Mapeo cerebral con una matriz de electrodos de grafeno

Summary

Presentamos un procedimiento de mapeo cerebral basado en matrices de grafeno para reducir la invasividad y mejorar la resolución espacio-temporal. Los electrodos de superficie basados en matrices de grafeno exhiben biocompatibilidad a largo plazo, flexibilidad mecánica e idoneidad para el mapeo cerebral en un cerebro enrevesado. Este protocolo permite construir múltiples formas de mapas sensoriales de forma simultánea y secuencial.

Abstract

Los mapas corticales representan la organización espacial de las respuestas neuronales dependientes de la ubicación a los estímulos sensoriomotores en la corteza cerebral, lo que permite la predicción de comportamientos fisiológicamente relevantes. Para obtener mapas corticales se han utilizado diversos métodos, como electrodos penetrantes, electroencefalografía, tomografía por emisión de positrones, magnetoencefalografía y resonancia magnética funcional. Sin embargo, estos métodos están limitados por una resolución espacio-temporal deficiente, una baja relación señal-ruido (SNR), altos costos y falta de biocompatibilidad o daño físico al cerebro. Este estudio propone un método de mapeo somatosensorial basado en matrices de grafeno como una característica de la electrocorticografía que ofrece una biocompatibilidad superior, alta resolución espacio-temporal, SNR deseable y daño tisular minimizado, superando los inconvenientes de los métodos anteriores. Este estudio demostró la viabilidad de una guía de electrodos de grafeno para el mapeo somatosensorial en ratas. El protocolo presentado se puede aplicar no solo a la corteza somatosensorial sino también a otras cortezas como la corteza auditiva, visual y motora, proporcionando tecnología avanzada para la implementación clínica.

Introduction

Un mapa cortical es un conjunto de parches locales que representan las propiedades de respuesta a los estímulos sensoriomotores en la corteza cerebral. Son una formación espacial de las redes neuronales y permiten la predicción de la percepción y la cognición. Por lo tanto, los mapas corticales son útiles para evaluar las respuestas neuronales a estímulos externos y procesar la información sensoriomotora 1,2,3,4. Existen métodos invasivos y no invasivos para el mapeo cortical. Uno de los métodos invasivos más comunes consiste en el uso de el....

Protocol

Todos los procedimientos de manejo de animales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Nacional de Incheon (INU-ANIM-2017-08).

1. Preparación de los animales para la cirugía

NOTA: Use Sprague Dawley Rat (8-10 semanas de edad) sin el sesgo sexual para este experimento.

1. Anestesiar a la rata con 90 mg/kg de ketamina y 10 mg/kg de cóctel de xilacina por vía intraperitoneal. Para mantener la profundidad deseada de anestesia durante toda la cirugía, proporcione un cóctel suplementario de 45 mg/kg de ketamina y 5 mg/kg de xilacina cuando la r....

Results

Este protocolo describe cómo se monta una matriz multicanal de grafeno en la superficie del cerebro. El mapa somatosensorial se construyó adquiriendo respuestas neuronales a estímulos físicos y calculando la amplitud de la respuesta. La figura 1 muestra el esquema de este experimento.

La Figura 2A presenta las características estructurales de una guía de electrodos de grafeno. Hay orificios pasantes del sustrato entre los electrodos. .......

Discussion

El protocolo presentado proporciona un proceso en profundidad, paso a paso, que explica cómo acceder y mapear las respuestas somatosensoriales de las ratas utilizando una matriz de electrodos de grafeno. Los datos adquiridos por el protocolo son SEP que proporcionan información somatosensorial que está vinculada sinápticamente a cada parte del cuerpo.

Deben tenerse en cuenta varios aspectos de este protocolo. Al extraer líquido cefalorraquídeo para prevenir el edema cerebral y mitigar la infla.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Jeringa de 1 ml	KOREAVACCINE CORPORATION		que inyecta el medicamento para anestesia
jeringa de 3 ml	KOREAVACCINE CORPORATION		inyectando el medicamento para anestesia
Rongeur	de hueso Fine Science Tools	16220-14	quitar el conector de cráneo
	Gbrain		Conecte el electrodo de grafeno al
taladro	herramienta FALCON		moler las
brocas		ostemo	moler el cráneo
Pinzas de iris de Graefe ligeramente curvadas Serrado	vubu	vudu-02-73010	Quitar el tejido del cráneo o del limpiaparabrisas de
la bodega grafeno multielectrodo	array Gbrain		registra señales de la neurona
isoflurano	Hana Pharm Corporation		sacrifce el tema
ketamina	yuhan corporation		utilizada para la anestesia
lidocaína (2%)	Daihan pharmaceutical		anestésico local
Matlab R2021b	Mathworks		Análisis de datos Software
hemostáticos para mosquitos	Fine Science Tools	91309-12	sujetar el cuero cabelludo
ungüento	Alcon		ojo se seque
povidone	Green Pharmaceutical corporation		desinfecta el área de la incisión
RHS 32ch Stim/Record headstage	intan technologies	M4032	conecta el conector al cable de interfaz y contiene el chip intan RHS stim/amplificador
RHS Cable de interfaz Stim SPI de 6 pies (1,8 m)	intan technologies	M3206	conecta el electrodo de grafeno a la cabecera
RHS Stim/Recording software del controlador	intan technologies		Software de adquisición de datos
RHS Estimulación/ Controlador de grabación	intan technologies	M4200
solución salina	JW Bisturí farmacéutico
	Hammacher	HSB 805-03
instrumento estereotáxico	stoelting		sujetar el sujeto
estéril aguja	hipodérmicaKOREAVACCINE CORPORATION		quitar la duramadre
Steven Iris Pinzas de tejido	KASCO	50-2026	quitar la duramadre
cuchilla quirúrgica n.º 11	FEATHER		incidir en el cuero cabelludo
sicssors	Fine Science Tools	14090-09	incidir el cuero cabelludo y quitar la duramadre
palo			bigotes estimulación
xilacina	Bayer Korea		utilizada para la anestesia