מאמר שיטה

מכרסם ההתנהגותי בוחן להערכת תפקודית גירעונות הנגרמת על ידי ההשרשה Microelectrode של קליפת המוח המוטורית עכברוש

DOI:

10.3791/57829

⸱

18 באוגוסט 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Advanced Platform Technology Center, Rehabilitation Research and Development, Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center, 2Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנחנו הראו כי השרשה microelectrode של קליפת המוח המוטורית של חולדות גורמת גירעונות מנוע מידיים וקבועים. השיטות המוצע במסמך זה לרמות ניתוח ההשתלה microelectrode, שלוש פעילויות התנהגותיות מכרסמים התירי פוטנציאל לשינויים בתפקוד המוטורי בסדר או דוחה עקב פגיעה הנגרמת-השרשה קליפת המוח המוטורית.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מכשור רפואי מושתל במוח החזק פוטנציאל עצום. כחלק ממערכת המוח המכונה ממשק (BMI), intracortical microelectrodes להפגין את היכולת להקליט פוטנציאל פעולה מקבוצות בודדים או קטן של נוירונים. אותות שהוקלט כזה בהצלחה שימשו כדי לאפשר למטופלים ממשק עם או לשלוט מחשבים הגפיים רובוטיות, הגפיים משלהם. אולם, מחקרים קודמים שנעשו בבעלי חיים הראו כי ההשתלה microelectrode במוח לא רק פוגעת הרקמה שמסביב אבל יכול גם לגרום גירעונות פונקציונלי. כאן, אנו נדון סדרת מבחנים התנהגותיים לכמת פוטנציאליים ליקויים מוטוריים בעקבות ההשתלה של intracortical microelectrodes לתוך קליפת המוח המוטורית של חולדה. השיטות רשת השדה פתוח, מעבר הסולם של בדיקות חוזק אחיזה מספקים מידע רב ערך לגבי סיבוכים פוטנציאליים הנובע השרשה microelectrode. תוצאות בדיקה התנהגותית נמצאים בקורלציה עם היסטולוגיה קצה, מתן מידע נוסף על תוצאות פתולוגיים ועל ההשפעות של הליך זה על הרקמות הסמוכות.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Intracortical microelectrodes שימשו במקור כדי למפות את המעגלים של המוח, פיתחנו כלי חשוב כדי לאפשר הגילוי של כוונות מוטורית אשר יכול לשמש כדי לייצר תפוקות פונקציונלי1. פלטי פונקציונלי שזוהו יכול להציע אנשים הסובלים פגיעות בעמוד השדרה, שיתוק מוחין, נוירודגנרטיביות (ALS) או תנאים אחרים הגבלת תנועה הפקד של המחשב הסמן2,3 או רובוטית זרוע4,5,6, או לשקם את תפקוד האיבר בעלי מוגבלויות משלהם7. לכן, intracortical microelectrode הטכנולוגיה התפתחה חברה מבטיחה וגדל במהירות שדה8.

בשל ההצלחות ראיתי בשטח, מחקרים קליניים נערכים כדי לשפר ולהבין טוב יותר את האפשרויות של ה-BMI טכנולוגיה5,9,10. על-ידי מימוש הפוטנציאל המלא של תקשורת עם הנוירונים במוח, היישומים שיקום נתפסים בלתי מוגבלות8. למרות שיש הרבה אופטימיות לעתיד של טכנולוגיית intracortical microelectrode, הוא גם ידוע כי microelectrodes בסופו של דבר להיכשל11, כנראה עקב מענה neuroinflammatory חריפה בעקבות ההשתלה. ההשתלה של חומר זר במוח גורמת נזק מיידי הרקמה שמסביב וגורם נזק נוסף נגרם על-ידי התגובה neuroinflammatory משתנה בהתאם למאפיינים של השתל12. בנוסף, שתל במוח עלולה לגרום אפקט microlesion: ירידה בחילוף החומרים של גלוקוז חשבו נגרמת על ידי בצקת חריפה, דימום עקב הכניסה המכשיר13. יתר על כן, את איכות האות ואת אורך הזמן שבו ניתן להקליט אותות שימושי אינם עקביים, ללא קשר15,1614,11,המודל החייתי. מספר מחקרים הוכיחו את הקשר בין neuroinflammation ו microelectrode ביצועים17,18,19. לכן, הקונצנזוס של הקהילה היא כי התגובה דלקתית של הרקמה העצבית המקיף את microelectrodes, לפחות בחלקו, פוגעת אלקטרודה אמינות.

מחקרים רבים בחנו דלקת מקומית11,20,21,22 או חקר שיטות לצמצום הנזק במוח שנגרם על-ידי ההוספה11,23, 24,25, עם מטרה של שיפור הביצועים הקלטה מעל הזמן14,26. בנוסף, אנחנו לאחרונה הראו כי פציעה iatrogenic נגרמת על ידי הכניסה microelectrode של קליפת המוח המוטורית של חולדות גורמת מידיים וקבועים גירעון המנוע בסדר27. לכן, המטרה של הפרוטוקולים המובאת כאן היא לתת חוקרים שיטה כמותית כדי להעריך את הגירעונות מנוע אפשרי עקב טראומה מוחית בעקבות ההשתלה ונוכחות מתמיד של מכשירים intracortical (microelectrodes, במקרה של כתב יד זה). הבדיקות ההתנהגות המתוארים כאן נועדו לבדוק שני ליקויים בתפקוד המוטורי וגסה, ניתן להשתמש במודלים שונים של פגיעה מוחית. שיטות אלה הן פשוט, לשחזור, ניתן ליישם בקלות במודל של מכרסמים. עוד, השיטות המובאות כאן מאפשרים התאמה של התנהגות מוטורית לתוצאות היסטולוגית, יתרון כי עד לאחרונה, המחברים לא ראיתי שפורסם בתחום ה-BMI. לבסוף, כמו שיטות אלה נועדו לבחון המוטורית בסדר28, דוחה המוטורית29ו מתח וחרדה התנהגות29,30, השיטות המובאות כאן ניתן גם ליישם לתוך מגוון הדגמים פגיעת הראש שבו החוקרים רוצה לשלוט החוצה (או) כל גירעונות המוטורית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כל נהלים ושיטות טיפול בבעלי חיים היו שאושרו על-ידי וביצע בהתאם לואי סטוקס קליבלנד המחלקה של ותיקי לענייני מרכז מוסדי חיה טיפול רפואי ושימוש ועדות.

הערה: לחנך חוקרים את ההחלטה אודות השימוש של מודל פציעה דקירה כפקד, מומלץ לסקור את העבודה שנעשתה על ידי פוטר. et al. 21.

1. microelectrode השרשה הליך כירורגי

  1. בפגישת ההכנה בעלי חיים
    1. עזים ומתנגד החיה בתוך תא אינדוקציה באמצעות איזופלוריין (2-4%). תחת הרדמה, לפקח באופן רציף את החיה באמצעות מערכת מדידה חיוני לעקוב אחר קצב הלב ואת תכולת החמצן בדם.
    2. להעביר את החיה קונוס האף כדי להמשיך ההרדמה. Subcutaneously (SQ) להזריק צפלוספורין אנטיביוטיקה, למשל צפאזולין (25 מ"ג/ק"ג), לא סטרואידיות, למשל carprofen (5 מ"ג/ק"ג) כדי למנוע זיהום ולנהל את הכאב, בהתאמה.
    3. בנדיבות להחיל משחה אופטלמולוגיות לעיניים של החיה כדי למנוע ייבוש.
    4. בעזרת קוצץ ציפורניים בעל חיים קטן, חתוך את הציפורניים כדי למנוע את החיה מגרד התפרים במהלך ריפוי הפצע. ודא כי הציפורניים אינם נחתכים קצר מדי, משום שזה יכול לגרום כאב ודימום לבעל החיים.
    5. לגלח את הראש של החיה ביסודיות מאחורי האוזניים כדי בין העיניים באמצעות טרימר של גילוח.
    6. לספק שיכוך כאבים מקומיים של הזרקת SQ נמשך (0.3 מ"ל של 0.125% נמשך מדולל מהפתרון מניות) בחלק העליון של הראש של החיה באזור החתך.
    7. הר החיה על מסגרת stereotaxic, באמצעות האוזן ברים כדי למנוע את הראש זז במהלך הניתוח. מניחים מים במחזור חימום כרית תחת החיה כדי לשמור על הטמפרטורה הפנימית של החיה.
    8. החל תלוי סטרילי, למשל, כמוסד שאושרו על-ידי סטרילי בניילון נצמד, כדי לבודד את השדה הכירורגי.
    9. לשפשף האזור הכירורגי באמצעות פתרון betadine לסירוגין, אלכוהול איזופרופיל scrubs.
    10. לבצע צביטה הבוהן לפי הפרוטוקול מוסדיים כדי להבטיח החיה מתחת למטוס כירורגי.
  2. להתכונן חיה השרשה
    1. ליצור חתך של 1 ב מטה קו האמצע לחשוף את הגולגולת באמצעות אזמל להב מספר 10. בלשון בוטה הסרת קרום העצם באמצעות של המוליך שקצהו כותנה, להפסיק את כל השימוש דימום עם פד גזה. . משכי את הרקמה שמסביב שימוש בקליפים התנין לנקות, מייבשים את הגולגולת עם חמצן.
    2. במקום מספר טיפות של רקמות מבוסס cyanoacrylate דבק על הגולגולת חשוף כדי לשפר את הבטון שיניים מליטה בשלבים מאוחר יותר.
    3. בחצי הכדור שבחרת, לסמן את האזור של קליפת המוח המוטורית המתאימים לתנועת forepaw כ 3 מ מ לרוחב קו האמצע ו- 2 מ מ והשתרשה עמוק בלבה bregma על-ידי יצירת חתך בתוך העצם.
    4. להסיר חלק הגולגולת באמצעות מקדח שיניים קצהו מעוגל 1.75-מ מ, לוקח שיקולים מיוחדים לא לקדוח מהר מדי או יותר מדי עמוק, ותמיכה של יד אחת על המסגרת stereotaxic. התרגיל צריך להיות מוחל על הגולגולת לסירוגין כדי למנוע התחממות יתר31.
    5. משקפים השכבה הקשה של המוח באמצעות איסוף דורא בסדר מכור 45°.
    6. נקה כל דימום באמצעות המוליך שקצהו כותנה תמיסת מלח, מטפל למגע לא ישיר על פני המוח.
  3. החדרת microelectrode בקליפת מנוע
    1. הר בקפידה את microelectrode מעוקר ב מחזיק אוניברסלי על המסגרת stereotaxic, לוקח זהירות לא להקפיץ את הדוקרן של האלקטרודה. ודא כי המחבר ממשק headstage של האלקטרודה מוחזקת בחוזקה על ידי המחזיק.
      הערה: כאן, shank סיליקון פונקציונלי בן שלוש מישיגן בסגנון אלקטרודה מדידה מיקרומטר מיקרומטר x 15 2 מ מ x 123 שימש ומוספים הסכין היה באמצעות מלקחיים משובחים.
    2. באמצעות micromanipulators את המסגרת stereotaxic, הצב בקפידה את קצה האלקטרודה הגולגולת.
    3. והורד בעדינות האלקטרודה כ 2 מ מ לתוך המוח באמצעות micromanipulators כמדריך מדידה (בהתאם הבחירה של אלקטרודה, ההכנסה אוטומטיים במחירים מבוקרים עשוי להידרש.) קח זהירות כדי למנוע כל להערכת גלוי במידת האפשר. לאחר האלקטרודה במקום, בזהירות לשחרר את מחבר ממחזיק אוניברסלי ומשכו את הזרוע ההכנסה.
    4. בזהירות לנקות כל הדימום מ סביב האלקטרודה באמצעות המוליך שקצהו כותנה תמיסת מלח.
    5. לאטום את הניתוח סביב האלקטרודה מושתל באמצעות אלסטומר סיליקון.
    6. לתקן את האלקטרודה לגולגולת באמצעות מלט שיניים.
    7. ברגע הבטון הוא יבש לחלוטין, להפגיש את הקצוות של החתך בחזית וגב headcap מלט בין תפר שאותן סגורות.
  4. טיפול לאחר הניתוח
    1. לאפשר את החיה לשחזר על מים במחזור חימום משטח תוך לעקוב אחר הסימנים החיוניים שלה. הימנעו משימוש מנורות חימום הטמפרטורה של מנורות שקשה יותר לשלוט ואת בעלי החיים עלול להתחמם יותר מדי.
    2. לאחר החיה ער לגמרי, להעביר את החיה כלוב נקי עם גישה נוחה אל מזון ומים.
    3. בימים שלאחר הניתוח 1-3, לספק את החיות עם אנטיביוטיקה צפלוספורין SQ (25 מ"ג/ק"ג), דלקתיות לא סטרואידיות (5 מ"ג/ק"ג) כדי למנוע זיהום ולנהל את הכאב שלהם.
    4. לפקח על החיות מדי יום עבור סימני כאב או אי נוחות, דימום, שינוי משקל או תפר בעיות דרך יום לפחות לאחר הניתוח.

2. בדיקה התנהגותית

  1. כל התנהגות בדיקה, בדיקה החיות 2 x לכל בדיקה בשבוע לפני הניתוח השתלת אלקטרודה לחישוב ציוני הקבלה שלהם טרום ניתוח. בעקבות הניתוח, לאפשר את החיות לנוח במשך שבוע לפני תחילת ההתנהגות בדיקה 2 x בשבוע על כל בדיקה. תנאי הבחינה עקבי אמור לשמש לאורך כל תקופת המחקר גם מראש וגם לאחר ניתוח בדיקות כדי למזער את ההשפעות של הלחץ על הביצועים, אשר יכול לגרום מידה של חרדה.
    1. ניקוי ציוד בדיקות הכל עם sterilant המבוססת על דו-חמצני כלור בתחילת כל מפגש הבדיקה ואחרי כל בעל חיים.
    2. הסרט רשת השדה פתוח ובדיקות הסולם. בדיקות אלה דורשים מצלמת וידאו (1080p, מינימום של 15 fps, 78° אלכסוני שדה ראייה), מחשב נייד, וגישה לחדר כדי לאחסן את נתוני וידאו.
    3. בתחילת כל יום בדיקה, להביא את החיות מחדר הבדיקות ולאפשר להם להסתגלות לפחות 20 דקות לפני תחילת הבדיקה. החדר הזה אמור להיות אור, טמפרטורה מבוקרת, אנשי אותו צריך להשלים כל בדיקה. באופן אידיאלי, באותו החדר ישמש עבור כל בעלי החיים במהלך הבדיקה ללא שינויים לחדר.
    4. שימוש תגמולים מזון כדי לעודד את בעלי החיים כדי להשלים את המשימות, במיוחד במהלך האימון הסולם. דגני בוקר או חתיכות קטנות של בננה צ'יפס או קרקרים לעשות טוב תגמולים.
    5. לנרמל את כל המופעים בדיקה שבועית על הציונים טרום ניתוח עבור כל בעל חיים בודדים (משוואה 1).
      משוואה 1:figure-protocol-1
  2. פתח את שדה בדיקות רשת
    הערה: הבדיקה רשת בשטח פתוח נבנה בתוך הבית, יש משטח הריצה של 1 מ'2 עם קירות גבוהים יחסית אטום 40 ס מ בקירוב. בתחתית פועל השטח של הרשת מחולק 9 ריבועים שווים מן החלק התחתון באמצעות הקלטת (איור 1א'). הקלטת המצלמה נטענה באופן קבוע מעל מרכז הרשת על פיגומים.
    1. כדי להתחיל לבדוק רשת בשטח פתוח, במקום החיה במרכז הרשת מופנה הבודק.
    2. לאפשר את החיה לרוץ בחופשיות למשך 3 דקות בעת הקלטת וידאו.
    3. כאשר החיה השלימה בדיקות, להסיר את החיה מן הרשת ולהחזיר אותה לכלוב. נקו את הרשת ביסודיות עם כלור מבוסס-דו-חמצני sterilant.
    4. לבדוק כל חיה 1 x לכל בדיקות ביום.
    5. לנתח את מספר קווי רשת חצה את המרחק הכולל, מהירות מקסימלית של החיה כמו מדדי בתפקוד המוטורי דוחה באמצעות תוכנת מעקב וידאו.
      הערה: הנתונים המוצגים כאן היו לכמת באופן ידני על ידי חוקרים מיומנים, אך זה הוא העדיף להשתמש שפותחו לאחרונה בארגון מעקב אלגוריתם32.
  3. סולם בדיקות
    הערה: הבדיקה הסולם נבנה בתוך הבית והוא מורכב 2 קירות צד שקוף, כל 1 מ' אורך, המחוברים על ידי אחזו בקוטר 3 מ מ במרווחים של 2 ס מ אחד מהשני (איור 2א). סולם בדיקות הוא מבחן מיומנים, ולכן דורש 1 בשבוע של אימונים לפני הקלטה הציונים טרום ניתוח. הפרוטוקול עבור האימונים ולאחר בדיקה הוא זהה.
    1. להעביר את החיה כלוב נקי המעצר הזמניים להתחיל בדיקות הסולם.
    2. להגדיר את הסולם כך היא מגשרת 2 כלובים. סוף ההתחלה בסולם יונח על כלוב נקי, הסוף סיום נשענת על הכלוב הביתה של החיה לשמש מוטיבציה כדי להשלים ההפעלה.
    3. מקם את המצלמה זהה (או דומה) על חצובה במרכז הסולם. המיקום של המצלמה צריכה להיות בגובה רונג ולאפשר על הסולם שלמה כדי לראות.
    4. עם מצלמת הוידאו פועל, להחזיק את החיה לקו הזינוק של הסולם, המאפשר את כפותיהם קבלה לגעת השלב הראשון.
    5. לאפשר את החיה לחצות את הסולם בקצב שלהם. הזמן שחלף בין הרגע כאשר כפת החיה נוגע השלב הראשון, קו הסיום בבית השלישי רונג האחרון יקבע הזמן של החיה לחצות.
    6. אם בעל החיים מסתובבת על הסולם או לא זזה לתקופה של 20 s, שקול את החיה נכשל הפעל. להקצות החיות עונש להבקיע הזמן עבור כל אחד נכשל הפעל. לקבוע את הזמן עונש על ידי הביצועים האיטיים ביותר שנרשם במהלך בדיקות טרום ניתוח-27.
    7. לאפשר כל חיה לחצות את הסולם 5 x לכל בדיקה יום כ 1 דקות מנוחה בין כל הפעלה.
    8. ממוצע למסלולי 3 המהירה ביותר ליום כמו מדד של בסדר המוטורית. בנוסף, להקליט מספר פעמים שכל אחד הקדמי הכפות שוברי הנחה אחזו באמצעות תוכנת מעקב וידאו.
      הערה: הנתונים המוצגים כאן היו לכמת באופן ידני על ידי חוקרים מיומנים, אך זה הוא העדיף להשתמש באלגוריתם שפותחו לאחרונה מעקב ללא צורך במיקור חוץ באמצעות Dona. et al. 32.
  4. בדיקות חוזק אחיזה
    1. לכייל מד כוח אחיזה לפני כל הפעלה הבדיקה, למדוד את עוצמת גרמים.
    2. מקם את מד עוצמת האחיזה בקצה של מונה עם הכידון לאחיזה מורחב על הרצפה.
    3. לאפשר את החיה לתפוס את הכידון עם שתי כפות קבלה תוך החזקת החיה על ידי בבסיס הזנב (איור 3א).
    4. ברגע החיה יש אחיזה חזקה עם כל כף היד, משוך את החיה הרחק מד מאת בבסיס הזנב בכוח לאט ובזהירות.
    5. להקליט את הכוח המרבי אחיזה שהופעל על ידי החיה אשר מוצג על הדיגיטלי פלט על ידי מטר כוח אחיזה.
    6. לבדוק כל חיה 3 x לכל בדיקה יום כ 2 דקות מנוחה בין כל בדיקה.
    7. כמו מדד של בסדר המוטורית, להקליט ו ממוצע עוצמת האחיזה המרבית פלט מכל הניסויים 3.

3. פוסט-התנהגותית פרוטוקול

  1. בעקבות כל ההתנהגותי בוחן (למשל, 8-16 שבועות לאחר ההשתלה), עזים ומתנגד החיות עמוקות באמצעות קטאמין (160 מ"ג/ק"ג), חריגות השירותים הווטרינריים (20 מ"ג/ק"ג), transcardially perfuse אותם, לקצור את המוח ואת פרוסות הקפאה, כתם הרקמה באמצעות סמנים immunohistochemical כדי לכמת את התגובה התאית סביב האתר של ההשתלה33,34,35,36,37,38.

4. ניתוח סטטיסטי

הערה: ניתוח כוח פוטנציאלי הוא הציע בתוקף עבור כל מחקרים המבקשים לענות על שאלה מחקר מסוים. הניתוח של כוח, אשר מודיעה מספר החיות הדרוש להשגת של מובהקות סטטיסטית עבור עיצוב מחקר מסוים, צריך להיות מבוסס על ההנחה מחקר מסוים, העיצוב של הניסוי, את גודל ההשפעה המשוערת ואת השתנות הטיפולים המיועד, כמו גם את גודל אפקט הדרוש להשגת הרלוונטיות הקלינית או מדעיים.

  1. לבצע ניתוחים סטטיסטיים באמצעות תוכנה סטטיסטית נפוצות.
  2. משיבים את סטטיסטיקה תיאורית ולהציג אותם כמו זאת אומרת ± שגיאה סטנדרטית.
  3. לנתח את הביצועים התנהגותיים [ב- רשת השדה פתוח (שלב 2.2), סולם (שלב 2.3), ובדיקות ידית כוח (שלב 2.4)] בכל נקודה זמן שבועי כדי להשוות את השליטה לעומת מושתל קבוצות באמצעות מבחן t של שני מדגמים. שקול לכל נקודת זמן שבועי מדד עצמאית.
  4. לכמת את הביצועים האורך באמצעות מודל ליניארי של אפקט מעורבת. השבוע וקבוצת קבועים גורמים, חיה ניסיוני מקונן בתוך הקבוצה כאפקט אקראי. ניתוח השונות (ANOVA) משמש כדי לקבוע את אפקט גורם עם רמת מובהקות של 0.05 < p .
  5. להשוות את הביצועים הסולם בעוצמה G (IgG) immunoglobin באמצעות ניתוח רגרסיה ליניארית. לחשב את מקדם המתאם של פירסון שיטה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

באמצעות השיטות המובאות כאן, ניתוח ההשתלה microelectrode של קליפת המוח המוטורית הוא השלים הבאים נהלים הקים39,40,41,42, ואחריו לבדוק רשת בשטח פתוח כדי להעריך את דוחה המוטורית ואת הסולם ואת האחיזה כוח בדיקות כדי להעריך את המנוע בסדר לתפקד27. בדיקות המוטורית היה 2 שהושלמו x בשבוע במשך 16 שבועות לאחר הניתוח בבעלי מושתל, ללא בעלי ניתוח שאינו מו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול שמפורטות כאן שימש למדוד ביעילות, reproducibly גירעון המנוע בסדר וגם מגעיל במודל של פגיעה מוחית מכרסמים. בנוסף, היא מאפשרת הקורלציה של התנהגות מוטורית בסדר לתוצאות היסטולוגית בעקבות ההשתלה microelectrode של קליפת המוח המוטורית. השיטות הן קל לעקוב, זולה להגדיר, יכול להיות שונה כדי להתאים את הצרכים האישיים של חוקר. יתר על כן, הבדיקות התנהגות אינו גורם מתח רב או כאב החיות; במקום זאת, החוקרים מאמינים שהחיות גדלו ליהנות תרגיל התגמולים כי הגיע עם הבדיקות. מחקרים קודמים הראו כי קליפת מנוע נזק יכול לגרום מנוע, זיכרון, נז...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים אין לחשוף.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה נתמך בחלקו על ידי את הסקירה למלגות #B1495-R (Capadona) ופרס את הקריירה מוקדם לנשיאות מדען ומהנדסים (PECASE, Capadona) של ארצות הברית (ארה ב) המחלקה של ותיקי לענייני שיקום המחקר, פיתוח שירות. בנוסף, עבודה זו נתמכה בחלקה ליד המשרד של העוזר למזכיר ההגנה לענייני בריאות דרך עמית שנסקרו רפואי מחקר התוכנית תחת מס פרס W81XWH-15-1-0608. התכנים אינם מייצגים את נופי המחלקה לענייני חיילים משוחררים ארה ב או ממשלת ארצות הברית. המחברים רוצה להודות ד ר הירויוקי אראקאווה בתוך ליבת ההתנהגות CWRU מכרסם להדרכה שלו בתכנון וביצוע בדיקות נוהלי התנהגות מכרסמים. המחברים רוצה גם להודות דרייק ג'יימס קווין טלבוט CWRU מחלקה של מכונות, הנדסת אווירונאוטיקה על עזרתם ב עיצוב וייצור הבדיקה הסולם מכרסמים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
חולדות Sprague Dawley, זכר, 201-225 גרםצ'ארלסריבר CD
Compac5 מערכת הרדמהVetequip901812
גוזמים חשמלייםWahl9918-6171
מסגרת סטריאוטקסיתDavid Kopf Instruments1760
Gaymar כרית מים מחוממת ומשאבהBraintree Scientific Inc  TP-700
דבק רקמות Vetbond3M07-805-5031
מקדחה דנטליתפירסון שינייםO60-0045
Dura pickFine Science Tools10064-14
מיקרואלקטרודה שוק סיליקוןתוצרת הבית במרכז הרפואי קליבלנד VAN/A
KwikCast אלסטומר סיליקוןדיוק עולמייםKWIK-CAST
Teets צמנט דנטלי A-M Systems525000
מצלמת רשת HD Pro c920Logitec960-000764
מד חוזק אחיזהמכשיר הרווארד565084
Minitab 17 תוכנה סטטיסטיתMinitab Inc
מבחן רשת שדה פתוחתוצרת בית באוניברסיטת קייס ווסטרן ריזרבN/A
מבחן סולםתוצרת בית ב-Case at Case אוניברסיטת ווסטרן ריזרבN/A
ארנב נגד חולדות נוגדן IgGBio-Rad618501
מכשירי

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Donoghue, J. P. Bridging the brain to the world: a perspective on neural interface systems. Neuron. 60 (3), 511-521 (2008).
  2. McFarland, D. J., Sarnacki, W. A., Wolpaw, J. R. Electroencephalographic (EEG) control of three-dimensional movement. Journal of Neural Engineering. 7 (3), 036007(2010).
  3. Wolpaw, J. R., McFarland, D. J. Control of a two-dimensional movement signal by a noninvasive brain-computer interface in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (51), 17849-17854 (2004).
  4. Bell, C. J., Shenoy, P., Chalodhorn, R., Rao, R. P. Control of a humanoid robot by a noninvasive brain-computer interface in humans. Journal of Neural Engineering. 5 (2), 214-220 (2008).
  5. Collinger, J. L., et al. High-performance neuroprosthetic control by an individual with tetraplegia. The Lancet. 381 (9866), 557-564 (2013).
  6. Hochberg, L. R., et al. Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm. Nature. 485 (7398), 372-375 (2012).
  7. Ajiboye, A. B., et al. Restoration of reaching and grasping movements through brain-controlled muscle stimulation in a person with tetraplegia: a proof-of-concept demonstration. The Lancet. 389 (10081), 1821-1830 (2017).
  8. Bowsher, K., et al. Brain-computer interface devices for patients with paralysis and amputation: a meeting report. Journal of Neural Engineering. 13 (2), 023001(2016).
  9. Taylor, D. M., Tillery, S. I., Schwartz, A. B. Direct cortical control of 3D neuroprosthetic devices. Science. 296 (5574), 1829-1832 (2002).
  10. Taylor, D. M., Tillery, S. I., Schwartz, A. B. Information conveyed through brain-control: cursor versus robot. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 11 (2), 195-199 (2003).
  11. Jorfi, M., Skousen, J. L., Weder, C., Capadona, J. R. Progress towards biocompatible intracortical microelectrodes for neural interfacing applications. Journal of Neural Engineering. 12 (1), 011001(2015).
  12. Anderson, D. J. Penetrating multichannel stimulation and recording electrodes in auditory prosthesis research. Hearing Research. 242 (1-2), 31-41 (2008).
  13. Pourfar, M., et al. Assessing the microlesion effect of subthalamic deep brain stimulation surgery with FDG PET. Journal of Neurosurgery. 110 (6), 1278-1282 (2009).
  14. Hermann, J. K., et al. Inhibition of the cluster of differentiation 14 innate immunity pathway with IAXO-101 improves chronic microelectrode performance. Journal of Neural Engineering. , (2018).
  15. Bedell, H. W., et al. Targeting CD14 on blood derived cells improves chronic intracortical microelectrode performance in chronic modified state of neuroinflammation. Biomaterials. 163, 163-173 (2018).
  16. Kozai, T. D. Y., Jaquins-Gerstl, A. S., Vazquez, A. L., Michael, A. C., Cui, X. T. Brain tissue responses to neural implants impact signal sensitivity and intervention strategies. ACS Chemical Neuroscience. 6 (1), 48-67 (2015).
  17. Rennaker, R. L., Miller, J., Tang, H., Wilson, D. A. Minocycline increases quality and longevity of chronic neural recordings. Journal of Neural Engineering. 4 (2), 1-5 (2007).
  18. Saxena, T., et al. The impact of chronic blood-brain barrier breach on intracortical electrode function. Biomaterials. 34 (20), 4703-4713 (2013).
  19. Kozai, T. D., et al. Effects of caspase-1 knockout on chronic neural recording quality and longevity: insight into cellular and molecular mechanisms of the reactive tissue response. Biomaterials. 35 (36), 9620-9634 (2014).
  20. Biran, R., Martin, D., Tresco, P. Neuronal cell loss accompanies the brain tissue response to chronically implanted silicon microelectrode arrays. Experimental Neurology. 195 (1), 115-126 (2005).
  21. Potter, K. A., Buck, A. C., Self, W. K., Capadona, J. R. Stab injury and device implantation within the brain results in inversely multiphasic neuroinflammatory and neurodegenerative responses. Journal of Neural Engineering. 9 (4), 046020(2012).
  22. Szarowski, D. H., et al. Brain responses to micro-machined silicon devices. Brain Research. 983 (1-2), 23-35 (2003).
  23. Gunasekera, B., Saxena, T., Bellamkonda, R., Karumbaiah, L. Intracortical recording interfaces: current challenges to chronic recording function. ACS Chemical Neuroscience. 6 (1), 68-83 (2015).
  24. Villalobos, J., et al. Preclinical evaluation of a miniaturized Deep Brain Stimulation electrode lead. Conference Proceedings: Annual International Conferences of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2015, 6908-6911 (2015).
  25. Zhong, Y., Bellamkonda, R. V. Controlled release of anti-inflammatory agent alpha-MSH from neural implants. Journal of Controlled Release. 106 (3), 309-318 (2005).
  26. Gage, G. J., et al. Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals. Journal of Visualized Experiments. (60), e3565(2012).
  27. Goss-Varley, M., et al. Microelectrode implantation in motor cortex causes fine motor deficit: implications on potential considerations to brain computer interfacing and human augmentation. Scientific Reports. 7, 15254(2017).
  28. Metz, G. A., Whishaw, I. Q. Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: a new task to evaluate fore- and hindlimb stepping, placing, and co-ordination. Journal of Neuroscience Methods. 115 (2), 169-179 (2002).
  29. Bailey, K. R., Crawley, J. N. Anxiety-related behaviors in mice. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. Buccafusco, J. J. , CRC Press. Boca Raton, FL. chapter 5 (2009).
  30. Prut, L., Belzung, C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. European Journal of Pharmacology. 463 (1-3), 3-33 (2003).
  31. Shoffstall, A. J., et al. Potential for thermal damage to the blood-brain barrier during craniotomy procedure: implications for intracortical recording microelectrodes. Journal of Neural Engineering. , (2017).
  32. Dona, K. R., et al. A novel single animal motor function tracking system using MATLAB's computer vision toolbox to assess functional deficits. Journal of Visualized Experiments. , Under Review (2018).
  33. Ereifej, E. S., et al. Implantation of neural probes in the brain elicits oxidative stress. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. , (2018).
  34. Ereifej, E. S., et al. The neuroinflammatory response to nanopatterning parallel grooves into the surface structure of intracortical microelectrodes. Advanced Functional Materials. , (2017).
  35. Ravikumar, M., et al. The roles of blood-derived macrophages and resident microglia in the neuroinflammatory response to implanted intracortical microelectrodes. Biomaterials. 0142-9612 (35), 8049-8064 (2014).
  36. Potter-Baker, K. A., et al. A comparison of neuroinflammation to implanted microelectrodes in rat and mouse models. Biomaterials. 34, 5637-5646 (2014).
  37. Nguyen, J. K., et al. Influence of resveratrol release on the tissue response to mechanically adaptive cortical implants. Acta Biomaterialia. 29, 81-93 (2016).
  38. Ravikumar, M., et al. The effect of residual endotoxin contamination on the neuroinflammatory response to sterilized intracortical microelectrodes. Journal of Materials Chemistry B. 2, 2517-2529 (2014).
  39. Potter, K. A., Simon, J. S., Velagapudi, B., Capadona, J. R. Reduction of autofluorescence at the microelectrode-cortical tissue interface improves antibody detection. Journal of Neuroscience Methods. 203 (1), 96-105 (2012).
  40. Potter, K. A., et al. Curcumin-releasing mechanically-adaptive intracortical implants improve the proximal neuronal density and blood-brain barrier stability. Acta Biomaterialia. 10 (5), 2209-2222 (2014).
  41. Nguyen, J. K., et al. Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response. Journal of Neural Engineering. 11, 056014(2014).
  42. Potter, K. A., et al. The effect of resveratrol on neurodegeneration and blood brain barrier stability surrounding intracortical microelectrodes. Biomaterials. 34, 7001-7015 (2013).
  43. McConnell, G. C., et al. Implanted neural electrodes cause chronic, local inflammation that is correlated with local neurodegeneration. Journal of Neural Engineering. 6 (5), 056003(2009).
  44. Hamm, R. J., Pike, B. R., O'Dell, D. M., Lyeth, B. G., Jenkins, L. W. The rotarod test: an evaluation of its effectiveness in assessing motor deficits following traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 11 (2), 187-196 (1994).
  45. Teuber, H. L. Recovery of function after brain injury in man. Ciba Foundation Symposium. (34), 159-190 (1975).
  46. Carmel, J. B., Kimura, H., Martin, J. H. Electrical stimulation of motor cortex in the uninjured hemisphere after chronic unilateral injury promotes recovery of skilled locomotion through ipsilateral control. Journal of Neuroscience. 34 (2), 462-466 (2014).
  47. Hayn, L., Koch, M. Suppression of excitotoxicity and foreign body response by memantine in chronic cannula implantation into the rat brain. Brain Research Bulletin. 117, 54-68 (2015).
  48. Marklund, N. Rodent models of traumatic brain injury: methods and challenges. Methods in Molecular Biology. 1462, 29-46 (2016).
  49. Metz, G. A., Whishaw, I. Q. The ladder rung walking task: a scoring system and its practical application. Journal of Visualized Experiments. (28), e1204(2009).
  50. Pajoohesh-Ganji, A., Byrnes, K. R., Fatemi, G., Faden, A. I. A combined scoring method to assess behavioral recovery after mouse spinal cord injury. Neuroscience Research. 67 (2), 117-125 (2010).
  51. Chesler, E. J., Wilson, S. G., Lariviere, W. R., Rodriguez-Zas, S. L., Mogil, J. S. Influences of laboratory environment on behavior. Nature Neuroscience. 5 (11), 1101-1102 (2002).
  52. Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284 (5420), 1670-1672 (1999).
  53. Richter, S. H., Garner, J. P., Auer, C., Kunert, J., Wurbel, H. Systematic variation improves reproducibility of animal experiments. Nature Methods. 7 (3), 167-168 (2010).
  54. Xiong, Y., Mahmood, A., Chopp, M. Animal models of traumatic brain injury. Nature Reviews Neuroscience. 14 (2), 128-142 (2013).
  55. Osier, N. D., Dixon, C. E. The controlled cortical impact model: applications, considerations for researchers, and future directions. Frontiers in Neurology. 7, 134(2016).
  56. Harrison, F. E., Hosseini, A. H., McDonald, M. P. Endogenous anxiety and stress responses in water maze and Barnes maze spatial memory tasks. Behavioural Brain Research. 198 (1), 247-251 (2009).
  57. Jackson, J. R., et al. Reduced voluntary running performance is associated with impaired coordination as a result of muscle satellite cell depletion in adult mice. Skeletal Muscle. 5, 41(2015).
  58. Potter-Baker, K. A., et al. Implications of chronic daily anti-oxidant administration on the inflammatory response to intracortical microelectrodes. Journal of Neural Engineering. 12 (4), 046002(2015).
  59. Ware, T., Simon, D., Rennaker, R. L., Voit, W. Smart polymers for neural interfaces. Polymer Reviews. 53 (1), 108-129 (2013).
  60. Ecker, M., et al. Sterilization of thiol-ene/acrylate based shape memory polymers for biomedical applications. Macromolecular Materials and Engineering. 302 (2), 160331(2017).
  61. Kozai, T., et al. Reduction of neurovascular damage resulting from microelectrode insertion into the cerebral cortex using in vivo two-photon mapping. Journal of Neural Engineering. 7 (4), 046011(2010).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים