Vorbereitung von peripheren Nervenstimulationselektroden für die chronische Implantation bei Ratten

Summary

Bestehende Ansätze für den Bau chronisch implantierbarer peripherer Nervenmanschettenelektroden für den Einsatz bei kleinen Nagetieren erfordern oft spezielle Ausrüstung und/oder hochqualifiziertes Personal. In diesem Protokoll zeigen wir einen einfachen, kostengünstigen Ansatz zur Herstellung chronisch implantierbarer Manschettenelektroden und ihre Wirksamkeit für die Vagusnervstimulation (VNS) bei Ratten.

Abstract

Periphere Nervenmanschettenelektroden werden seit langem in den Neurowissenschaften und verwandten Bereichen zur Stimulation beispielsweise von Vagus- oder Ischiasnerven eingesetzt. Mehrere neuere Studien haben die Wirksamkeit von chronischen VNS bei der Verbesserung der Plastizität des zentralen Nervensystems gezeigt, um die motorische Rehabilitation, das Lernen zum Aussterben und die sensorische Diskriminierung zu verbessern. Der Bau chronisch implantierbarer Geräte für den Einsatz in solchen Studien ist aufgrund der geringen Größe von Ratten eine Herausforderung, und typische Protokolle erfordern eine umfassende Schulung des Personals und zeitaufwändige Mikrofertigungsmethoden. Alternativ können handelsübliche implantierbare Manschettenelektroden zu deutlich höheren Kosten erworben werden. In diesem Protokoll stellen wir eine einfache, kostengünstige Methode für den Bau kleiner, chronisch implantierbarer peripherer Nervenmanschettenelektroden für den Einsatz bei Ratten vor. Wir validieren die kurz- und langfristige Zuverlässigkeit unserer Manschettenelektroden, indem wir nachweisen, dass VNS bei Ketamin/Xylazin-Anästhesisierten Ratten eine Abnahme der Atemfrequenz im Einklang mit der Aktivierung des Hering-Breuer-Reflexes produziert, sowohl zum Zeitpunkt der Implantation als auch bis zu 10 Wochen nach der Implantation des Geräts. Darüber hinaus zeigen wir die Eignung der Manschettenelektroden für den Einsatz in chronischen Stimulationsstudien, indem wir VNS mit einer geschickten Hebelpressleistung koppeln, um die plastische Plastizität der motorischen Kartkarte zu induzieren.

Introduction

In letzter Zeit ist die Nachfrage nach chronisch implantierbaren Manschettenelektroden zur Stimulation peripherer Nerven gestiegen, da Studien zunehmend die präklinische Nützlichkeit dieser Technik zur Behandlung zahlreicher entzündlicher Erkrankungen^1,2,3 und neurologische Erkrankungen^{4,5,6,7,8,9,10,11,}

Protocol

Alle in diesem Protokoll beschriebenen Verfahren werden in Übereinstimmung mit dem NIH-Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren durchgeführt und vom Institutional Animal Care and Use Committee der University of Texas in Dallas genehmigt.

1. Stimulierende Manschettenelektroden-Fertigung

1. Bereiten Sie die Manschettenschläuche vor.
   1. Schneiden Sie mit einer Rasierklinge ein Stück Polymerschläuche mit einer Länge von 2,5 mm. Setzen Sie Zangenspitzen oder eine Büroklammer durch den Schlauch und verwenden Sie die Klinge, um einen Schlitz längs durch die Wand des Schlauches auf einer Seite der Manschette zu machen.

Results

Vagus Nervenmanschettenelektroden und Kopfkappen wurden chronisch bei Ratten nach zuvor veröffentlichten chirurgischen Verfahren^{17,19,20,21,22}. Vor der Implantation wurde die Impedanz bei 1 kHz über die Manschettenleitungen gemessen, wobei die Manschettenschläuche in der Saline versunken waren (Impedanz = 1,2 x 0,17 k. [Mittelwert sst]; N = 9). Es wurden nur M.......

Discussion

Hier beschreiben wir einen einfachen, kostengünstigen Ansatz für die Montage chronisch implantierbarer stimulierender Manschettenelektroden für den Einsatz bei Nagetieren, der präklinische Untersuchungen dieser aufkommenden Therapie erleichtert. Diese vereinfachte Methode erfordert keine spezielle Schulung oder Ausrüstung und verwendet eine kleine Anzahl von Werkzeugen und Zubehör, die für die meisten Forschungslabore leicht zugänglich sind, wodurch sowohl die monetären als auch die Arbeitskosten der Geräteherstellung im.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Biokompatibler Polymerschlauch auf Polyurethanbasis, 0,080" OD x 0,040" ID	Braintree Scientific	MRE080 36 FT
Präpariermikroskop	AM Scopes	#SM-6T-FRL
Feine Wellenschliffschere, gerade, 22mm Schneide	Fine Science Tools	#14058-09	zum Schneiden von Pt/Ir-Draht und Nahtfaden
Pinzette, #5 Dumont Pinzette, gerade, 11 cm, 0,1 x 0,06 mm tip	Fine Science Tools	#11626-11
Pinzetten, Pinzetten mit Keramikspitze, 0,3 mm x 30 mm Spitzen	Electron Microscopy Sciences	#78127-71
Gold Pins, PCB Press Fit Socket	Mill-Max#	1001-0-15-15-30-27-04-0	oder ähnliche kleine Stifte zum Verbinden von Manschettenleitungen mit Kopfkappe
Isobutanfeuerzeug	BIC	#LCP21-AST	zum Entisolieren von Pt/Ir-Draht
Mikro-Abisolierer mit Verriegelung, 4-polig	Omnetics	A24002-004 / PS1-04-SS-LT
Pipettenspitze, 10 μl	VWR	89079-464
Platin-Iridium (90/10%) Draht, 0,001" (Durchmesser) x 9 Litzen, PTFE isoliert	Sigmund Cohn	10IR9/49T
Rasierklinge, einschneidig, Chirurgischer Kohlenstoffstahl Nr.9	VWR	#55411-050	zum Schneiden von
MicroRenathane SchläuchenNähnadel, ca. 4,0 cm Länge x 0,7 mm Durchmesser (Gr. 6-7)	Singer	00276	Kleinere Nadel zum Einfädeln von Pt/Ir-Draht
Nähnadel, ca. 4,5 cm Länge x 0,8 mm Durchmesser (Gr. 2-3)	Singer	00276	Größere Nadel zum Feststecken der Manschette bei der Montage und zum Einfädeln der Naht
Kleine Schaumstoffplatte	Juvo+/Amazon	B07C9637SJ	für Fertigungsplattform; unsere Abmessungen betragen ca. 2,5" x 3,5" x 1" (L x B x H)
Lötmittel, mehradrig bleifrei, 0,38mm Durchmesser	Loctite/Multicore	#796037
Lötstation	Weller	WES51	oder ähnlicher Lötkolben kompatibel mit langen konischen Spitzen (dieses Teil wurde nicht mehr hergestellt)
Lötspitze, lang konisch, 0,01" / 0,4 mm	Weller	1UNF8
Nahtmaterial, nicht resorbierbare geflochtene Seide, Größe 6/0	Fine Science Tools	#18020-60
UV (405 nm) Spotlicht	Henkel/Loctite	#2182207
UV-Lichthärtender Klebstoff 25 ml	Henkel/Loctite	AA 3106	oder ähnlich biokompatibler UV-härtender
Klebstoff Drahtwickeldraht, 30 AWG	Digikey	K396-ND