Implantation chronique d’ensemble-corticale Electrocorticographic tableau dans l’ouistiti commun
1 février 2019
Nous avons développé une gamme d’electrocorticographic ensemble-corticale pour l’ouistiti commun qui couvre sans interruption presque totalité de la surface latérale du cortex, du pôle occipital pour le temporel et poteaux frontaux. Ce protocole décrit une procédure d’implantation chronique du tableau dans l’espace péridural de cerveau ouistiti.
Ce protocole démontre l’implantation d’un tableau électrocorticographique sur le cortex d’un primate non humain. Faire la lumière sur le traitement de l’information à grande échelle dans les neurosciences de décalage primate. Le principal avantage de cette technique est qu’elle offre une occasion de surveiller l’activité corticale à grande échelle avec une résolution temporelle spatiale élevée.
Commencez par faire une incision cutanée de quatre centimètres à travers la ligne médiane du cuir chevelu. Utilisez un curet pour détacher le muscle temporal du crâne jusqu’à ce que toute la zone chirurgicale soit exposée. Et effacer les tissus de la surface du crâne.
Arrêtez complètement le saignement avec de l’hémostase sous pression ou de la cire osseuse si nécessaire. Envelopper le bord de la peau et les muscles avec de la gaze humidifié. Et placez le bord frontal du tableau sur le bord du pôle frontal.
Utilisez un crayon pour marquer la zone de la craniotomie prévue, des fentes et des trous sur le crâne. Et placez le microscope disséquant au-dessus de la zone chirurgicale. Percer la craniotomie le long de la marque un.
Pendant le forage, soufflez l’air au bord de la coupe pour maintenir une vue claire pour le chirurgien, coupant l’os tout autour de la marque deux car la pièce d’os sera toujours attachée au dura au centre. Lentement et soigneusement, soulevez la pièce d’un bord. Et peler la dura avec une spatule.
Retirez les extrémités osseuses de la pièce osseuse et gardez l’os enveloppé dans de la gaze humidifié jusqu’à ce qu’il soit retourné au crâne à la fin de l’intervention. Percer aux marques trois et quatre pour permettre l’insertion d’électrodes dans les zones orbitales, frontales et occipitales, respectivement. Percez les fentes sur la marque cinq pour permettre la confirmation si le tableau est correctement inséré.
La dura sera maintenant exposée. Lavez la zone avec de la solution saline et arrêtez de saigner avec de l’hémostase de pression et une éponge de gélatine si nécessaire. Nettoyez le bord de la craniotomie ouverte si nécessaire et faites la marque six fentes dans lesquelles les électrodes de référence seront placées.
En insérant une spatule sous le crâne pour protéger la matière dura, utilisez une vis d’un millimètre pour percer des trous de vis à quatre points autour de chaque tige du connecteur. Et installer des vis de pointe comme ancrages pour fixer le connecteur au crâne. Ensuite, à l’aide de forceps à tête plate pour tenir le tableau, insérez le tableau électrocardiographique dans l’espace péridural.
Placez les électrodes de référence dans l’espace péridural. Appliquez ensuite l’acrylique dentaire à la référence. Placez les électrodes au sol sur la surface crânienne.
Appliquez ensuite l’acrylique dentaire sur l’électrode moulue. Remettre le morceau d’os en place, et appliquer l’acrylique dentaire sur les vis pour fixer le connecteur et le poteau de tête au crâne. Ensuite, utilisez une suture en nylon 6 O pour fermer la peau au front et à l’arrière de l’extrémité.
Et utilisez des fermetures de peau pour fixer la peau sur les côtés du connecteur. Ici, des exemples de potentiels auditifs évoqués de plusieurs zones auditives dans un marmoset éveillé sont montrés. Lors de l’exposition à des tons purs randomisés avec 20 types de fréquence, différentes formes d’ondes peuvent être observées à partir de zones auditives inférieures et supérieures, ce qui indique que la résolution spatiale du tableau électrocardiographique peut capturer différents traitements de l’information dans différentes zones corticales.
Option peut être viralement transduced dans le cerveau marmoset parce que l’implantation électrique pour permettre la stimulation photo chronique à long terme et la surveillance simultanée des réponses corticales.
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Aperçu
Cette étude présente un protocole pour l'implantation d'un réseau électrocorticographique couvrant tout le cortex chez le marmouset commun. Cet implantation chronique permet une surveillance continue de l'activité corticale dans diverses régions, offrant des aperçus sur le traitement de l'information à grande échelle en neurosciences primates.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Électrophysiologie
- Neurotechnologie
Contexte
- L'étude utilise un modèle de primate non humain, le marmouset commun.
- Le réseau électrocorticographique couvre presque toute la surface latérale du cortex.
- Cette méthode permet une surveillance corticale à haute résolution spatiale et temporelle.
- L'implantation dans différentes régions cérébrales soutient l'évaluation fonctionnelle du traitement auditif.
Objectif de l'étude
- Développer un protocole pour l'implantation chronique d'un réseau électrocorticographique.
- Permettre la surveillance continue de l'activité corticale chez le marmouset.
- Obtenir des informations sur le traitement de l'information dans différentes régions corticales.
Méthodes utilisées
- La plateforme principale utilisée est un implant en réseau électrocorticographique.
- Le modèle biologique implique le marmouset commun, en ciblant les régions auditives.
- Les étapes comprennent une incision cutanée, une craniotomie et un positionnement soigneux des électrodes.
- Un lavage au sérum physiologique et une hémostase par pression sont appliqués tout au long de l'intervention.
- La technique permet une surveillance à long terme et une photostimulation des réponses corticales.
Résultats principaux
- Différentes formes d'onde ont été enregistrées à partir de plusieurs zones auditives lors de l'exposition au son.
- Le réseau électrocorticographique a efficacement capté un traitement spatialement distinct dans le cortex.
- Cette méthode pourrait permettre une photo-stimulation chronique tout en surveillant les réponses.
- Des informations sur le traitement auditif et l'excitabilité corticale ont été observées.
Conclusions
- L'étude démontre une méthode d'implantation chronique d'un réseau électrocorticographique.
- Cette technique permet une évaluation complète des mécanismes neuronaux et de la plasticité.
- Elle contribue à la compréhension de l'activité corticale liée au traitement auditif et à des applications potentielles en neurotechnologie.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
Ce protocole permet une surveillance électrophysiologique à haute résolution de tout le cortex chez un modèle de primate non humain à visée translationnelle, soutenant la validation des cibles et la réduction des risques mécanistiques dans la découverte de médicaments en neurosciences. En capturant les dynamiques corticales à grande échelle avec une résolution spatiale de l'ordre du millimètre et une résolution temporelle submilliseconde, il offre une confiance prédictive pour évaluer les effets des composés sur le fonctionnement des circuits neuronaux. Cette approche fait le lien entre les phases de découverte et préclinique en proposant un système pertinent pour la maladie afin d'évaluer l'engagement cortical et les biomarqueurs au niveau du réseau.
Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet l'interrogation d'hypothèses thérapeutiques grâce à la mesure directe de l'activité des réseaux corticaux dans les régions frontales, pariétales et temporelles.
- Valeur opérationnelle : Facilite la détection biologique des risques en validant l'engagement de la cible dans un cerveau lissencéphale présentant une organisation homologue à celle de l'humain.
Développement de criblages et de tests
- Valeur scientifique : Prépare des systèmes corticaux validés pour la standardisation d'essais en aval en établissant des relevés électrophysiologiques chroniques stables.
- Valeur opérationnelle : Facilite la reproductibilité et la montée en échelle des essais grâce à la fixation d'une matrice épidurale et à la stabilité à long terme du signal.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur scientifique : Fournit un alignement sur un système pertinent pour la maladie en permettant la surveillance des potentiels évoqués auditifs et le traitement cortical de l'information.
- Valeur opérationnelle : Garantit une continuité translationnelle depuis la découverte jusqu'à l'implantation chronique, soutenant l'évaluation longitudinale de la plasticité neuronale et de la réponse aux médicaments.
Intégration du pipeline et du flux de travail
La méthode s'intègre à la continuité de la découverte en permettant la vérification d'hypothèses en biologie précoce, la préparation de tests en criblage et des analyses neurophysiologiques quantitatives pour l'engagement de la cible.
- Biologie de la découverte : Facilite l'élucidation des voies biologiques et la réduction des risques biologiques grâce à la cartographie complète des potentiels électriques corticaux.
- Écrantage : Assure la préparation des tests par l'implantation chronique et l'enregistrement stable de signaux de référence dans différentes régions corticales.
- Analytique : Produit des mesures quantitatives de variables dépendantes, telles que les amplitudes et les latences des potentiels évoqués, permettant des comparaisons entre différentes conditions.
- Recherche translationnelle : Établit un lien avec la continuité préclinique en modélisant une organisation corticale similaire à celle de l'humain et en permettant des paradigmes de stimulation chronique.
- Réutilisation institutionnelle : Positionne le réseau comme une plateforme réutilisable pour des sessions répétées, réduisant la variabilité interindividuelle et augmentant le débit expérimental.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Confiance prédictive dans la validation des cibles grâce à une surveillance corticale à haute résolution spatiotemporelle.
- Valeur opérationnelle : Normalisation et reproductibilité par fixation épidurale et procédure chirurgicale constante.
- Valeur stratégique : Amélioration des décisions d'aller/arrêt en réduisant l'ambiguïté mécanistique des effets corticaux des médicaments.
- Impact sur le portefeuille : Priorisation ajustée au risque grâce à des biomarqueurs objectifs d'activité neuronale.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en neurochirurgie, en électrophysiologie et en manipulation de primates.
- Dépend d'outils microchirurgicaux, de forets, de sutures et d'adhésifs biocompatibles tels que l'acrylique dentaire.
- Exige une standardisation entre équipes pour le positionnement des électrodes, ainsi que pour les protocoles de référence et de mise à la terre.
- Implique des adaptations selon les cibles corticales et les paradigmes de stimulation.
- Est limité par l'invasivité chirurgicale et la gestion de la réponse tissulaire postopératoire en cas d'utilisation chronique.
