Diversi rivestimenti degli elettrodi influiscono sulle prestazioni di registrazione neurale attraverso modifiche alle proprietà elettrochimiche, chimiche e meccaniche. Confronto di elettrodi in vitro è relativamente semplice, tuttavia confronto della risposta in vivo è tipicamente complicata da variazioni di distanza elettrodo / neurone e tra animali. Questo articolo fornisce un metodo robusto per confrontare elettrodi di registrazione neurali.
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Articolo metodologico
Un metodo per la sistematica elettrochimici ed elettrofisiologiche di valutazione dei neurali registrazione elettrodi
In questo articolo
Sommario
Abstract
Nuovi materiali e disegni per impianti neurali sono in genere testati separatamente, con una dimostrazione di prestazioni, ma senza riferimento ad altre caratteristiche implantari. Ciò preclude una razionale selezione di un particolare impianto come ottimale per una particolare applicazione e lo sviluppo di nuovi materiali basati sui parametri più critici prestazioni. Questo articolo sviluppa un protocollo per in vitro e in vivo test di elettrodi di registrazione neurali. Parametri consigliati per il test elettrochimico ed elettrofisiologico sono documentati con i passaggi chiave e potenziali problemi discussi. Questo metodo elimina o riduce l'impatto di molti errori sistematici presenti in una semplificazione in vivo paradigmi di prova, soprattutto le variazioni della distanza elettrodo / neurone e tra modelli animali. Il risultato è una forte correlazione tra la critica in vitro e in vivo risposte, come impedenza e SIde segnal-to-rumore. Questo protocollo può essere facilmente adattato a test altri materiali elettrodici e disegni. Le tecniche in vitro possono essere espanse per qualsiasi altro metodo non distruttivo per determinare ulteriori importanti indicatori di performance. I principi utilizzati per l'approccio chirurgico nel percorso uditivo possono anche essere modificati per altre regioni o tessuti neurali.
Introduzione
Impianti neurali sono sempre più utilizzati per la ricerca, il controllo protesi e trattamento di disturbi come il morbo di Parkinson, epilessia e perdita sensoriale 1,2. Misurazione e / o controllare sia la composizione chimica e elettrica del cervello è la base per tutti gli impianti neurali. Tuttavia, è importante somministrare un trattamento solo quando il tessuto neurale è in stato aberrante per ridurre gli effetti collaterali 3. Per esempio, stimolatori cerebrali profondi per il trattamento dell'epilessia dovrebbe essere applicato solo un impulso elettrico al cervello durante un attacco. Alcuni effetti indesiderati possono essere disto....
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Protocollo
Il protocollo è stato approvato dalla La Trobe University (09-28P) e RMIT University comitati etici degli animali (1315).
1. Elettrodo Preparazione e test preliminari in vitro
- Preparare le soluzioni di deposizione di rivestimento elettrodi, per esempio 10 mM 3,4-etilendiossitiofene (Edot) e 0,1 M di sodio para-toluene solfonato (Na 2 pts) per formare poli-3 ,4-etilendiossitiofene-PTS (PEDOT-PTS).
- Collegare la matrice di elettrodi per un potenziostato.
- Posizionare con cura la matrice di elettrodi nella soluzione di deposizione e bloccare in posizione.
- Collocare un contro....
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Risultati
Una serie di elettrodi tipico utilizzato per questo protocollo sperimentale è mostrato in Figura 1. Ci sono 32 elettrodi all'iridio su 4 stinchi con 413 μ m 2 Superficie geometrica nominale e una μ m passo 200. Ogni secondo elettrodo sulla matrice è stata rivestita con uno dei quattro rivestimenti differenti elettrodi, etichettate 1-4. I materiali di rivestimento sono stati scelti con attenzione per le loro proprietà chimiche, meccaniche ed elettrochimiche. Come accennat.......
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Discussione
Questo protocollo fornisce un metodo per la comparazione dei rivestimenti elettrodo di registrazione neurali entro un animale. Il design elettrodo utilizzato è ideale per l'impianto in un ratto collicolo inferiore (IC), con dimensioni di un livello simile. Variazioni di questo elettrodo come più spazio tra gambi impedirebbero tutti gambi essendo nel ratto IC Allo stesso tempo, mentre gambi più lunghi e un passo più grande tra gli elettrodi aumentano il rischio che le punte gambo verranno in contatto con la base del .......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori riconoscono il sostegno del Consiglio della Ricerca Australiano attraverso il Centro di Eccellenza per Electromaterials Science.....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Attenuatore programmabile | TDT | PA5 | Controlla l'ampiezza del segnale acustico su tutte le frequenze |
| Driver elettrostatico dell'altoparlante | TDT | ED1 | Aziona gli altoparlanti elettrostatici (EC1) |
| Altoparlante elettrostatico accoppiato | TDT | EC1 | Fornisce il suono all'animale |
| Stazione base di elaborazione | TDT | RZ2 | Registra l'attività neurale dall'array di elettrodi (utilizzando il preamplificatore PZ2) |
| Preamplificatore | TDT | PZ2-256 | Preamplificatore ad alta impedenza a 256 canali |
| Processore multifunzione | TDT | RX6 | Utilizzato per generare stimoli acustici |
| Elettrodo multicanale | NeuroNexus Technologies | A4 & volte; 8– 5mm-200-200-413 | Array di elettrodi a 4 gambi a 32 canali |
| Potenziostato | CH Strumenti | CHI660B | Deposita i rivestimenti degli elettrodi ed esegue voltammetria ciclica ed EIS (utilizzato con CHI684) |
| Multiplexer | CH Instruments | CHI684 | Passa da un elettrodo all'altro sul potenziostato |
| Fosfato disodico | Fluka | 71644 | Utilizzato nella soluzione di prova |
| 3,4- Etilendiossitiofene (EDOT) | Sigma Aldrich | 483028 | Un materiale di rivestimento dell'elettrodo |
| para-toluene sulfonato (Na2pTS) | Sigma Aldrich | 152536 | Un materiale di rivestimento dell'elettrodo |
| Uretano | Sigma Aldrich | U2500 | Utilizzato per anestetizzare l'elettrodo animale |
| Argento/Cloruro d'argento | CH Instruments | CHI111 | Utilizzato per testare l'elettrodo in vitro |
| Elettrodo di platino | CH Instruments | MW4130 | Utilizzato per testare l'elettrodo in vitro |
| Microdrive motorizzato | Sutter Instruments | DR1000 | Per controllare la posizione dell'array di elettrodi durante l'intervento |
| chirurgico Detergente enzimatico | Advanced Medical Optics | Ultrazyme | Pulisce la proteina dall'array di elettrodi dopo l'impianto |
| Involucro acustico | TMC Ametek | 83-501 | Isola l'animale dal rumore acustico ed elettrico |
| Telaio stereotassico | David Kopf Instruments | 1430 | Protegge e posiziona l'animale |
| Regolatore di temperatura | World Precision Instruments | ATC1000 | Controlla la temperatura dell'animale |
| Trapano osseo | KaVo Dental | K5Plus | Utilizzato per eseguire la craniectomia |
| Aspiratore | Flaem | Suction pro | Utilizzato per eseguire la craniectomia |
Riferimenti
- Oluigbo, C. O., Rezai, A. R. Addressing Neurological Disorders With Neuromodulation. IEEE Trans. Biomed. Eng. 58, 1907-1917 (2011).
- Shivdasani, M. N., Mauger, S. J., Rathbone, G. D., Paolini, A. G. Inferior....
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Ristampe e permessi
