Article de méthode

Comportement des tests pour évaluer les déficits fonctionnels causés par l’Implantation de la microélectrode dans le Cortex de moteur de Rat rongeur

DOI :

10.3791/57829

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18 août 2018

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1Advanced Platform Technology Center, Rehabilitation Research and Development, Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center, 2Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University

Dans cet article

Résumé

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Nous avons montré qu’une implantation de la microélectrode dans le cortex moteur des rats provoque immédiates et durables les déficits moteurs. Les méthodes proposées dans la présente ébauche une chirurgie d’implantation de microélectrodes et trois rongeurs tâches comportementales pour élucider les changements potentiels dans la motricité fine ou brute en raison de dommages causés à l’implantation au cortex moteur.

Résumé

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Dispositifs médicaux implantés dans le cerveau ont un potentiel énorme. Dans le cadre d’un système Brain Machine Interface (BMI), microélectrodes intracorticales démontrent la possibilité d’enregistrer les potentiels d’action des individuels ou petits groupes de neurones. Ces signaux enregistrés ont été utilisé avec succès pour permettre aux patients d’interfaçage avec ou contrôler des ordinateurs membres robotiques et leurs propres membres. Toutefois, les précédentes études chez l’animal ont montré qu’une implantation microélectrode dans le cerveau non seulement endommage les tissus environnants, mais peut également entraîner des déficits fonctionnels. Ici, nous discutons d’une série de tests comportementaux pour quantifier les éventuelles déficiences moteurs suite à l’implantation de microélectrodes intracorticales dans le cortex moteur d’un rat. Les méthodes pour grille de plein champ, passage de l’échelle et le grip force test fournissent des informations précieuses concernant les complications potentielles résultant d’une implantation de microélectrodes. Les résultats des tests comportementaux sont corrélés avec l’histologie de point de terminaison, fournissant des informations supplémentaires sur les résultats pathologiques et les effets de cette procédure sur les tissus adjacents.

Introduction

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Intracorticales microélectrodes ont été initialement utilisés pour cartographier les circuits du cerveau et sont devenus un outil précieux pour activer la détection des intentions moteurs qui peut être utilisé pour produire des sorties fonctionnelle1. Sorties fonctionnelles détectés peuvent offrir des personnes atteintes de lésions médullaires, infirmité motrice cérébrale, sclérose latérale amyotrophique (SLA) ou d’autres conditions de limitation de mouvement le contrôle d’un ordinateur curseur2,3 ou robotique bras de4,5,

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Protocole

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Toutes les procédures et les pratiques de protection des animaux ont été approuvés par et effectués conformément à la Louis Stokes Cleveland Department of Veterans affaires médicales Centre institutionnel Animal Care et comités de l’utilisation.

Remarque : Pour renseigner les chercheurs sur la décision quant à l’utilisation d’un modèle de blessure de coup de poignard sous forme de contrôle, il est recommandé d’examiner le travail accompli par Potter et al. 21.

1. la microélectrode Implantation chirurgicale

  1. Préparation pré-opératoire animaux
    1. An....

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Résultats

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En utilisant les méthodes présentées ici, une chirurgie d’implantation microélectrode dans le cortex de moteur est complété suivant procédures établies39,40,41,42, suivie d’essais de plein champ grille pour évaluer la fonction motrice brute et l’échelle et la poignée de force des tests pour évaluer la motricité fine fonction27. Tests de l.......

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Discussion

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Le protocole décrit ici a été utilisé pour mesurer les déficits de motricité globale et fine dans un modèle de rongeur crânien efficacement et de façon reproductible. De plus, il permet la corrélation des fine comportement moteur aux résultats histologiques après une implantation microélectrode dans le cortex moteur. Les méthodes sont faciles à suivre, peu coûteux à mettre en place et peuvent être modifiés pour s’adapter à des besoins individuels du chercheur. En outre, les essais de comportement ne provoquent pas grand .......

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

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Cette étude a été financée en partie par la médaille du mérite examen #B1495-R (Capadona) et la présidentielle Early Career Award pour scientifiques et ingénieurs (PECASE, Capadona) depuis le département d’Etats-Unis (US) d’anciens combattants affaires réhabilitation recherche et Service du développement. En outre, ce travail a été soutenu en partie par le Bureau de l’Assistant Secretary of Defense for Health Affairs, grâce au programme recherche médicale revue de pairs sous sentence n° W81XWH-15-1-0608. Le contenu ne représente pas les vues du ministère américain des anciens combattants ou le gouvernement des États-Unis. Les auteurs aimeraient remercier Dr Hiroyuki A....

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Rats Sprague Dawley, mâles, 201-225gCharles RiverCD
Vetequip901812
Coupe-bordures électriquesWahl9918-6171
Cadre stéréotaxiqueDavid Kopf Instruments1760
Gaymar coussin d’eau chauffé et pompeBraintree Scientific Inc  ; TP-700
Adhésif tissulaire Vetbond3M07-805-5031
Foret dentairePearson DentalO60-0045
Dura pickFine Science Tools10064-14
Microélectrode à tige en siliconeFabriqué en interne au Cleveland VA Medical CenterN/A
KwikCast élastomère de siliconeWorld Precision InstrumentsKWIK-CAST
Ciment dentaire Teets  ;A-M Systems525000
Webcam HD Pro c920Logitec960-000764
AppareilHarvard565084
Minitab 17 logiciel statistiqueMinitab Inc
Test de grille en champ ouvertRéalisé en interne chez Case Western Reserve UniversityN/A
Test d’échelleRéalisé en interne chez Case Western Reserve UniversityN/A
Anticorps IgG anti rat de lapinBio-Rad618501
Système d’anesthésie Compac5

Références

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Donoghue, J. P. Bridging the brain to the world: a perspective on neural interface systems. Neuron. 60 (3), 511-521 (2008).
  2. McFarland, D. J., Sarnacki, W. A., Wolpaw, J. R. Electroencephalographic (EEG) control of three-dimensional movement. Journal o....

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Mots-clés

Implantation dans le cortex moteurTest de grille en champ libreTest de travers e d chelleTest de force de pr hensionvaluation motrice comportementaleChirurgie st r otaxiqueCorr lation histologiquePerm abilit de la barri re h mato enc phaliqueFonction motrice fine

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