Implantación crónica de todo cortical matriz electrocorticográfica en el tití común
1 de febrero de 2019
Hemos desarrollado una gama de electrocorticográfica todo cortical para el tití común que continuamente cubre casi toda la superficie lateral de la corteza, de los polos frontal y occipital polo a lo temporal. Este protocolo describe un procedimiento de implantación crónica de la matriz en el espacio epidural del cerebro tití.
Este protocolo demuestra la implantación de una matriz electrocorrigráfica en la corteza de un primate no humano. Para arrojar luz sobre el procesamiento de información a gran escala en la neurociencia de cambio de primates. La principal ventaja de esta técnica es que proporciona una oportunidad para monitorear la actividad cortical a gran escala con alta resolución temporal espacial.
Comience haciendo una incisión cutánea de cuatro centímetros a través de la línea media del cuero cabelludo. Utilice un curet para separar el músculo temporal del cráneo hasta que toda el área quirúrgica esté expuesta. Y limpiar cualquier tejido de la superficie del cráneo.
Detenga el sangrado por completo con hemostasia a presión o cera ósea según sea necesario. Envuelva el borde de la piel y los músculos con gasa humedecida. Y coloque el borde frontal de la matriz en el borde del polo frontal.
Utilice un lápiz para marcar el área de la craneotomía planificada, hendiduras y agujeros en el cráneo. Y coloque el microscopio de disección sobre el área quirúrgica. Taladre la craneotomía a lo largo de la marca uno.
Durante la perforación, sople aire en el filo de corte para mantener una visión clara para el cirujano, cortando el hueso todo el camino alrededor de la marca dos como la pieza ósea todavía se unirá a la dura en el centro. Lentamente y con cuidado, levante la pieza de un borde. Y despega la dura con una espátula.
Retire las puntas óseas de la pieza ósea y mantenga el hueso envuelto en gasa humedecida hasta que se devuelva al cráneo al final del procedimiento. Taladre en las marcas tres y cuatro para permitir la inserción de electrodos en las áreas orbital, frontal y occipital, respectivamente. Taladre las hendiduras en la marca cinco para permitir la confirmación si la matriz está insertada correctamente.
La dura ahora será expuesta. Lavar la zona con solución salina y detener el sangrado con hemostasia a presión y una esponja de gelatina según sea necesario. Limpie el borde de la craneotomía abierta si es necesario y haga la marca seis ranuras en las que se colocarán los electrodos de referencia.
Inserción de una espátula debajo del cráneo para proteger la materia dura, utilice un tornillo de un milímetro para perforar agujeros de tornillo en cuatro puntos alrededor de cada vástago del conector. E instale tornillos pico como anclajes para fijar el conector al cráneo. A continuación, utilizando fórceps de cabeza plana para sujetar la matriz, inserte la matriz electrocardiográfica en el espacio epidural.
Coloque los electrodos de referencia en el espacio epidural. A continuación, aplique acrílico dental a la referencia. Coloque los electrodos de tierra en la superficie craneal.
A continuación, aplique acrílico dental en el electrodo de tierra. Vuelva a colocar la pieza ósea en su lugar y aplique acrílico dental a los tornillos para fijar el conector y el poste de la cabeza al cráneo. Luego, usa una sutura de nylon de 6 O para cerrar la piel en la frente y en la parte posterior del extremo.
Y use cierres de piel para fijar la piel a los lados del conector. Aquí, se muestran ejemplos de potenciales evocados auditivos de múltiples áreas auditivas en un marmoset despierto. Durante la exposición a tonos puros aleatorios con 20 tipos de frecuencia, se pueden observar diferentes formas de onda desde áreas auditivas inferiores y más altas, lo que indica que la resolución espacial de la matriz electrocardiográfica puede capturar diferentes procesamientos de información en diferentes áreas corticales.
La opción se puede transducir viralmente en el cerebro de marmoset porque la implantación eléctrica permite la estimulación fotográfica crónica a largo plazo y el monitoreo simultáneo de las respuestas corticales.
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Descripción general
Este estudio presenta un protocolo para la implantación de una matriz electrocorticográfica de toda la corteza en el tití común. Esta implantación crónica permite el monitoreo continuo de la actividad cortical en diversas regiones, proporcionando información sobre el procesamiento de información a gran escala en neurociencia de primates.
Componentes Principales del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Electrofisiología
- Neurotecnología
Antecedentes
- El estudio utiliza un modelo de primate no humano, el marmosete común.
- La matriz electrocorticográfica cubre casi toda la superficie lateral de la corteza.
- Este método permite el monitoreo cortical con alta resolución espacial y temporal.
- La implantación en diversas regiones cerebrales respalda la evaluación funcional del procesamiento auditivo.
Objetivo del estudio
- Desarrollar un protocolo para la implantación crónica de una matriz electrocorticográfica.
- Facilitar la monitorización continua de la actividad cortical en el marmoseto.
- Obtener información sobre el procesamiento de información en distintas áreas corticales.
Métodos Utilizados
- La plataforma principal utilizada es un implante de matriz electrocorticográfica.
- El modelo biológico involucra al marmosete común, centrándose en las regiones auditivas.
- Los pasos incluyen una incisión en la piel, una craneotomía y la colocación cuidadosa de electrodos.
- Se emplean lavados con solución salina y hemostasia por presión durante todo el procedimiento.
- La técnica permite el monitoreo a largo plazo y la fotostimulación de las respuestas corticales.
Resultados principales
- Se registraron diferentes formas de onda desde múltiples áreas auditivas durante la exposición al sonido.
- La matriz electrocorticográfica captó eficazmente el procesamiento espacialmente distinto en la corteza.
- Este método tiene el potencial de permitir la fotoestimulación crónica mientras se monitorean las respuestas.
- Se observaron hallazgos sobre el procesamiento auditivo y la excitabilidad cortical.
Conclusiones
- El estudio demuestra un método para la implantación crónica de una matriz electrocorticográfica.
- Esta técnica permite la evaluación exhaustiva de los mecanismos neuronales y la plasticidad.
- Contribuye al entendimiento de la actividad cortical relacionada con el procesamiento auditivo y las aplicaciones potenciales en neurotecnología.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Este protocolo permite el monitoreo electrofisiológico de alta resolución en toda la corteza mediante un modelo traslacional de primates no humanos, lo que apoya la validación de dianas y la reducción de riesgos mecanicistas en el descubrimiento de fármacos en neurociencia. Al capturar dinámicas corticales a gran escala con resolución espacial en milímetros y resolución temporal submilisegundo, proporciona una confianza predictiva para evaluar los efectos de compuestos sobre la función de circuitos neuronales. Este enfoque conecta las etapas de descubrimiento y preclínica al ofrecer un sistema relevante para la enfermedad que permite evaluar la participación cortical y biomarcadores a nivel de red.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la verificación de hipótesis terapéuticas mediante la medición directa de la actividad de la red cortical en los complejos frontal, parietal y temporal.
- Valor operativo: Apoya la reducción del riesgo biológico al validar la interacción con el blanco en un cerebro lisencefálico con organización homóloga a la humana.
Desarrollo de Pruebas y Tamizaje
- Valor científico: Prepara sistemas corticales validados para la estandarización de ensayos posteriores mediante el establecimiento de lecturas electrofisiológicas crónicas estables.
- Valor operativo: Facilita la reproducibilidad y escalabilidad del ensayo mediante la fijación de matrices epidurales y la estabilidad prolongada de las señales.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Valor científico: Proporciona alineación con sistemas relevantes para enfermedades al permitir el monitoreo de potenciales evocados auditivos y el procesamiento cortical de la información.
- Valor operativo: Asegura la continuidad traslacional desde el descubrimiento hasta la implantación crónica, apoyando la evaluación longitudinal de la plasticidad neural y la respuesta a fármacos.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
El método se integra en el continuo de descubrimiento al permitir la prueba de hipótesis en biología temprana, la preparación de ensayos en cribado y análisis neurofisiológicos cuantitativos para la interacción con el blanco.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la aclaración de vías y la reducción de riesgos biológicos mediante la cartografía completa del campo eléctrico en la corteza.
- Selección: Proporciona disponibilidad para ensayos mediante implantes crónicos y grabaciones estables de la línea base en regiones corticales.
- Analítica: Genera mediciones cuantitativas de variables dependientes, como amplitudes y latencias de potenciales evocados, para comparaciones entre condiciones.
- Investigación Traducional: Se conecta con la continuidad preclínica al modelar una organización cortical similar a la humana y permitir paradigmas de estimulación crónica.
- Reutilización Empresarial: Posiciona la matriz como una plataforma reutilizable para sesiones repetidas, reduciendo la variabilidad entre sujetos y mejorando el rendimiento.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva en la validación de objetivos mediante un monitoreo cortical de alta resolución espacio-temporal.
- Valor operativo: Normalización y reproducibilidad mediante fijación epidural y un procedimiento quirúrgico consistente.
- Valor estratégico: Mejora en las decisiones de avance o interrupción al reducir la ambigüedad mecanicista en los efectos corticales de los fármacos.
- Impacto en la cartera: Priorización ajustada al riesgo mediante biomarcadores objetivos de actividad neural.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en neurocirugía, electrofisiología y manejo de primates.
- Depende de herramientas microquirúrgicas, fresas, suturas y adhesivos biocompatibles como el acrílico dental.
- Necesita estandarización entre equipos para los protocolos de colocación de electrodos, referencia y puesta a tierra.
- Implica consideraciones de adaptación para diferentes objetivos corticales y paradigmas de estímulo.
- Limitado por la invasividad quirúrgica y la gestión de la respuesta tisular postoperatoria en usos crónicos.
