Preparación de electrodos de estimulación nerviosa periférica para la implantación crónica en ratas

La estimulación del nervio periférico está cada vez más bajo investigación como tratamiento para una variedad de enfermedades, incluyendo enfermedades inflamatorias y trastornos neuronales. La construcción de electrodos del manguito nervioso periférico crónicamente implantables para animales de laboratorio pequeños puede llevar mucho tiempo y ser costosa. Este protocolo describe un enfoque simple y de bajo costo para la construcción de electrodos estimulantes del nervio periférico implantables crónicamente para su uso en ratas.

El método requiere muy pocos materiales y suministros de fácil acceso y un número reducido de pasos peligrosos o técnicamente demandados en comparación con técnicas similares que reducen tanto el costo del dispositivo como el tiempo necesario para entrenar al personal y el montaje del dispositivo. Esta técnica fue diseñada para permitir estudios preclínicos que prueban la eficacia de la estimulación nerviosa crónica de Las Vegas durante la recuperación del accidente cerebrovascular u otros tipos de disfunción Metro. Comience preparando el tubo del manguito.

Utilice una cuchilla de afeitar para cortar una pieza de 2,5 milímetros de tubo de polímero. A continuación, inserte un clip de papel o puntas de fuerza a través del tubo y haga un deslizamiento longitudinal a través de la pared del tubo en un lado del manguito. Retire los fórceps del tubo e inserte una aguja de coser grande a través de la línea media del manguito.

Coloque la aguja en la placa de espuma para fijar el manguito en su lugar durante los pasos de montaje restantes. Para colocar una sutura para asegurar el cierre del manguito durante la implantación inserte una pequeña aguja de coser a través de la pared del manguito en la línea media aproximadamente cinco milímetros de la hendidura superior en un lado. A continuación, inserte dos centímetros de una sutura de seis cero a través del ojo de la aguja y tire de la aguja a través de la pared del tubo para enhebrar la sutura en el manguito.

Perfore un segundo agujero a través de la pared del tubo aproximadamente cinco milímetros por debajo del primer agujero a lo largo de la línea media del manguito. Inserte la sutura a través del ojo de la aguja y tire de la aguja a través de la pared del tubo. Aplique una pequeña cantidad de adhesivo de curado UV en el extremo corto de la sutura que se extiende desde el orificio inferior y tire del extremo de sutura más largo hasta que la cola inferior esté casi al ras con la pared exterior del tubo.

A continuación, curar el adhesivo con una varita UV. Repita este proceso para colocar otra sutura en el lado opuesto del brazalete. A continuación, coloque los cables de alambre de Iridium de platino.

Utilice la pequeña aguja de coser para hacer cuatro agujeros en la pared del manguito. A continuación, inserte la aguja de coser de nuevo, esta vez trabajando desde el exterior hasta el interior a través del primer orificio de plomo. Inserte aproximadamente el punto cinco centímetros de un alambre de Iridium platino de 7,5 centímetros a través del ojo de la aguja y tire de la aguja a través del tubo para enhebrar el cable a través de la pared del manguito.

Ajuste el cable de modo que aproximadamente 4,5 centímetros se extienda en el lado exterior del manguito. Inserte la aguja a través del primer orificio de plomo de nuevo y luego a través del segundo orificio de plomo. Inserte el punto de cinco centímetros del extremo más corto del cable a través del ojo de la aguja y tire de la aguja a través del tubo para enhebrar el cable a través de las paredes del manguito.

Repita el proceso para enhebrar el cable a través de los orificios de plomo tercero y cuarto. Usando un encendedor de butano, retire cuidadosamente el aislamiento de cinco a seis milímetros de los cables que se extienden desde el segundo y cuarto agujeros de plomo Luego tire suavemente del extremo del alambre que se extiende desde el primer agujero hasta que la parte no suulada del alambre esté al ras con el agujero. Repita esto con el otro cable para alinear el extremo no aislado del cable roscado a través del tercer y cuarto agujeros de plomo.

Aplique una pequeña cantidad de adhesivo de curado UV en los bucles de alambre en el lado exterior del manguito en el primer y tercer agujeros de plomo. A continuación, utilice la varita UV para curar el adhesivo y asegurar los cables en su lugar. Utilice una pequeña punta de pipeta para empujar los cables de alambre no aislados contra la pared interior del manguito.

Tire de las colas de un milímetro del alambre plana contra la superficie exterior del brazalete, teniendo cuidado de no cortocirúrlas. A continuación, aplique una pequeña cantidad de adhesivo UV para cubrir las dos colas y curarla. Retire la aguja grande con el conjunto del manguito de la placa de espuma.

Inserte una longitud de tres centímetros de una sutura de seis ceros a través del ojo de la aguja y tire de la aguja a través del tubo para enhebrar la sutura a través de la parte inferior del brazalete en el punto medio. Inserte la pequeña aguja de coser a través del mismo orificio de línea media trabajando de interior a exterior para evitar la deformación, el tubo y los cables de alambre. A continuación, inserte la cola exterior de la sutura a través del ojo de la aguja y tire de la aguja a través de la pared del manguito para crear un bucle de sutura alrededor del borde del manguito.

Crea el segundo lazo alrededor del extremo opuesto del manguito atando los extremos de la sutura y un medio nudo en el lado exterior del manguito. Mientras sostiene el nudo plano contra el tubo, aplicar una pequeña cantidad de adhesivo UV al medio nudo y curarlo. Corte cuidadosamente los extremos del hilo de sutura lo más cerca posible del nudo.

A continuación, utilice un encendedor de butano para quitar el aislamiento de aproximadamente tres milímetros al final de cada uno de los cables de alambre de Iridium de platino. Soldar el lado de la taza de un pasador de oro al extremo no aislado de cada plomo. Antes de proceder con la implantación, pruebe la impedancia del dispositivo montado para verificar que el manguito montado tiene una impedancia de menos de dos kilos a un kilohercio.

Después de ensamblar la tapa de la cabeza e implantar los electrodos del manguito de acuerdo con las instrucciones del manuscrito, estimule el nervio vago mientras la rata está despierta. Conecte la rata a un generador de estímulo a través de la tapa de la cabeza implantada y ajuste los ajustes de estimulación. Para la reorganización inducida por VNS del mapa cortical del motor, entregue un solo tren de 15 pulsos bifásicos, cada uno con una anchura de 100 microsegundos, y una amplitud de 800 micro amperios a una frecuencia de 30 hercios.

Un tren de estimulación se entrega inmediatamente después de la detección de cada prensa de palanca exitosa a lo largo de 10, 30 sesiones de entrenamiento minutos. Utilice un osciloscopio para monitorear la entrega exitosa de la estimulación actual. Este protocolo, se utilizó para implantar crónicamente electrodos del manguito nervioso vago y tapas de cabeza en ratas.

Durante la implantación, la validación funcional de todos los puños se realizó mediante pruebas para una caída inducida por VNS en la saturación de oxígeno en la sangre. Para evocar esta respuesta, se entregó un tren de 10 segundos de 30 pulsos de hercio, cada uno con una anchura de 100 microsegundos, y una amplitud de 800 micro amperios a través de los cables del manguito. Para todos los puños, observamos un cese inducido por VNS de la respiración durante la duración de la estimulación de 10 segundos, que fue acompañado por una caída en la saturación de oxígeno en la sangre de al menos 5% confirmando la función del manguito y la implantación adecuada.

Para probar la funcionalidad a largo plazo de los dispositivos, las ratas se anestesiaron seis semanas después de la implantación, y VNS se aplicó de nuevo. Para siete de cada nueve dispositivos, la magnitud de la estimulación evocó el cambio en la saturación de oxígeno en la sangre, no difería de la observada en la implantación inicial, lo que sugiere un rendimiento excelente continuo. Los dos dispositivos restantes, aumentando la amplitud de la estimulación a 1,6 miliamperios fue suficiente para evocar una reducción fiable en la saturación de oxígeno en la sangre de al menos el 5%, lo que sugiere que estos dispositivos continuaron funcionando.

Pero los cambios en la impedancia, el daño a los nervios o la orientación del manguito pueden haber dado lugar a un rendimiento reducido. Para probar aún más la funcionalidad a largo plazo de los dispositivos implantados crónicamente, se entrenó a un segundo grupo de ratas en una versión simplificada de una tarea de prensa de palanca de alcance especializada. Las ratas debían alcanzar dos centímetros fuera de la cabina de entrenamiento para presionar completamente la palanca y luego liberarla en dos segundos.

De acuerdo con estudios previos que demuestran que la estimulación del nervio vago impulsa la expansión de las representaciones relevantes del mapa motor de la tarea, las ratas tratadas con VNS mostraron representaciones de extremidades anteriores significativamente más grandes que las ratas tratadas con Sham. Este protocolo se puede adaptar fácilmente para adaptarse a experimentos de estimulación crónica en otras especies de laboratorio o en otros sitios nerviosos periféricos, incluidos los nervios ciáticos o sacrosos. Por ejemplo.