Abbiamo progettato una procedura in cui viene utilizzato un cadavere umano formaldeide-fisso per assistere i neurochirurghi in formazione per l'impianto di microelettrodi nella neocorteccia del cervello umano.
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Articolo metodologico
Training chirurgico per l'impianto di microelettrodi Neocortical utilizzando un modello di cadavere umano formaldeide-fisso
In questo articolo
Sommario
Abstract
Questo protocollo descrive una procedura per aiutare i chirurghi in formazione per l'impianto di microelettrodi nella neocorteccia del cervello umano. Recente progresso tecnologico ha permesso la realizzazione di matrici di microelettrodi che consentono di registrare l'attività di singoli neuroni multipli nella neocorteccia del cervello umano. Queste matrici hanno il potenziale per portare una visione unica sui correlati neuronali della funzione cerebrale nella salute e nella malattia. Inoltre, l'identificazione e decodifica dell'attività neuronale volitiva apre la possibilità di stabilire le interfacce cervello-computer e così potrebbe contribuire a ripristinare perso le funzioni neurologiche. L'impianto di microelettrodi neocortical è una procedura invasiva che richiede un craniotomy supra centimetrico e l'esposizione della superficie corticale; così, la procedura deve essere eseguita da un neurochirurgo adeguatamente addestrato. Al fine di fornire un'occasione di formazione chirurgica, abbiamo progettato una procedura basata su un modello di cadavere. L'uso di un cadavere umano formaldeide-fisso consente di ignorare le difficoltà pratiche, etiche e finanziari di pratica chirurgica su animali (soprattutto non umano primati), preservando la struttura macroscopica della testa, cranio, meningi e cerebrale superficie e permettendo realistico, sala operatoria-come posizionamento e strumentazione. Inoltre, l'uso di un cadavere umano è più vicino alla pratica clinica quotidiana di qualsiasi modello di non-umani. Gli svantaggi principali della simulazione cadaverico sono l'assenza di pulsazione cerebrale e della circolazione di sangue e liquido cerebrospinale. Suggeriamo che un modello di formaldeide-fisso cadavere umano sia un approccio adeguato, pratico e conveniente per garantire un'adeguata formazione chirurgica prima di impiantare microelettrodi nella neocorteccia umana vivente.
Introduzione
Anni recenti hanno visto lo sviluppo di soluzioni tecnologiche per la sfida di registrare l'attività di più singoli neuroni in vivo del cervello1,2,3. Microelettrodi a base di silicio eseguire allo stesso modo di microelettrodi legare convenzionale in termini di caratteristiche del segnale, e possono registrare da decine a centinaia di neuroni in una piccola zona di tessuto cerebrale4,5, 6 , 7. microelettrodi hanno permesso agli scienziati di stabil....
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Protocollo
Il cadavere umano utilizzato in questo lavoro è stato fornito nel quadro di donazioni di corpo per l'educazione medica. Consenso informato per la donazione di corpo è stato ottenuto in scrittura durante il ciclo di vita del donatore. In conformità con le leggi federali e cantonali, non occorreva nessuna recensione da un comitato etico.
Nota: Questo protocollo si presuppone che le persone che effettuano operazioni di chirurgia pratica sono neurochirurghi con formazione e competenze in standard procedure neurochirurgiche, compreso il posizionamento del paziente e fissazione testa, craniotomia e durotomy e la sutura. Oltre gli strumenti e le a....
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Risultati
Il nostro protocollo utilizza un modello di cadavere umano formaldeide-fissato per permettere ai chirurghi di praticare la procedura chirurgica di impiantare una matrice di microelettrodi nella neocorteccia cerebrale in un ambiente realistico, OR. L'opzione di eseguire post mortem neuroimaging, come la testa CT, confermerà l'assenza di qualsiasi lesione intracranica significativa (Figura 1A) e può aiutare con la selezione del sito di impianto. Lavorando con un intero esemplare e la configura.......
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Discussione
Il modello di formaldeide-fisso cadavere umano e il protocollo chirurgico descritto qui replicare la procedura chirurgica di impianto microelettrodi nella neocorteccia cerebrale umana. Ogni passo della procedura, compreso il posizionamento della matrice microelettrodo e suo inserimento con l'Inseritore pneumatico, procedere quasi allo stesso modo come in un paziente di vita reale, con l'eccezione che pulsazione cerebrale e circolazione sono assenti. I passaggi critici nel protocollo sono l'allineamento della matrice micr.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori sono grati al Dr. Rob Franklin (Blackrock Microsystems), Prof. ssa Margitta Seeck (divisione di neurologia, ospedali universitari di Ginevra, Ginevra, Svizzera), Dr. Andrea Bartoli e Prof. ssa Karl Schaller (divisione di neurochirurgia, Università di Ginevra Ospedali, Ginevra, Svizzera) e il signor Florent Burdin e Prof John P. Donoghue (Wyss centro per Bio e Neuroingegneria, Ginevra, Svizzera) per il loro supporto nella preparazione del presente lavoro.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Morsetto cranico Mayfield | Integra LifeSciences, Cincinnati, OH | A1059 | |
| Sistema Midas Rex MR7 per craniotomia | Medtronic, Minneapolis, MN | EC300 | |
| Forbici Dura | Sklar Surgical Instruments, West Chester, PA | 22-2742 | |
| Viti ossee autofilettanti | OrthoMed Inc., Tigard, OR | OM SYN211806 | |
| Array di microelettrodi e piedistallo | Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT | LB-0612 | Gli array mock-up sono disponibili presso il produttore su richiesta |
| Impattatore pneumatico | Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT | LB-0088 | |
| Griglia per elettrocorticografia a 64 canali | Ad-Tech Medical Instrument Corporation, Racine, WI | FG64C-SP10X-0C6 | Opzionale |
Riferimenti
- Campbell, P. K., Jones, K. E., Huber, R. J., Horch, K. W., Normann, R. A. A silicon-based, 3-dimensional neural interface - manufacturing processes for an intracortical electrode array. IEEE Trans. Biomed. Eng. 38 (8), 758-768 (1991).
- Jones, K. E., Campbell, P. K., Normann, R. A. A glass/silicon composite intracortical electrode array. Ann. Biomed. Eng. 20 (4), 423-427 (1....
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Ristampe e permessi
