Tension de polarisation, voltampérométrie cyclique, et la spectroscopie d'impédance électrique pour des interfaces neuronales

L'objectif général de cette procédure est de surveiller la qualité de l'interface électrode-tissu des systèmes prothétiques implantés d'enregistrement neural, ainsi que d'améliorer la qualité des enregistrements et le fonctionnement à long terme. Cela est réalisé en collectant d'abord quotidiennement des données de spectroscopie d'impédance électrochimique et d'enregistrement neural. Des données de télémétrie de voltammétrie cyclique, ou données CV, sont recueillies afin d'obtenir davantage de détails sur la qualité des interfaces électrode-tissu qui ne présentent aucune activité neuronale et affichent une impédance élevée.

Ensuite, une tension corrective de 1,5 volt est appliquée pendant quatre secondes. Cela est suivi par une poursuite de la collecte de données et des polarisations supplémentaires si nécessaire. En fin de compte, une impédance plus faible ainsi qu'une amélioration ou une restauration de l'activité neuronale enregistrée sont possibles grâce à ces méthodes.

L'avantage principal de cette technique par rapport aux méthodes existantes, telles que la délivrance de médicaments ou la modification de services, est que la polarisation en tension peut avoir un effet robuste sur l'amélioration de la fonctionnalité et des performances des systèmes prothétiques d'enregistrement neural, et ce pendant des dizaines à des centaines de jours après l'implantation. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine du génie neural, telles que la manière d'améliorer la durée de fonctionnement utile des systèmes d'électrodes implantables. Les implications de cette technique s'étendent vers le traitement ou le diagnostic d'une multitude de déficits neurologiques.

Ceci est important car la prévalence et les options de traitement de ces déficits augmentent sur le laboratoire automatisé meth. PG stat adapté avec FA deux et modules complémentaires channel mucks. Construisez un adaptateur de plateau crânien pour relier les modules complémentaires channel mucks au plateau crânien.

Connectez maintenant les électrodes de travail et de détection au module d'ajout de canal. Ensuite, reliez les électrodes de référence et contre-électrode fixées au sujet animal à la partie de l'adaptateur de tête reliée au trajet de retour du courant. Lancez le logiciel d'analyse de réponse en fréquence et vérifiez que le fichier de procédure est configuré pour tester deux formes d'onde multisinus, chacune composée simultanément de 15 signaux allant de 10 hertz à 30 kilohertz.

En outre, vérifiez que la tension appliquée est de 25 millivolts ou moins. Ouvrez maintenant le fichier de projet et modifiez-le. Le projet utilise le fichier de procédure qui parcourt chaque canal et enregistre le résultat.

Connecter le sujet animal à un stade de tête passif ne comportant pas d'amplification. Les stades de tête actifs ne transmettront pas les signaux d'entrée. Exécuter le fichier de projet en fonction des paramètres.

Les enregistrements provenant de chaque canal prennent entre 10 secondes et quelques minutes. Affichez maintenant le résultat et interprétez-le. Importez les fichiers texte de sortie dans MATLAB et générez un diagramme de Nyquist ou de Bode.

Les décalages de phase dépendant de la fréquence indiquent une réponse tissulaire. Lancez le logiciel du système d'électrochimie polyvalent. Vérifiez que les paramètres du fichier de procédure sont réglés pour balayer la tension à 50 millivolts par seconde et se situent dans les limites de l'électrolyse.

Effectuez au moins trois balayages pour que le système atteigne l'équilibre et enregistrez les résultats du dernier balayage. La vitesse de balayage peut être augmentée jusqu'à un volt par seconde afin de réduire la durée de mesure. Toutefois, la forme de la courbe courant-tension risque de changer si la vitesse de balayage est plus rapide que les réactions de transfert de charge se produisant à l'interface électrode-tissu.

Ensuite, ouvrez et modifiez le fichier de projet. Le projet utilise le fichier de procédure qui parcourt chaque canal et enregistre les résultats. Connectez le sujet animal à un stade crânien passif et exécutez le fichier de projet à un volt par seconde.

Le prélèvement dure 10 secondes par canal tout en utilisant une vitesse de balayage de 50 millivolts par seconde. Dure environ trois minutes par canal. Enfin, affichez et interprétez les résultats.

Transmettez les fichiers texte de sortie à MATLAB et tracez la relation courant-tension (IV). La capacité de transport de charge est quantifiée en intégrant la surface du courant du cathéter dans le CV E. La décision la plus critique de ce protocole consiste à déterminer le moment où appliquer une tension de polarisation. Ceci est rendu possible grâce aux données cycliques de télémétrie et d'enregistrement d'impédance.

Démarrez le logiciel de système électrochimique polyvalent et vérifiez que le fichier de procédure est configuré pour utiliser la méthode d'étapes et de balayages. Appliquez une tension de 1,5 volt pendant des durées de quatre secondes. Ensuite, ouvrez et modifiez le fichier de projet, qui utilise le fichier de procédure pour parcourir chaque canal et enregistrer le résultat.

Connecter le sujet animal à un stade crânien passif et exécuter les enregistrements du fichier projet à partir de chaque canal. Prendre environ 10 secondes, puis collecter les données d’EIS, de CV et les enregistrements, et interpréter les résultats dans un flux de travail typique. Les enregistrements et l’EIS sont collectés quotidiennement ou hebdomadairement sur tous les canaux, tandis que la CV et la régénération peuvent être utilisées.

Si l'activité de décharge n'est plus détectable, les variations de l'ISE évoluent sur une période de jours à semaines après l'implantation d'une électrode. Les données bleues ont été recueillies immédiatement après l'implantation et les données vertes quatre mois plus tard. Lorsque les données d'ISE sont représentées sous forme de diagramme de Nyquist, un demi-cercle à hautes fréquences proche de l'origine indique la réponse tissulaire au site de l'électrode.

L'analyse CV produit une courbe courant-tension qui présente une certaine hystérésis. La statistique CV la plus pertinente est la capacité de transport de charge, correspondant à la surface située à l'intérieur de la courbe IV normalisée par la surface du site de l'électrode. Les électrodes ayant une grande capacité de charge sont préférées pour la microstimulation.

Pendant la régénération, une impulsion de tension est appliquée. Cela entraîne généralement une augmentation de la capacité de charge et une diminution des impédances ; les pics peuvent également être restaurés dans les canaux qui en présentaient précédemment. Bien que la régénération n'ait qu'un effet à court terme sur l'impédance et le rapport signal sur bruit, cette technique peut être appliquée quotidiennement.

Dans les données recueillies quotidiennement auprès d'un cobaye porteur d'un réseau à 16 canaux, le rajeunissement a eu un effet marqué sur la réduction du module d'impédance à un kilohertz, d'un ordre de grandeur après chaque application. En raison de la récupération des signaux et de la diminution de l'impédance, le rapport signal sur bruit (SNR) a augmenté après chaque séance de rajeunissement. En fin de compte, tous les signaux ont été perdus 160 jours après l'implantation, et le rajeunissement n'a plus été efficace.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en environ une heure. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de s'assurer que les connexions appropriées sont effectuées et que les résultats de la spectroscopie d'impédance indiquent une réponse tissulaire significative avant les traitements bioélectriques par tension.