השרשה כרונית של מערך שלם-קורטיקליים Electrocorticographic ב המרמוסט נפוצות
1 בפברואר 2019
פיתחנו מערך שלם-קורטיקליים electrocorticographic עבור המרמוסט נפוצות שמכסה כמעט לרוחב השטח של קליפת המוח, מן המוט העורפית כדי הזמני הפולנים פרונטלי ללא הרף. פרוטוקול זה מתאר הליך ההשתלה כרונית של המערך בחלל אפידורלי של המוח מרמוסט.
פרוטוקול זה מדגים את ההשתלה של מערך אלקטרוקורטיקוגרפי על קליפת המוח של פרימט לא אנושי. כדי לשפוך אור על עיבוד מידע בקנה מידה גדול במדעי המוח של שינוי הפרימטים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מספקת הזדמנות לניטור פעילות קליפת המוח בקנה מידה גדול עם רזולוציה זמנית מרחבית גבוהה.
התחל על ידי ביצוע חתך בעור ארבעה סנטימטר דרך קו האמצע של הקרקפת. השתמש בתרופות כדי לנתק את שריר הזמן מהגולגולת עד שכל האזור הכירורגי נחשף. ולנקה את כל הרקמות מפני השטח של הגולגולת.
לעצור את הדימום לחלוטין עם דימום לחץ או שעווה בעצמות לפי הצורך. עוטפים את קצה העור והשרירים בגאזה לחה. ומ מניחים את הקצה הקדמי של המערך על קצה הקוטב הקדמי.
השתמש בעיפרון כדי לסמן את האזור עבור craniotomy המתוכנן, חריצים וחורים על הגולגולת. ולמקם את המיקרוסקופ המ לנתח מעל האזור הכירורגי. לקדוח את הגולגולת לאורך סימן אחד.
תוך כדי קידוח, לפוצץ אוויר בקצה החיתוך כדי לשמור על תצוגה ברורה עבור המנתח, חיתוך העצם כל הדרך סביב סימן שתיים כמו חתיכת העצם עדיין יהיה מחובר דורה במרכז. לאט ובזהירות, להרים את היצירה מקצה אחד. ולקלף את דורה עם מרית.
מוציאים את קצות העצם מחתיכת העצם ומרחיקים את העצם עטופה בגאזה לחה עד שהיא מוחזרת לגולגולת בסוף ההליך. לקדוח בסימנים 3 ו-4 כדי לאפשר החדרת אלקטרודות לאזורים מסלוליים, חזיתיים ו העורפיים, בהתאמה. הסתעפות חורך על סימן חמש כדי לאפשר אישור אם המערך הוכנס כראוי.
הדורא ייחשף כעת. לשטוף את האזור עם מלוחים ולהפסיק לדמם עם דימום לחץ ספוג ג'לטין לפי הצורך. נקה את קצה הגולגולת הפתוחה במידת הצורך והפוך את הסימן שישה חריצים לתוכו אלקטרודות התייחסות יוצבו.
החדרת מרית מתחת לגולגולת כדי להגן על חומר דורה, להשתמש בבורג מילימטר אחד לקדוח חורי בורג בארבע נקודות סביב כל גזע של המחבר. ולהתקין ברגים שיא כעוגן כדי לתקן את המחבר לגולגולת. לאחר מכן, באמצעות מלקחי שטוחים כדי להחזיק את המערך, הכנס את המערך האלקטרוקרדיוגרפי לחלל האפידורלי.
מקם את אלקטרודות הייחוס בחלל האפידורלי. לאחר מכן להחיל אקריליק שיניים על ההפניה. מניחים את האלקטרודות הקרקעיות על פני השטח הגולגולתיים.
לאחר מכן להחיל אקריליק שיניים על האלקטרודה הקרקע. שים את חתיכת העצם בחזרה במקום, ולהחיל אקריליק שיניים על הברגים כדי לתקן את המחבר ואת הראש פוסט על הגולגולת. לאחר מכן, השתמש בתפר ניילון 6 O כדי לסגור את העור במצח ובחלק האחורי של הקצה.
ולהשתמש בסגירות עור כדי לתקן את העור לצדדים של המחבר. כאן מוצגות דוגמאות לפוטנציאלים שמיעתיים מאזורים שמיעתיים מרובים במרמוסט ער. במהלך חשיפה צלילים טהורים אקראיים עם 20 סוגים של תדירות, צורות גל שונות ניתן לראות מאזורים שמיעתיים נמוכים וגבוהים יותר, המציין כי הרזולוציה המרחבית של המערך האלקטרוקרדיוגרפי יכול ללכוד עיבוד מידע שונה באזורים קליפת המוח שונים.
אפשרות יכולה להיות מתומרת באופן ויראלי במוח marmoset כי השתלה חשמלית כדי לאפשר גירוי תמונה כרונית לטווח ארוך ניטור בו זמנית של התגובות קליפת המוח.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג פרוטוקול להשתלה של מערך אלקטרוקורטיקוגרפי קורטיקלי מלא בבבון המרמוזט הנפוץ. השתלה כרונית זו מאפשרת ניטור רציף של פעילות קורטיקלית באזורים שונים, ובכך מספקת תובנות לגבי עיבוד מידע רחב-היקף במדעי המוח של פרימטים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- אלקטרופיזיולוגיה
- נוירוטכנולוגיה
רקע
- המחקר עושה שימוש במודל של פרימט שאינו אדם, המרמוזת הנפוצה.
- מערך האלקטרוקורטיכוגרפיה מכסה כמעט את כל השטח הצדי של קליפת המוח.
- שיטה זו מאפשרת ניטור של קליפת המוח ברזולוציה מרחבית וזמנית גבוהה.
- השתלה באזורי מוח שונים תומכת בהערכה תפקודית של עיבוד שמיעתי.
מטרת המחקר
- פיתוח פרוטוקול להשתלה כרונית של מערך אלקטרוקורטיקוגרפי.
- מתן אפשרות לניטור רציף של פעילות קורטיקלית במרמוזט.
- השגת תובנות על עיבוד מידע באזורי קורטקס שונים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הפלטפורמה המרכזית המשמשת היא שתל של מערך אלקטרוקורטיקוגרפי.
- המודל הביולוגי כולל את המרמוזת הנפוצה, תוך התמקדות באזורים שמיעתיים.
- השלבים כוללים חתך בעור, קרניוטומיה והנחה זהירה של אלקטרודות.
- שטיפה במי מלח והמוסטזיס באמצעות לחץ מיושמים לאורך הפרוצדורה.
- הטכניקה מאפשרת ניטור ארוך טווח ופוטוסטימולציה של תגובות קורטיקליות.
תוצאות עיקריות
- צורות גל שונות הוקלטו מאזורים שמיעתיים מרובים במהלך חשיפה לצליל.
- מערך האלקטרוקורטיקוגרפיה לכד תפס ביעילות עיבודים מובחנים מרחבית בקליפה המוחיות.
- שיטה זו בעלת פוטנציאל לאפשר פוטו-סטימולציה כרונית תוך ניטור התגובות.
- נצפו תובנות לגבי עיבוד שמיעתי ועירור קליפתי.
מסקנות
- המחקר מדגים שיטה להשתלה כרונית של מערך אלקטרוקורטיקוגרפי.
- טכניקה זו מאפשרת הערכה מקיפה של מנגנונים נוירונליים ושל פלסטיות.
- היא תורמת להבנת הפעילות הקורטיקלית הקשורה לעיבוד שמיעתי וליישומים פוטנציאליים בניורוטכנולוגיה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
פרוטוקול זה מאפשר ניטור אלקטרופיזיולוגי ברזולוציה גבוהה של קליפת המוח כולה במודל תרגומי של פרימטים שאינם בני אדם, התומך בתיקוף מטרות ובצמצום סיכונים מכניסטיים בגילוי תרופות למדעי המוח. על ידי לכידה של דינמיקה קורטיקלית רחבה עם רזולוציה מרחבית של מילימטרים ורזולוציה זמנית של פחות ממילישנייה, הוא מספק ביטחון ניבוי להערכת השפעות של תרכובות על תפקוד מעגלים עצביים. גישה זו מגשרת בין שלבי הגילוי לשלבים הפרה-קליניים על ידי אספקת מערכת רלוונטית למחלה להערכת מעורבות קורטיקלית ובייומארקרים ברמת הרשת.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של השערות טיפוליות באמצעות מדידה ישירה של פעילות רשתות קורטיקליות במרוכבי הפרונטלי, הפריאטלי והטמפורלי.
- ערך תפעולי: תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי תיקוף מעורבות המטרה במוח ליסנצפלי בעל ארגון הומולוגי לבני אדם.
סריקה ופיתוח בדיקה
- ערך מדעי: מכין מערכות קורטיקליות שעברו תיקוף עבור סטנדרטיזציה של בדיקות המשך, באמצעות ביסוס קריאות אלקטרופיזיולוגיות כרוניות ויציבות.
- ערך תפעולי: מקל על שחזוריות ויכולת הרחבה של הבדיקה באמצעות קיבוע מערך אפידורלי ויציבות איתות לטווח ארוך.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך מדעי: מספק התאמה מערכתית רלוונטית למחלה על ידי אפשור ניטור של פוטנציאלים מעוררים שמיעתיים ועיבוד מידע קורטיקלי.
- ערך תפעולי: מבטיח רצף תרגומי משלב הגילוי ועד להשתלה כרונית, ובכך תומך בהערכה אורךית של פלסטיות עצבית ותגובה לתרופות.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
השיטה משתלבת ברצף הגילוי על ידי מתן אפשרות לבדיקת השערות בשלבים מוקדמים של הביולוגיה, מוכנות של בדיקות (assays) לסריקה, וניתוחים נוירו-פיזיולוגיים כמותיים להערכת מעורבות המטרה (target engagement).
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בהבהרה של מסלולים ובהפחתת סיכונים ביולוגיים באמצעות מיפוי מלא של פוטנציאלים חשמליים של השמיכה (קליפה המוחית).
- סריקה: מספקת מוכנות לבדיקה באמצעות השתלה כרונית והקלטות בסיס יציבות באזורי שמיכה שונים.
- אנליזה: מייצרת מדידות כמותיות של משתנים תלויים, כגון אמפליטודות וזמני השהיה (latencies) של פוטנציאלים מעוררים, לצורך השוואה בין תנאים שונים.
- מחקר תרגומי: מקשר לרצף פרה-קליני על ידי מידול של ארגון קורטיקלי דמוי-אנושי ומאפשר פרדיגמות של גרייה כרונית.
- שימוש חוזר ארגוני: מציבה את המערך כפלטפורמה לשימוש חוזר עבור מפגשים חוזרים, ובכך מפחיתה שונות בין נבדקים ומשפרת את התפוקה.
השפעה תפעולית ועסקית
- ערך מדעי: ביטחון חיזוי באישור המטרה באמצעות ניטור קורטיקלי ברזולוציה ספאטיו-טמפורלית גבוהה.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה ושחזוריות באמצעות קיבוע אפידורלי והליך כירורגי עקבי.
- ערך אסטרטגי: שיפור בקבלת החלטות go/no-go על ידי הפחתת עמימות מכניסטית בהשפעות תרופות על הקורטקס.
- השפעה על הפורטפוליו: תיעדוף מותאם סיכונים באמצעות סממנים ביולוגיים אובייקטיביים של פעילות עצבית.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בנוירוכירורגיה, אלקטרופיזיולוגיה וטיפול בפרימטים.
- תלוי בכלי מיקרו-כירורגיה, מקדחות, תפרים ודבקים ביו-תואמים כגון אקריליק דנטלי.
- מחייב סטנדרטיזציה בין-צוותית לפרוטוקולים של מיקום אלקטרודות, ייחוס והארקה.
- כולל שיקולי התאמה עבור יעדים קורטיקליים שונים ופרדיגמות גירוי.
- מוגבל על ידי הפולשנות הכירורגית וניהול תגובת הרקמה שלאחר הניתוח לשימוש כרוני.
