiological readouts (eABR thresholds) to evaluate implant efficacy and stimulation parameters.
- Operational Value: Establishes a reproducible assay platform for comparing electrode designs or ototoxic dosing regimens.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports preclinical validation of cochlear implant functionality in a disease-relevant system with controlled deafening.
- Operational Value: Enables longitudinal assessment of implant stability and neural response consistency post-surgery.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the discovery continuum from target validation through lead optimization by providing functional auditory readouts that inform neuroprosthetic design decisions.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of gene-environment interactions in hearing loss models via controlled cochlear perturbation.
- Screening: Delivers standardized eABR outputs for quantitative comparison of implant performance across experimental conditions.
- Analytics: Enables threshold shift analysis and wave morphology assessment to quantify neural response fidelity.
- Translational Research: Bridges acute surgical intervention with functional outcomes relevant to human cochlear implant performance.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical and electrophysiological platform for iterative neuroprosthetic development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in implant-neural interface studies through direct electrophysiological measurement.
- Operational Value: Enhances reproducibility in multisite studies via standardized surgical and deafening protocols.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions in neuroprosthetic development by providing early functional validation data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of implant candidates based on threshold shift and response reliability metrics.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgery, electrophysiology, and ototoxic agent handling.
- Demands microsurgical instrumentation, auditory brainstem response systems, and sterile field maintenance.
- Necessitates cross-functional alignment between surgical, neurophysiology, and data analysis teams for consistent eABR interpretation.
- Involves adaptation considerations for different mouse strains or genetic backgrounds affecting cochlear anatomy.
- Limited by the technical challenge of preserving cochlear microstructures during round window niche preparation.
