Name: Vorspannschaltung, Cyclovoltammetrie, Impedanzspektroskopie and Elektrotechnik für Neuronale Interfaces (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-02-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 51 s
Description: Erfahren Sie, wie Sie die Elektrode-Gewebe-Schnittstelle neuronaler Implantate mit Impedanzspektroskopie und Cyclovoltammetrie überwachen und durch Vorspannung verbessern. Diese Methode senkt die Impedanz und erhöht die Signalqualität.

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Diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health (R03DC009339-02, NIDCD) und von der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Microsystems Technology Office (MTO), unter der Schirmherrschaft von Dr. Jack W. Judy (unterstützt jack.judy @ darpa.mil) als Teil des Zuverlässige Neural Technology Program, durch das Space and Naval Warfare Systems Command (SPAWAR) Systems Center (SSC) Pacific Stipendium Nr. N66001-11-1 bis 4013.

1. Richten Sie das Instrument Elektrochemie <ol><li> Elektrochemie Instrumentierung wie ein Methrohm Autolab PGSTAT (Utrecht, NL) ist für die EIS-, CV-und Verjüngungskur nötig. Die FRA2 Add-on ermöglicht EIS, und der Kanal Multiplexer (MUX)-Add-on ist zum Testen von Multi-Channel-Elektroden. </li><li> Bauen Sie ein headstage Adapter, um den Kanal MUX zum headstage verbinden. </li><li> Nehmen Sie die Anschlüsse. Verbinden der Arbeits-und Abfühlelektroden an den Kanal MUX und eine Verbindung der Referenz-und Gegenelektroden auf den Teil des headstage Adapter an den aktuellen Rückkanal, typischerweise eine implantierte rostfreiem Stahl oder Titan Knochenschraube. </li></ol> 2. Elektrische Impedanzspektroskopie <ol><li> Starten Sie das Frequency Response Analyzer (FRA)-Software, und überprüfen Sie die Einstellungen in der Datei Vorgehensweise. Das Verfahren sollte auf zwei Multi-Sinus-Wellenformen aus je 15 Sines gleichzeitig im Bereich von 10 Hz bis 30 testenkHz. Die angelegte Spannung sollte 25 mV oder weniger (siehe ergänzende Methoden) sein. </li><li> Öffnen und bearbeiten Sie die Projektdatei. Das Projekt verwendet die Prozedur-Datei, durchläuft jedes Kanals, und speichert das Ergebnis (siehe ergänzende Methoden). </li><li> Verbinden tierischen Patienten mit einem passiven (ohne Verstärker) headstage. Aktive headstages wird nicht passieren Eingangssignale. </li><li> Führen Sie die Project-Datei. Jeder Kanal dauert zehn Sekunden je nach Einstellungen. </li><li> Anzeigen und interpretieren Ergebnis. Parsen der Ausgabe von Textdateien mit MATLAB (Natick, MA), und machen eine Ortskurve. Ein Halbkreis bei höheren Frequenzen weist auf eine Reaktion des Gewebes. </li></ol> 3. Cyclovoltammetrie <ol><li> Starten Sie den General Purpose Elektrochemie System (GPES)-Software, und überprüfen Sie die Einstellungen in der Datei Vorgehensweise. Das Verfahren sollte, um die Spannung bei 50 kehren mV / s innerhalb der Grenzen der Hydrolyse, die zwischen + 0,8 und -0,6 V für typische neuronalen Elektrodenmaterialien ist (Pt,Ir, IrOx). Mindestens drei Scans sollte für das System ausgeführt werden, um Gleichgewicht zu erreichen. Die Ergebnisse aus dem endgültigen Scan gespeichert werden (siehe ergänzende Methoden). Die Abtastrate kann Anspruch 1 V / s erhöht werden, um die Messzeit zu reduzieren, aber die Form der IV-Kurve wird wahrscheinlich ändern, wenn die Abtastrate schneller als die Charge-Transfer-Reaktionen an der Elektrode-Gewebe-Grenzfläche. </li><li> Öffnen und bearbeiten Sie die Projektdatei. Das Projekt verwendet die Prozedur-Datei, durchläuft jedes Kanals, und speichert das Ergebnis (siehe ergänzende Methoden). </li><li> Verbinden tierischen Patienten mit einer passiven headstage. </li><li> Führen Sie die Project-Datei. Jeder Kanal dauert etwa drei Minuten, je nach Einstellungen. Eine Erhöhung der Abtastrate Anspruch 1 V / s verkürzt die Messzeit ungefähr zehn Sekunden pro Kanal. </li><li> Anzeigen und interpretieren Ergebnis. Parsen der Ausgabe von Textdateien mit MATLAB, und skizzieren Sie die IV Beziehung. Die Aufladung Tragfähigkeit wird durch Integrieren der Fläche quantifiziertdes kathodischen Stroms innerhalb des Lebenslaufs. </li></ol> 4. Verjüngung <ol><li> Starten Sie den General Purpose Elektrochemie System (GPES)-Software, und überprüfen Sie die Einstellungen in der Datei Vorgehensweise. Mit den Schritten und Sweeps Methode sollte das Verfahren eingestellt, um die Spannung auf 1,5 V Schritt für eine Dauer von 4 Sekunden (siehe ergänzende Methoden) werden. </li><li> Öffnen und bearbeiten Sie die Projektdatei. Das Projekt verwendet die Prozedur-Datei, durchläuft jedes Kanals, und speichert das Ergebnis (siehe ergänzende Methoden). </li><li> Verbinden tierischen Patienten mit einer passiven headstage. </li><li> Führen Sie die Project-Datei. Jeder Kanal dauert etwa 10 Sekunden. 4.5) sammeln EIS und CV-Daten und Ergebnisse interpretieren. </li></ol> 5. Repräsentative Ergebnisse Ein typischer Workflow, darunter Aufnahmen, EIS, Lebenslauf und Verjüngung, ist in Abbildung 1 dargestellt. Recordings und EIS werden am häufigsten (täglich oder wöchentlich) über alle Kanäle gesammelt, während CV undVerjüngung kann verwendet werden, wenn Spike-Aktivität ist nicht mehr nachweisbar sein. EIS Veränderungen im Laufe von Tagen bis Wochen nach einer Elektrode implantiert. Wenn EIS Daten als Ortskurve angezeigt wird, kann bei höheren Frequenzen (in der Nähe des Ursprungs), welches die Reaktion des Gewebes an der Elektrode zur Verfügung (Abb. 2) Halbkreis. CV erzeugt einen Strom-Spannungs (IV)-Kurve zeigt eine Hysterese. Die wichtigsten CV Statistik ist die Aufladung Tragfähigkeit, der Bereich innerhalb des IV-Kurve von der Elektrode Areals normalisiert (Abb. 3 a). Elektroden mit großen Ladekapazität sind für Micro-Stimulations bevorzugt. Während Verjüngung eine Spannung angelegt wird, die normalerweise zu einer erhöhten Ladekapazität und die Impedanz Größen (Fig. 3a &amp; b) verringert. Spiking kann auch in Kanälen, die zuvor Spikes (Abbildung 4a) wiederhergestellt werden. Während Verjüngung hat nur kurzfristige Auswirkungen auf die Impedanz-und Signal-zu-ohneISE-Verhältnis (SNR), kann diese Technik täglich angewendet werden. Abbildung 4b &amp; C zeigt täglich Pre-und Post-Verjüngung 1 kHz Impedanz Größe und SNR-Daten für einen 16-Kanal-Array in Meerschweinchen Kortex implantiert. Verjüngung &#39;verfügt über eine robuste Wirkung auf die Senkung der 1 kHz Impedanz Größenordnung von einer Größenordnung nach jeder Anwendung. Als ein Ergebnis von wiedergewonnenen Signalen und eine geringere Impedanz erhöht SNR nach jeder Verjüngung Sitzung. Letztlich wurden alle Signale nach 160 Tage nach der Implantation und der Verjüngung nicht mehr wirksam war verloren. <img src="/files/ftp_upload/3566/3566fig1.jpg" alt="1" /> Abbildung 1. EIS wird nach jeder Aufnahme-Session gemessen. Wenn keine Spikes auf einem Kanal, auf dem zuvor Spikes werden aufgezeichnet, und EIS zeigt eine große Gewebe-Komponente, die im Laufe der Zeit zugenommen hat, dann CV und Verjüngung sind auf diesem Kanal versucht. EIS und Aufnahmen werden dann verwendet, um festzustellen, ob die Behandlung erfolgreich war. Abbildung 2. EIS Daten in einer Ortskurve einer Elektrode unmittelbar nach der Implantation (blau), und 4 Monate später (grün) angezeigt. Jeder Punkt auf der Ortskurve repräsentiert die realen und imaginären Impedanz bei einer einzigen Frequenz. Eine partielle Halbkreis durch das Gewebe um die Webseite bei höheren Frequenzen deutlich. <img src="/files/ftp_upload/3566/3566fig3.jpg" alt="Abbildung 3" /> Abbildung 3. CV und EIS Änderungen einer implantierten Elektrode Iridiumoxid Pre-und Post-Verjüngung. (A) Verjüngung erhöht den Bereich der IV-Kurve entsprechend einer erhöhten Aufladung Tragfähigkeit. (B) eine erhebliche Verschiebung in der Impedanz specra auf niedrigere Impedanz Ebenen wird in der Regel nach Verjüngung beobachtet. <img src="/files/ftp_upload/3566/3566fig4.jpg" alt="Abbildung 4" /> Abbildung 4. Effects von Spannung Vorspannung auf den Aufzeichnungen und Impedanz. (A) Pre-und Post-Verjüngung Aufnahmen zeigen Spikes auf den Kanälen, die zuvor stille wiederhergestellt werden können. Täglich Pre-und Post-Verjüngung führt zu einem robusten (B) Tropfen auf 1 kHz Impedanz Betrag und (C) Erhöhung der SNR für ca. 150 Tage nach der Operation. Fehlerbalken repräsentieren Standardfehler von Daten aus einer 16-Kanal-Array in Meerschweinchen Kortex implantiert gesammelt.

<ol><li>Szarowski, D. H., Andersen, M. D., Retterer, S., Spence, A. J., Isaacson, M., Craighead, H. G., Turner, J. N., Shain, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+responses+to+micro-machined+silicon+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Brain responses to micro-machined silicon devices.</a> Brain Res. 983, 23-35 (2003).</li>
<li>Vetter, R. J., Williams, J. C., Hetke, J. F., Nunamaker, E. A., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+neural+recording+using+silicon-substrate+microelectrode+arrays+implanted+in+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Chronic neural recording using silicon-substrate microelectrode arrays implanted in cerebral cortex.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 51, 896-904 (2004).</li>
<li>Williams, J. C., Hippensteel, J. A., Dilgen, J., Shain, W., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complex+impedance+spectroscopy+for+monitoring+tissue+responses+to+inserted+neural+implants%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Complex impedance spectroscopy for monitoring tissue responses to inserted neural implants.</a> J. Neural Eng. 4, 410-423 (2007).</li>
<li>Johnson, M. D., Otto, K. J., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeated+voltage+biasing+improves+unit+recordings+by+reducing+resistive+tissue+impedances%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Neural+Syst.+Rehabil.+Eng%22%5BJournal%5D)">Repeated voltage biasing improves unit recordings by reducing resistive tissue impedances.</a> IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 13, 160-165 (2005).</li>
<li>Otto, K. J., Johnson, M. D., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voltage+pulses+change+neural+interface+properties+and+improve+unit+recordings+with+chronically+implanted+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Voltage pulses change neural interface properties and improve unit recordings with chronically implanted microelectrodes.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 53, 333-340 (2006).</li>
<li>Pickup, P. G., Birss, V. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+for+anodic+hydrous+oxide-growth+at+iridium%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electroanal.+Chem%22%5BJournal%5D)">A model for anodic hydrous oxide-growth at iridium.</a> J. Electroanal. Chem. 220, 83-100 (1987).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Neuronale Aufnahme prothetische Systeme zeigen eine begrenzte funktionale Lebensdauer als Aufnahme-Fähigkeit nimmt mit der Zeit nach der Implantation. Die wahrscheinlichste Spender eine abnehmende Leistung ist die reaktive Gewebereaktion auf der implantierten Vorrichtung eine kompakte glialen Hülle funktional isoliert die Fremdkörper von gesunden Gewebe 1. Zusammen mit neuronalen Aufnahme werden elektrochemischen Messungen (EIS und CV) typischerweise für Längs-Überwachung der Elektrode-Gewebe-Grenzfläche 2,3 verwendet. EIS ist praktisch nützlich, um die Aufnahme-Fähigkeit der Schnittstelle. Die Impedanz erhöht schnell mit der Zeit nach der Implantation was auf die reaktiven Reaktion des Gewebes auf die elektrischen Eigenschaften der Schnittstelle 3 ändert. Darüber hinaus kann EIS-Daten verwendet, um die zelluläre Zusammensetzung angrenzend an die implantierte Elektrode 3-5 modellieren. Cyclovoltammetrie kann verwendet werden, um weiter zu untersuchen Veränderungen in Aufnahmen und EIS werden. Die elektrode Material und Rauhigkeit sowie die elektrochemischen Reaktionen und das umgebende Gewebe beeinflussen die Form der IV-Kurve. Große Aufladung Tragfähigkeit aus dem Bereich der IV-Kurve bestimmt wird, wird üblicherweise bevorzugt, insbesondere für elektrische Mikro-Stimulation. Niedrige Ladekapazität wird oft mit einer erhöhten EIS assoziiert. Das Potential während CV angewandt verändern können selbst Ladekapazität und EIS, vor allem wenn der Spannungsbereich, groß genug, um Redoxreaktionen zu fahren ist. Das Anlegen von Spannung Vorspannen oder Verjüngung, mit dem Zweck der Erhöhung Aufladung Tragfähigkeit verwendet werden, verringert die Impedanz und die Steigerung der Anzahl von Kanälen mit aufgezeichneten Spitzen 5. Die Oxidation wird wahrscheinlich an der Elektrode auftreten Schnittstelle während Verjüngung, und mit Iridium-Materialien, bildet ein wasserhaltiges Oxid Monoschicht an anodischen Potentiale von 1,2 V 6. Es wurde vorgeschlagen, dass die Bildung dieser Monoschicht können, zu entfernen zellulären und ACELlulären Material der Elektrode, was zu niedrigeren Impedanz an der Grenzfläche 5 befestigt. Während Verjüngung neuronale Signale verloren wiederherstellen können, ist es am effektivsten, wenn auf den Kanälen, die zuvor Spikes innerhalb weniger Tage vor verwendet. Recordings, EIS, CV, und Verjüngung kann am besten als ergänzende Instrumente bei der Überwachung der neuronale Schnittstelle und die Verbesserung der langfristigen Funktionalität der implantierten Geräten verwendet werden.

<table border="1"><tbody><tr><td> Ausrüstung </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> Elektrochemie Instrument </td><td> Metrohm Autolab </td><td> PGSTAT128N </td><td> Add-ons: FRA2-, Kanal-MUX </td></tr><tr><td> Passive Headstage </td><td> Tucker-Davis Technologies </td><td></td><td> Modell hängt davon ab, Stecker und Kanalanzahl </td></tr><tr><td> 26-polige Buchse </td><td> AMP </td><td> 5749069-2 </td><td> Headstage Adapter oder Ersatzlieferung entsprechenden Anschluss für Ihre headstage </td></tr><tr><td> Banana Jacks </td><td> Digikey </td><td> J151-ND </td><td> Der Adapter Headstage Autolab Kanal MUX hat Bananenstecker </td></tr></tbody></table>

vorspannschaltung, cyclovoltammetrie, impedanzspektroskopie &amp; elektrotechnik für neuronale interfaces

Voltage Biasing, Cyclic Voltammetry, &amp; Electrical Impedance Spectroscopy for Neural Interfaces

Elektrische Impedanz-Spektroskopie (EIS) und Cyclovoltammetrie (CV) Maßnahme Eigenschaften der Elektroden-Gewebe-Schnittstelle ohne zusätzliche invasive Verfahren, und kann verwendet werden, um Elektrodenleistung langfristig zu überwachen. EIS misst die elektrische Impedanz bei mehreren Frequenzen und einen Anstieg der Impedanz zeigen erhöhte gliale Narbenbildung um das Gerät herum, während Cyclovoltammetrie misst die Aufladung Tragfähigkeit der Elektrode, und gibt an, wie Ladung auf verschiedenen Spannungsebenen übertragen wird. Als implantierten Elektroden Alter, EIS und CV-Daten ändern, und Elektrode Websites, die zuvor aufgezeichneten neuronaler Elemente zeigen oft deutlich niedrigere Wirksamkeit für neuronale Aufnahme. Die Anwendung einer kurzen Spannungsimpuls zu implantierten Elektroden-Arrays, wie Verjüngung bekannt ist, kann zurückbringen Spike-Aktivität auf andere Weise stillen Elektrode Standorte für einen bestimmten Zeitraum. Verjüngung ändert EIS und CV, und kann durch diese komplementäre Methoden überwacht werden. Typischerweise ist die EIS täglich als Hinweis auf die Reaktion des Gewebes an der Elektrode vor Ort gemessen. Wenn Spitzen vorhanden in einem Kanal, auf dem zuvor Spitzen sind, dann ist CV wird verwendet, um die Ladung tragende Kapazität der Elektrode Standort zu bestimmen, und Verjüngung angewendet werden, um die Schnittstelle Wirksamkeit zu verbessern. CV und EIS werden dann wiederholt, um die Änderungen an der Elektrode-Gewebe-Grenzfläche zu prüfen und neuronalen Aufnahmen gesammelt werden. Das übergeordnete Ziel der Verjüngung ist es, die funktionelle Lebensdauer von implantierten Arrays zu erweitern.

Die Elektrode-Gewebe-Grenzfläche von neuronalen Aufnahme Elektroden können mit elektrischen Impedanzspektroskopie (EIS) und Cyclovoltammetrie (CV) charakterisiert werden. Anwendung der Vorspannschaltung Veränderungen der elektrochemischen Eigenschaften der Elektrode-Gewebe-Grenzfläche und verbessert werden können Aufnahmefähigkeit. Spannung Vorspannung, sind EIS, CV-und neuronalen Aufnahmen ergänzen.

Vorspannschaltung, Cyclovoltammetrie, Impedanzspektroskopie &amp; Elektrotechnik für Neuronale Interfaces

Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) und die zyklische Voltammetrie (CV) messen Eigenschaften der Elektrode-Gewebe-Grenzfläche ohne zusätzliche invasive ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Qualität der Elektrodengewebe-Schnittstelle bei implantierten neuronalen Aufzeichnungssystemen zu überwachen sowie die Aufzeichnungsqualität und die Langzeitfunktionalität zu verbessern. Dies wird erreicht, indem zunächst tägliche Daten der elektrochemischen Impedanzspektroskopie und neuronale Ableitungsdaten gesammelt werden. Cyclic Voltammetrie-Telemetriedaten (CV-Daten) werden erhoben, um zusätzliche Informationen über die Qualität der Elektrodengewebe-Schnittstellen zu erhalten, die keine neuronale Aktivität aufweisen und eine hohe Impedanz zeigen.Danach wird eine korrigierende Vorspannung von 1,5 Volt für vier Sekunden angelegt. Anschließend erfolgt die fortgesetzte Datenerfassung sowie nach Bedarf zusätzliche Vorspannung. Letztendlich ist mit diesen Methoden eine geringere Impedanz sowie eine Verbesserung oder Wiederherstellung der aufgezeichneten neuronalen Aktivität möglich.Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie der Medikamentenabgabe oder der Oberflächenmodifikation besteht darin, dass eine elektrische Vorspannung nach Implantation über einen Zeitraum von zehn bis mehreren hundert Tagen eine deutliche Wirkung auf die Verbesserung der Funktionalität und Leistungsfähigkeit von neuronalen Aufzeichnungsprothesen haben kann. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Neuroingenieurwissenschaft zu beantworten, beispielsweise, wie die funktionelle Lebensdauer implantierbarer Elektrodensysteme verbessert werden kann. Die Auswirkungen dieser Technik reichen bis hin zur Therapie oder Diagnose einer Vielzahl neurologischer Defizite. Dies ist wichtig, da die Häufigkeit und die Behandlungsmöglichkeiten dieser Defizite im Meth-Auto-Labor zunehmen. PG-Stat mit FA2 und Channel-Mucks-Add-ons angepasst. Bauen Sie einen Adapter für die Kopfhalterung, um die Channel-Mucks mit der Kopfhalterung zu verbinden.Verbinden Sie nun die Arbeits- und Sensorelektrode mit dem Kanal-Mucks-Add-On. Anschließend verbinden Sie die am tierischen Versuchsobjekt befestigten Referenz- und Gegenelektrode mit dem Teil des Kopfverstärkeradapters, der mit dem Stromrückführungspfad verbunden ist. Starten Sie die Software zur Frequenzganganalyse und überprüfen Sie, ob die Prozedurdatei so eingestellt ist, dass zwei Multisinus-Wellenformen geprüft werden, wobei jeweils 15 Sinussignale gleichzeitig im Frequenzbereich von 0,01 kHz bis 30 kHz erzeugt werden.Stellen Sie außerdem sicher, dass die angelegte Spannung 25 Millivolt oder weniger beträgt. Öffnen und bearbeiten Sie nun die Projektdatei. Das Projekt verwendet die Prozedurdatei, die nacheinander jede Messkanal durchläuft und das Ergebnis speichert.Verbinden Sie das Versuchstier mit einer passiven Kopfhalterung ohne Verstärkung. Aktive Kopfhalterungen leiten Eingangssignale nicht weiter. Führen Sie die Projektdatei entsprechend den Einstellungen aus.Die Aufnahmen von jedem Kanal dauern zwischen 10 Sekunden und mehreren Minuten. Zeigen Sie nun das Ergebnis an und interpretieren Sie es. Geben Sie die Ausgabedatensätze mit MATLAB weiter und erstellen Sie ein Nyquist- oder Bode-Diagramm.Frequenzabhängige Phasenverschiebungen weisen auf eine Gewebereaktion hin. Starten Sie die Software für das Universal-Elektrochemiesystem. Stellen Sie sicher, dass die Einstellungen der Prozedurdatei auf eine Spannungsabfahrt von 50 Millivolt pro Sekunde eingestellt sind und innerhalb der Grenzen der Elektrolyse liegen.Führen Sie mindestens drei Messungen durch, damit das System das Gleichgewicht erreicht, und speichern Sie die Ergebnisse aus der letzten Messung. Die Scangeschwindigkeit kann auf eine Volt pro Sekunde erhöht werden, um die Messdauer zu verkürzen. Allerdings wird sich die Form der Strom-Spannungs-Kurve wahrscheinlich verändern, wenn die Scangeschwindigkeit schneller ist als die an der Elektroden-Gewebe-Grenzfläche ablaufenden Ladungstransferreaktionen.Öffnen und bearbeiten Sie als Nächstes die Projektdatei. Das Projekt verwendet die Prozedurdatei, die nacheinander jede Kanal durchläuft und die Ergebnisse speichert. Verbinden Sie das Versuchstier mit einer passiven Kopfhalterung und führen Sie die Projektdatei mit einem Volt pro Sekunde aus.Die Sammlung dauert 10 Sekunden pro Kanal bei Verwendung einer Rampengeschwindigkeit von 50 Millivolt pro Sekunde. Benötigt etwa drei Minuten pro Kanal. Schließlich die Ergebnisse anzeigen und interpretieren.Übergeben Sie die Ausgabedatendateien an MATLAB und plotten Sie die Strom-Spannungs-Beziehung. Die Ladungsträgerkapazität wird durch Integration der Fläche des Katheterstroms innerhalb des CV E quantifiziert. Die entscheidendste Entscheidung in diesem Protokoll ist, zu welchem Zeitpunkt eine Vorspannung angelegt wird. Dies wird durch die zyklische Impedanz-Telemetrie und Aufzeichnungsdaten ermöglicht.Starten Sie die Software für das Universal-Elektrochemiesystem und überprüfen Sie, dass die Prozedurdatei auf die Methode „Schritte und Sweep“ eingestellt ist. Schreiten Sie die Spannung in vier Sekunden langen Intervallen auf 1,5 Volt. Öffnen und bearbeiten Sie anschließend die Projektdatei, die die Prozedurdatei verwendet, um nacheinander jeden Kanal zu durchlaufen und das Ergebnis zu speichern.Verbinden Sie das Versuchstier mit einer passiven Kopfhalterung und führen Sie die Projektdatenaufnahmen von jedem Kanal aus. Nehmen Sie etwa 10 Sekunden lang Daten auf, sammeln Sie anschließend EIS-, CV- und Aufzeichnungsdaten und interpretieren Sie die Ergebnisse im typischen Arbeitsablauf. Die Aufzeichnungen und EIS-Daten werden entweder täglich oder wöchentlich über alle Kanäle hinweg erfasst, während CV und Reaktivierung verwendet werden können.Wenn keine Spiking-Aktivität mehr nachweisbar ist, verändern sich die EIS-Werte im Verlauf von Tagen bis Wochen nach der Implantation einer Elektrode. Die blauen Daten wurden unmittelbar nach der Implantation erhoben, die grünen Daten vier Monate später. Wenn die EIS-Daten als Nyquist-Diagramm dargestellt werden, deutet ein Halbkreis bei höheren Frequenzen nahe dem Ursprung auf die Gewebereaktion an der Elektrodenschnittstelle hin.Die CV-Analyse erzeugt eine Strom-Spannungs-Kurve, die eine gewisse Hysterese aufweist. Die wichtigste CV-Kenngröße ist die Ladungstragfähigkeit, also die Fläche innerhalb der Strom-Spannungs-Kurve, normiert auf die Elektrodenflächen. Elektroden mit großer Ladungskapazität werden für die mikroelektrische Stimulation bevorzugt.Während der Rejuvenation wird ein Spannungsimpuls angelegt. Dies führt üblicherweise zu einer erhöhten Ladekapazität und verringerten Impedanzwerten; außerdem können Spikes in Kanälen, die zuvor keine mehr aufwiesen, wiederhergestellt werden. Obwohl die Rejuvenation nur kurzfristige Effekte auf die Impedanz und das Signal-Rausch-Verhältnis hat, kann diese Technik täglich angewendet werden.Bei den täglich von einem mit einer 16-Kanal-Anordnung implantierten Meerschweinchen gesammelten Daten hatte die Rejuvenation nach jeder Anwendung einen deutlichen Effekt, der die Impedanzamplitude bei einem Kilohertz um eine Größenordnung senkte. Als Folge der wiederhergestellten Signale und der niedrigeren Impedanz stieg das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) nach jeder Rejuvenationssitzung an. Letztendlich gingen alle Signale 160 Tage nach der Implantation verloren, und die Rejuvenation war nicht mehr wirksam.Wenn die Technik einmal beherrscht ist, kann sie in etwa einer Stunde durchgeführt werden. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig sicherzustellen, dass die korrekten Anschlüsse hergestellt wurden und dass die Ergebnisse der Impedanzspektroskopie vor der Spannungs-Behandlung eine signifikante Gewebereaktion anzeigen.

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