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Plusieurs méthodes sont actuellement disponibles pour effectuer l'administration simultanée de médicaments et l'électrophysiologie. Notre système est destiné à avoir la flexibilité d'être utilisé pour les enregistrements indépendamment ou en combinaison avec l'injection de drogues, et d'avoir la capacité de placer précisément toute sonde expérimentale fragile, comme un nanocapteur ou un microélectrode, à l'abri de tout dommage, par le dura mater et le tissu neural. Le système permet un contrôle précis des volumes d'infusion de médicaments à l'œil nu (17 nL de précision montrée dans des études antérieures dans notre laboratoire3).
Il existe des systèmes plus spécialisés pour l'injection de pression avec des diamètres plus petits12. Ces systèmes permettent de multiples sites d'enregistrement, mais la configuration complexe des logiciels et du matériel nécessaires au contrôle du système entraîne des coûts plus élevés pour chacun des composants, et a moins de flexibilité pour interagir avec des sondes expérimentales qui ne sont pas encore commercialisées à grande échelle. De plus, notre injection n'a pas besoin d'implant chronique et offre une grande flexibilité : compatible avec des biocapteurs pour mesurer les signaux chimiques et électrophysiologiques, et capable d'infuser des médicaments aussi, avec le potentiel de mesurer l'effet des perfusions localisées de médicaments sur ces réponses.
La conception permet à la sonde expérimentale d'être saillante après la pénétration de dura afin d'éviter des dommages à la structure de la sonde. Cette fonctionnalité permet à la multifonctionnalité de l'appareil, de pénétrer la dura sans risquer d'endommager toute sonde expérimentale telle que nanomètres à l'échelle nanométriquenanocapteurs 10. Cependant, il y a une limitation de la longueur qui peut être dépassée, limitée par le nombre de virages de la ferrule, limité à 1 mm pour les ferrules standard. Il y a des dommages aux tissus minimes dus au petit diamètre de la canule (228 m).
Dans l'expérience que nous avons montrée, le système a été employé pour exécuter la livraison commandée du muscimol pour l'inactivation réversible de FEF, simultanément avec la stimulation électrique ou l'enregistrement extracellulaire (neurone simple, potentiel local de champ) utilisant un microélectrode. Cette expérience dans FEF exige la microstimulation du FEF pour confirmer des vecteurs de saccade avant l'inactivation, et le médicament a été infusé pour étudier la mémoire de travail pendant l'inactivation réversible de FEF. Il est peu probable qu'un enregistrement du même neurone isolé unique puisse être maintenu avant et après l'injection de drogue ; cependant, nous avons été en mesure d'enregistrer les potentiels locaux sur le terrain avant et après l'infusion. Ici, nous montrons une expérience combinant injection, enregistrement et stimulation électrique.
Une fois qu'elle est mise en place, la méthode est très fiable et robuste. Cependant, en raison de la précipitation de petites molécules (p. ex. sel) dans le petit tube et les ports, un rinçage complet est nécessaire après chaque expérience afin de garder la microfluidique exempte d'obstructions et de fuites. En raison de la simplicité de l'ensemble du circuit, chaque composant peut être remplacé indépendamment pour un dépannage facile.
Bien que la méthode ait été démontrée dans la zone feF chez un primate non humain, le principe peut être appliqué à n'importe quelle autre zone du cerveau où une certaine combinaison de stimulation électrique, d'enregistrement et d'injection de drogue sont désirées, chez des espèces de taille de rongeur ou plus grandes.