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Actualmente hay varios métodos disponibles para realizar la administración simultánea de fármacos y la electrofisiología. Nuestro sistema está destinado a tener la flexibilidad de ser utilizado para grabaciones ya sea de forma independiente o en combinación con la inyección de fármacos, y tener la capacidad de colocar con precisión cualquier sonda experimental frágil, como un nanosensor o un microelectrodo, protegido de cualquier daño, a través de la dura mater y el tejido neural. El sistema permite un control preciso de los volúmenes de infusión de fármacos a simple vista (17 nL de precisión mostrada en estudios anteriores en nuestro laboratorio3).
Hay sistemas más especializados para la inyección a presión con diámetros más pequeños12. Esos sistemas permiten múltiples sitios de grabación, pero la compleja configuración de software y hardware necesario para el control del sistema conlleva costos más altos para cada uno de los componentes, y tiene menos flexibilidad para interactuar con sondas experimentales que aún no se comercializan a gran escala. Además, nuestro inyector no requiere un implante crónico y proporciona un gran grado de flexibilidad: compatible con biosensores para medir señales químicas y electrofisiológicas, y capaz de infundir fármacos también, con el potencial de medir el efecto de las infusiones de fármacos localizados en estas respuestas.
El diseño permite que la sonda experimental sobresalga después de la penetración de la dura para evitar daños en la estructura de la sonda. Esta característica permite que la multifuncionalidad del dispositivo, penetre en la dura sin correr el riesgo de sufrir daños en ninguna sonda experimental como nanosensores a escala nanométrica10. Sin embargo, hay una limitación de la longitud que se puede sobresalir, restringida por el número de vueltas de la férula, limitada a 1 mm para las férulas estándar. Hay un daño tisular mínimo debido al pequeño diámetro de la cánula (228 m).
En el experimento que mostramos, el sistema se utilizó para realizar la entrega controlada de muscimol para la inactivación reversible de FEF, simultáneamente con estimulación eléctrica o registro extracelular (neurona única, potencial de campo local) utilizando un microelectrodo. Este experimento en FEF requiere microestimulación del FEF para confirmar vectores de saccade antes de la inactivación, y el fármaco fue infundido para estudiar la memoria de trabajo durante la inactivación reversible de FEF. Es poco probable que una grabación de la misma neurona única aislada se puede mantener antes y después de la inyección de fármaco; sin embargo, pudimos registrar los potenciales de campo localantes y después de la perfusión. Aquí, mostramos un experimento que combina inyección, grabación y estimulación eléctrica.
Una vez configurado, el método es muy fiable y robusto. Sin embargo, debido a la precipitación de moléculas pequeñas (por ejemplo, sal) dentro del pequeño tubo y los puertos, se requiere un lavado completo después de cada experimento con el fin de mantener los microfluídicos libres de obstrucciones y fugas. Debido a la simplicidad de todo el circuito, cada componente se puede reemplazar de forma independiente para facilitar la solución de problemas.
Aunque el método se demostró en el área de FEF en un primate no humano, el principio se puede aplicar a cualquier otra área del cerebro donde se desea alguna combinación de estimulación eléctrica, registro e inyección de fármacos, en especies de tamaño de roedores o más grandes.