Implantation d’un réseau d’électrocorticographie molle sous-durale (ECoG) et enregistrement cortical à long terme chez les miniporcs

Ce modèle peut devenir une norme pour la validation de l’innocuité et de l’efficacité des dispositifs corticaux chroniques en termes de biocompatibilité, de résolution et de qualité du signal. Notre procédure décrit une méthode reproductible et évolutive pour effectuer un suivi à long terme de la sécurité et de l’efficacité des dispositifs. Cela inclut la surveillance neuronale au fil du temps, ainsi que l’imagerie in vivo et ex vivo.

Notre méthode aidera au développement de la neuroprothèse corticale sensorielle et motrice. C’est un outil pour comprendre l’activité des réseaux corticaux à grande échelle. Cette méthode peut être utilisée en neurosciences fondamentales pour étudier la connectivité fonctionnelle sur différentes zones corticales.

Peut également être appliqué à d’autres modèles d’animaux de grande taille. L’approche chirurgicale nécessite un peu de pratique, qui peut être acquise sur des cadavres ou des expériences aiguës d’abord. Les mesures devraient alors être assez simples.

Pour commencer, incisez la peau de l’animal anesthésié avec un couteau scalpel le long de la ligne médiane. Séparez le muscle et le périoste de l’os à l’aide d’une râpe et placez des écarteurs pour un accès optimal. Pour effectuer la craniotomie, percez le contour à l’aide d’une perceuse à os munie d’une mèche à couper ronde, en tenant compte de l’épaisseur du crâne telle que mesurée sur la radiographie.

Irriguez l’emplacement de forage avec une solution saline pour éviter la surchauffe de l’os. Percez soigneusement le contour de manière homogène jusqu’à ce qu’il atteigne la dure-mère. À la première percée, terminez de percer le contour jusqu’à ce qu’il soit suffisamment aminci pour presque percer.

Ensuite, utilisez une spatule plate pour détacher le lambeau osseux en un seul morceau en utilisant le bord de la craniotomie comme levier. Pour effectuer la durotomie, à l’aide de l’aiguille d’un kit de suture de six oh, percez et soulevez soigneusement la dure-mère à l’extrémité antérieure ou postérieure de la craniotomie, à mi-chemin entre le côté médial et latéral, et créez le début d’une incision avec le couteau à couteau. Puis à l’aide d’une petite spatule plate insérée dans l’espace sous-dural, agissant comme une base de coupe pour protéger le cortex.

Créez une fente antéropostérieure dans la dure-mère en avançant simultanément avec les deux outils. Assurez-vous que la fente est légèrement plus grande que la largeur de l’implant. Placez l’implant au-dessus de la fente de la dure-mère et, à l’aide d’une petite pince, insérez le dispositif de manière sous-durale en le faisant glisser séquentiellement sur chaque bord.

Tenez soigneusement l’extrémité du piédestal de l’appareil et avancez avec l’implant afin de ne pas créer de tension gênant l’insertion. Arrêtez l’insertion lorsque le bord du connecteur est situé au-dessus de la fente. Pour maintenir l’implant en place, placez un bridge en titane sur le câble après le bord de la craniotomie ou dans les ailes d’ancrage, et fixez-le avec une ou deux vis en titane à l’aide du tournevis approprié.

Ensuite, suturez soigneusement la dure-mère autour du câble de l’implant. À l’aide d’une suture résorbable de trois oh et d’un petit porte-aiguille, rapprochez les deux bords de la dure-mère autant que possible sans déchirer la fine membrane avec le fil de suture. Pour effectuer la mise en place du lambeau osseux, fixez un pont en titane sur la partie antérieure et postérieure de chaque lambeau osseux à l’aide d’une vis en titane.

Vissez l’extrémité des bridges en titane sur le crâne. Ensuite, planifiez l’orientation du repose-pieds pour vous assurer que toutes les jambes peuvent être vissées dans le crâne. Fixez ensuite le repose-pieds en vissant les vis en titane du repose-pieds jusqu’à ce qu’il soit fermement en place.

Vissez ensuite le piédestal sur le repose-pieds. Créez des sutures sous-cutanées avec un fil de suture non résorbable de quatre oh avec des sutures espacées de trois millimètres. Commencez par vous éloigner du piédestal, en vous déplaçant vers lui des deux côtés de l’incision.

Ensuite, fermez la couche dermique en suturant la peau à l’aide d’un fil de suture non résorbable de six oh. Avec des sutures espacées de cinq millimètres. Commencez par vous éloigner du piédestal, en vous déplaçant vers lui des deux côtés de l’incision.

Prenez soin d’obtenir une bonne apposition tissulaire entre les deux lambeaux de peau et près du bord du piédestal pour éviter un vide. Après avoir branché la scène sans fil sur l’animal, obtenue en tenant l’animal ou en le distrayant en le nourrissant avec des friandises, enregistrez les signaux cérébraux éveillés. Assurez-vous de placer l’antenne de l’amplificateur et les haut-parleurs externes près de la cage du racleur pendant l’enregistrement des signaux.

L’activité de base sans stimuli sonores et potentiels évoqués auditifs en réponse à une stimulation en rafale de 800 hertz peut être cartographiée sur le réseau d’électrodes. Le potentiel évoqué auditif dans un seul canal d’électrode est affiché au fil du temps avec des flèches marquant la réponse activée et l’activité de base est affichée à titre de comparaison. L’imagerie in vivo a été réalisée en peropératoire et en postopératoire pour évaluer l’état du cerveau et le positionnement de l’implant.

Mise en place de l’implant vérifiée par rayons X du plan peropératoire, et pas de pliage comme observé par la mise en place du marqueur radio-opaque. La surface du cerveau est intacte comme on peut l’observer sur l’IRM postopératoire. Dans l’ensemble, avec ce système d’implant et de piédestal, l’imagerie du cerveau entier est possible au cours de la période d’implantation pour voir les structures anatomiques ou la présence de liquide et de sang autour de l’implant.

De plus, les électrodes cliniques sont utilisées comme comparateurs dans cette étude, mais ne peuvent pas être imagées à l’IRM en raison de problèmes de chauffage et de sécurité et nécessitent des tomodensitogrammes. Le pipeline présenté permet d’extraire et de sectionner le cerveau entier pour imager des hémisphères entiers. L’imagerie de l’ensemble de la section tissulaire a montré une couche neuronale claire.

Les cellules sont clairement définies sur l’imagerie confocale à 20x et permettent d’étudier finement les marqueurs inflammatoires. La caractérisation électrochimique des dispositifs a été utilisée pour extraire le module d’impédance et la phase in vitro, qui ont été suivis dans le temps à un kilohertz pendant les six mois d’implantation. Il est crucial de choisir soigneusement l’âge et la taille de l’animal pour éviter d’ouvrir les sinus pendant la chirurgie.

Cela compromettrait l’expérience chronique. Il est important d’éviter les saignements lors de l’accès à la dure-mère ou de l’insertion des implants. Cela évitera d’autres complications et une réponse inflammatoire.

Une fois que ce modèle est en place, il peut être utilisé pour effectuer une électrophysiologie du comportement libre chez les mini-porcs et enregistrer l’activité des zones corticales d’intérêt. Cette méthode peut être appliquée à la collecte de données de biosécurité pour la soumission d’un essai clinique lors du développement de nouvelles neuroprothèses qui seront transposées à l’homme.