Fabricación de la interfaz nerviosa periférica regenerativa compuesta (C-RPNI) en la rata adulta

El siguiente manuscrito describe un método novedoso para desarrollar un sistema de retroalimentación neuronal biológico de bucle cerrado llamado la interfaz nerviosa periférica regenerativa compuesta (C-RPNI). Esta construcción tiene la capacidad de integrarse con los nervios periféricos para amplificar las señales motoras eferentes mientras que al mismo tiempo proporciona una retroalimentación sensorial aferente.

Nuestro protocolo es significativo en el caso de que permite la amplificación simultánea de la señal nerviosa del motor junto con el suministro de una estimulación nerviosa sensorial aferente a través de la utilización de una interfaz nerviosa periférica biológica. Esta técnica puede proporcionar un dispositivo protésico realista para aquellos con amputaciones, ya que el C-RPNI permite el control automático del motor y la retroalimentación sensorial dentro de la misma interfaz nerviosa periférica. Muchos de los que viven con amputaciones abandonan los dispositivos neuroprotesticos avanzados porque los dispositivos carecen de un control intuitivo y retroalimentación sensorial significativa.

Esta técnica proporciona ambos y puede prevenir el abandono de dispositivos protésicos. Esta técnica podría aplicarse a individuos con extremidades débiles o ausentes o déficits sensoriales que proporcionen más información sobre los sistemas de retroalimentación que proporcionan un control preciso e intuitivo de las extremidades. Realizar una cirugía en los nervios periféricos es difícil, ya que hay poco margen de error.

El uso de instrumentos de alta calidad y la práctica a menudo son las mejores maneras de asegurar el éxito. Las técnicas quirúrgicas son increíblemente difíciles de transmitir y aprender de un formato literario. Observar todos y cada uno de los pasos implicados en la fabricación de la construcción es clave para dominar el método.

Para preparar un injerto de piel, después de confirmar la falta de respuesta al pellizco del dedo del otro, aplique un ung en los ojos de la rata anestesiada. Usando pinzas, afeite toda la extremidad posterior inferior, la región del tobillo y los lados de la pata. Desinfectar la extremidad posterior seleccionada en la superficie plantar de la pata con una solución secuencial de alcohol-yodopovidana y limpieza de alcohol.

Usando un taladro de alta velocidad de micromotor de mano con una piedra de pulido de grano fino redondo extraíble, rebaba la superficie plantar de la pata para eliminar la epidermis a una velocidad de 4.000 revoluciones por minuto aplicando gotas de solución salina para no quemar la piel. La dermis subyacente tendrá un aspecto brillante con sangrado preciso. Aplique un torniquete en la extremidad inferior para ralentizar el flujo sanguíneo y utilice un bisturí número 15 para eliminar bruscamente la piel plantar.

Coloque la piel en gasa humedecida con solución salina para evitar la desicación y aplique una envoltura de gasa al pie sangrante para frenar la hemorragia. Coloque la piel bajo un microscopio diseccionador y use microscisores para eliminar cualquier tejido tendencioso y conectivo de la capa profunda del injerto de piel. El injerto dérmico adelgazado debe ser ligeramente opaco, contener sólo dermis y medir aproximadamente 0,5 por un centímetro de tamaño.

A continuación, coloque el tejido en un nuevo trozo de gasa humedecida con solución salina hasta construir la fabricación. Para preparar un injerto muscular, utilice un bisturí número 15 para hacer una incisión longitudinal a lo largo del aspecto anterior de la extremidad posterior inferior desde justo por encima del tobillo hasta justo debajo de la rodilla. Disecciona a través del tejido subcutáneo para exponer la musculatura subyacente.

En el aspecto distal de la incisión, exponga las inserciones tendinosas de la musculatura de la extremidad inferior. El tibialis anterior es típicamente el más grande y más anterior de los músculos. Justo debajo y después de este músculo se encuentra el extensor digitorum longus.

Para aislar el tendón digitorum longus del extensor distal de los otros tendones de la zona, inserte ambos dientes de un fórceps debajo del tendón y abra los fórceps para exser la presión hacia arriba para causar una excursión tendón. La manipulación del tendón debe hacer que todos los dedos de los dedos se extiendan simultáneamente. Utilice tijeras de iris afiladas para realizar una tenotomía distal y utilizar tenomoties para separar sin rodeos el músculo del tejido circundante que trabaja proximally para encontrar el origen tendinoso.

Una vez que se pueda visualizar el tendón proximal, utilice las tijeras de iris para realizar una segunda tenotomía y coloque el injerto muscular en una gasa humedecida con solución salina. Para el aislamiento y la preparación del nervio peroneo común, afeitar un muslo y desinfectar la piel expuesta con una limpieza secuencial alcohol-betadina-alcohol. Coloque la rata anestesiada en una almohadilla de calentamiento bajo un microscopio quirúrgico y marque la incisión de sólo distal a la muesca ciática a la parte inferior de la rodilla inferior y en ángulo lejos del fémur.

Luego usa un bisturí número 15 para hacer una incisión a lo largo de la marca a través del bíceps femoris fascia subyacente. Disecciona cuidadosamente a través del bíceps del músculo femoris al espacio subyacente al bíceps femoris. Después de la identificación del nervio peroneo común, utilice micro fórceps de punta fina y microscisores para aislar cuidadosamente el nervio peroneo común de las otras ramas ciáticas.

Retire cualquier tejido conectivo persistente distalmente y en el punto en el que el nervio cruza la superficie de la rodilla, transectando bruscamente el nervio con un par de microscisores. Luego libere cuidadosamente cualquier tejido conectivo restante del nervio peroneo común y trabaje proximally para liberar el nervio a una longitud de aproximadamente dos centímetros. Los nervios son delicados y los errores menores pueden causar déficits funcionales duraderos.

La práctica frecuente, los instrumentos quirúrgicos precisos y el posicionamiento y el soporte ideales de las manos son clave para dominar esta técnica. Para fabricar la construcción C-RPNI, coloque el injerto muscular bajo el microscopio diseccionado y retire todo el tejido tendinoso central, así como un pequeño segmento central de epimysium dejando intactos los extremos tendinosos. Usando un 8-0 sutura de nylon y dos puntos interrumpidos, asegurar el epineurio del extremo transectado del nervio peroneo común a la zona del injerto muscular carente de epimysium a ambos lados del nervio.

Asegure el injerto muscular al periosteo del fémur con una sola puntada interrumpida de nylon 6-0 tanto proximally como distalmente con la unión muscular nerviosa hacia fuera del fémur. Coloque un 8-0 punto de nylon en el margen central inferior del epimysium del injerto muscular asegurándolo al epineurio del nervio peroneo común con el fin de crear laxitud en el nervio dentro del injerto muscular. Coloque el injerto de piel en el injerto muscular de modo que cubra completamente el nervio y la mayoría del músculo con el margen profundo de la dermis descansando sobre el músculo.

Recortar cualquier dermis que se extiende más allá del borde del músculo y utilizar 8-0 suturas interrumpidas de nylon para asegurar circunferencialmente el injerto de piel al injerto muscular. Cierre el bíceps femoris fascia sobre la construcción de una manera corriendo con sutura cromática 5-0 y cierre la piel superable con una sutura cromóctica 4-0 en forma de running. Luego cambie el área quirúrgica con una almohadilla de alcohol y aplique un ungán antibiótico antes de permitir que la rata se recupere con alimentos y fuentes de agua separadas de los compañeros de jaula con monitoreo hasta la recumbencia completa.

Si tiene éxito, la exposición quirúrgica de las construcciones después de tres meses revelará músculo y piel re-vascularizados y apretar suavemente el nervio peroneo común con fórceps proximal a la construcción resultará en una contracción muscular visible. El análisis histológico debe demostrar piel, nervio y músculo viables. La inmunostaining también revelará la re-inervación motora y nerviosa sensorial a sus uniones neuromusculares y órganos extremos sensoriales respectivamente.

Las pruebas electrofisiológicas se pueden realizar en estas construcciones in vivo como se ha demostrado, por ejemplo a los tres y nueve meses siguientes a la fabricación de C-RPNI. Aquí, se muestran los potenciales de acción muscular compuesto único y de suma y las señales de potencial de nervio sensorial compuesto obtenidas durante las pruebas electrofisiológicas en un formato gráfico. Los resultados subóptimos en el injerto muscular están indicados por señales atenuadas que carecen de la forma de onda potencial de acción muscular compuesta característica.

Los resultados subóptimos a nivel del componente dérmico suelen implicar la amortiguación de la forma de onda con un ruido de fondo significativo. Los instrumentos de buena calidad son vitales. Las tijeras deben ser afiladas y los fórceps deben tener una punta fina para facilitar un manejo extremadamente preciso de los injertos dérmicos y los nervios sin daños.

Después de la fabricación, este método se puede utilizar en investigaciones electrofisiológicas para caracterizar aún más las capacidades de señalización proporcionando más información sobre los bucles de retroalimentación eferentes y aferentes. Aunque el C-RPNI permite la retroalimentación sensorial, no está claro si se puede establecer un sistema de retroalimentación de bucle cerrado para la propriocepción. Actualmente estamos abordando esta pregunta en el laboratorio.