Fabrication de l’interface nerveuse périphérique régénératrice composite (C-RPNI) chez le rat adulte

Le manuscrit suivant décrit une nouvelle méthode pour développer un système biologique de rétroaction neuronale en boucle fermée appelé interface nerveuse périphérique régénérative composite (C-RPNI). Cette construction a la capacité d’intégrer avec les nerfs périphériques pour amplifier les signaux moteurs efferent tout en fournissant simultanément une rétroaction sensorielle afférente.

Notre protocole est significatif en ce qu’il permet l’amplification simultanée de signal de nerf moteur parallèlement à la fourniture de la stimulation sensorielle afferent de nerf par l’utilisation d’une interface périphérique biologique de nerf. Cette technique peut fournir un dispositif prothétique de vie pour ceux avec des amputations car le C-RPNI permet le contrôle simultané de moteur et la rétroaction sensorielle dans la même interface périphérique de nerf. Beaucoup de ceux qui vivent avec des amputations abandonnent les dispositifs neuroprothésiques avancés parce que les dispositifs manquent de contrôle intuitif et de rétroaction sensorielle significative.

Cette technique fournit à la fois et peut prévenir l’abandon des prothèses. Cette technique pourrait être appliquée aux personnes ayant des membres faibles ou absents ou des déficits sensoriels fournissant un aperçu plus complet des systèmes de rétroaction qui fournissent un contrôle précis et intuitif des extrémités. Effectuer une chirurgie sur les nerfs périphériques est difficile car il ya peu de marge d’erreur.

L’utilisation d’instruments de haute qualité et la pratique sont souvent les meilleurs moyens d’assurer le succès. Les techniques chirurgicales sont incroyablement difficiles à transmettre et à apprendre d’un format littéraire. L’observation de chaque étape impliquée dans la fabrication de la construction est essentielle à la maîtrise de la méthode.

Pour préparer une greffe de peau, après avoir confirmé un manque de réponse à la pincement des pieds, appliquer de l’onguent sur les yeux du rat anesthésié. À l’aide de tondeuses, raser toute la limite inférieure de l’arrière, la région de la cheville et les côtés de la patte. Désinfectez l’apolimb postérieur sélectionné dans la surface plantaire de la patte avec une solution séquentielle alcool-iodopovidone et nettoyez l’alcool.

À l’aide d’une perceuse à grande vitesse à micro moteur portable avec une pierre ronde amovible de polissage du grain fin, enduite la surface plantaire de la patte pour enlever l’épiderme à une vitesse de 4000 révolutions par minute en appliquant des gouttes de solution saline afin de ne pas brûler la peau. Le derme sous-jacent aura une apparence brillante avec des saignements précis. Appliquer un garrot sur l’extrémité inférieure pour ralentir le flux sanguin et utiliser un scalpel numéro 15 pour enlever brusquement la peau plantaire.

Placez la peau dans une gaze humide saline pour prévenir la dessiccation et appliquez une enveloppe de gaze sur le pied qui saigne pour ralentir l’hémorragie. Placez la peau sous un microscope disséquant et utilisez des microscisseurs pour enlever tout tissu tendineux et conjonctif de la couche profonde de la greffe de peau. La greffe cutanée éclaircie doit être légèrement opaque, ne contenir que du derme et mesurer environ 0,5 par un centimètre de taille.

Placez ensuite le tissu dans un nouveau morceau de gaze hydratée saline jusqu’à la fabrication de la construction. Pour préparer une greffe musculaire, utilisez un scalpel numéro 15 pour faire une incision longitudinale le long de l’aspect antérieur de la limite inférieure de l’arrière juste au-dessus de la cheville à juste en dessous du genou. Disséquer à travers le tissu sous-cutané pour exposer la musculature sous-jacente.

À l’aspect distal de l’incision, exposez les insertions tendineuses de la musculature inférieure de membre. L’antérieur tibialis est généralement le plus grand et le plus antérieur des muscles. Juste en dessous et postérieur à ce muscle se trouve l’extenseur digitorum longus.

Pour isoler le tendon de digitorum longus distal d’extenseur des autres tendons dans la région, insérez les deux dents d’un forceps sous le tendon et ouvrez les forceps pour exsert la pression vers le haut pour causer l’excursion de tendon. La manipulation du tendon devrait provoquer l’extension simultanée de tous les ateils. Utilisez des ciseaux d’iris pointus pour effectuer une ténotomie distale et utilisez des tenomoties pour séparer émoussées le muscle du tissu environnant travaillant proximalement pour trouver l’origine tendineuse.

Une fois que le tendon proximal peut être visualisé, utilisez les ciseaux d’iris pour effectuer une deuxième ténotomie et placer la greffe musculaire dans une gaze hydratée saline. Pour l’isolement et la préparation du nerf périoneal commun, rasez une cuisse et désinfectez la peau exposée avec un nettoyage séquentiel d’alcool-betadine-alcool. Placez le rat anesthésié sur un coussin chauffant sous un microscope chirurgical et marquez l’incision de l’encoche sciatique à la partie inférieure du genou inférieure et inclinée loin du fémur.

Ensuite, utilisez un scalpel numéro 15 pour faire une incision le long de la marque à travers le biceps sous-jacent femoris fascia. Disséquer soigneusement à travers le muscle femoris biceps à l’espace sous-jacent au biceps femoris. Après l’identification du nerf périnéal commun, utilisez des forceps et des microscisseurs à pointe fine micro pour isoler soigneusement le nerf périnéal commun des autres branches sciatiques.

Enlevez tout tissu conjonctif persistant de façon distally et au point où le nerf traverse la surface du genou, transect brusquement le nerf avec une paire de microscisseurs. Puis libérez soigneusement tout tissu conjonctif restant du nerf pérional commun et travaillez proximalement pour libérer le nerf à une longueur d’approximativement deux centimètres. Les nerfs sont délicats et les faux pas mineurs peuvent causer des déficits fonctionnels durables.

La pratique fréquente, les instruments chirurgicaux précis et le positionnement et le soutien idéaux de la main sont essentiels à la maîtrise de cette technique. Pour fabriquer la construction C-RPNI, placez la greffe musculaire sous le microscope disséquant et enlevez tout le tissu tendineux central ainsi qu’un petit segment central de l’épimysium laissant les extrémités tendineuses intactes. Utilisation d’un 8-0 suture de nylon et deux points interrompus, fixer l’épineurium de l’extrémité transectée du nerf périnéal commun à la zone de la greffe musculaire dépourvue d’épimysium de chaque côté du nerf.

Sécurisez la greffe musculaire au périoste du fémur avec un seul point interrompu en nylon 6-0 à la fois proximalement et distally avec la jonction musculaire nerveuse face au fémur. Placez un 8-0 point de nylon à la marge centrale inférieure de l’épimysium de greffe de muscle le sécurisant à l’épineurium peroneal commun de nerf de sorte que pour créer le laxisme dans le nerf dans la greffe de muscle. Placez la greffe de peau sur la greffe musculaire de sorte qu’elle couvre complètement le nerf et la majorité du muscle avec la marge profonde du derme reposant sur le muscle.

Couper tout derme qui s’étend au-delà de la bordure du muscle et utiliser 8-0 nylon a interrompu les sutures pour fixer circonférentiellement la greffe de peau à la greffe musculaire. Fermez le biceps femoris fascia sur la construction d’une manière courante avec suture chromique 5-0 et fermer la peau trop avec une suture chromique 4-0 à la mode en cours d’exécution. Ensuite, permutez la zone chirurgicale avec un tampon d’alcool et appliquez de l’onguent antibiotique avant de permettre au rat de récupérer avec des sources de nourriture et d’eau séparées des compagnons de cage avec surveillance jusqu’à ce que la charge complète.

En cas de succès, l’exposition chirurgicale des constructions après trois mois révélera le muscle et la peau re-vascularisés et la compression douce du nerf peroneal commun avec des forceps proximaux à la construction aura comme conséquence la contraction visible de muscle. L’analyse histologique devrait démontrer la peau, le nerf, et le muscle viables. L’immunostaining révélera également la ré-innervation de nerf moteur et sensoriel à leurs jonctions neuromusculaires et organes finaux sensoriels respectivement.

Des essais électrophysiologiques peuvent être effectués sur ces constructions in vivo comme démontré, par exemple trois et neuf mois après la fabrication de C-RPNI. Ici, les potentiels d’action musculaire composé simple et de summation et les signaux d’action sensorielle composée de nerf obtenus pendant l’essai électrophysiologique dans un format graphique sont montrés. Les résultats sous-optimaux à la greffe musculaire sont indiqués par des signaux atténués qui n’ont pas la forme d’onde potentielle d’action musculaire composée caractéristique.

Les résultats sous-optimaux au niveau du composant cutaté impliquent habituellement l’amortissement de la forme d’onde avec le bruit de fond significatif. Des instruments de bonne qualité sont essentiels. Les ciseaux doivent être tranchants et les forceps doivent être finement inclinés pour faciliter une manipulation extrêmement précise des greffes cutanées et des nerfs sans dommage.

Après la fabrication, cette méthode peut être utilisée dans des investigations électrophysiologiques pour caractériser davantage les capacités de signalisation offrant un meilleur aperçu des boucles de rétroaction efferent et afferent. Bien que le C-RPNI permette la rétroaction sensorielle, il n’est pas clair si un système de rétroaction en boucle fermée pour la proprioception peut être établi. Nous abordons actuellement cette question au laboratoire.