Una cassetta degli attrezzi basata sulla risonanza testurtica per la pianificazione neurochirurgica in primati non umani

William  K.S. Ojemann; Devon  J. Griggs; Zachary Ip; Olivya Caballero; Hesamoddin Jahanian; Susana Martinez-Conde; Stephen Macknik; Azadeh Yazdan-Shahmorad

doi:10.3791/61098

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Articolo metodologico

Una cassetta degli attrezzi basata sulla risonanza testurtica per la pianificazione neurochirurgica in primati non umani

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DOI:

10.3791/61098

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17 luglio 2020

William K.S. Ojemann¹^,² , Devon J. Griggs²^,³ , Zachary Ip¹^,² , Olivya Caballero⁴ , Hesamoddin Jahanian⁵ , Susana Martinez-Conde⁴ , Stephen Macknik⁴ , Azadeh Yazdan-Shahmorad¹^,²^,³

¹Bioengineering Department, University of Washington, ²Washington National Primate Research Center, University of Washington, ³Electrical and Computer Engineering Department, University of Washington, ⁴Department of Ophthalmology, SUNY Downstate Health Sciences University, ⁵Radiology Department, University of Washington

In questo articolo

Sommario

Il metodo descritto di seguito mira a fornire un protocollo completo per la preparazione della neurochirurgia dei primati non umani (NHP) utilizzando una nuova combinazione di metodi di stampa tridimensionali (3D) ed estrazione di dati MRI.

Abstract

In questo documento, delineamo un metodo per la preparazione chirurgica che consente la pianificazione pratica di una varietà di neurochirurgia negli NSP esclusivamente utilizzando dati estratti dalla risonanza magnetica (MRI). Questo protocollo consente la generazione di modelli fisici anatomicamente accurati stampati in 3D del cervello e del cranio, nonché un modello di gel di agarosio del cervello che modella alcune delle proprietà meccaniche del cervello. Questi modelli possono essere estratti dalla risonanza prima utilizzando il software di estrazione cerebrale per il modello del cervello e il codice personalizzato per il modello del cranio. Il protocollo di preparazione sfrutta la tecnologia di stampa 3D all'avanguardia per realizzare cervelli, teschi e stampi interfaccianti per modelli cerebrali in gel. I modelli del cranio e del cervello possono essere utilizzati per visualizzare il tessuto cerebrale all'interno del cranio con l'aggiunta di una craniotomia nel codice personalizzato, consentendo una migliore preparazione per gli interventi chirurgici che coinvolgono direttamente il cervello. Le applicazioni di questi metodi sono progettate per gli interventi chirurgici coinvolti nella stimolazione neurologica e nella registrazione, nonché nell'iniezione, ma la versatilità del sistema consente una futura espansione del protocollo, delle tecniche di estrazione e dei modelli a una più ampia gamma di interventi chirurgici.

Introduzione

La ricerca sui primati è stata un passo fondamentale nella progressione della ricerca medica dai modelli animali alle sperimentazioni^{sull'uomo 1,}². Ciò è particolarmente vero nello studio delle neuroscienze e dell'ingegneria neurale in quanto esiste una grande discrepanza fisiologica e anatomica tra il cervello dei roditori e quelli dei primati non umani (NHP)¹^,²^,³. Con tecnologie genetiche emergenti come la chemiogenetica, l'optogenetica e l'imaging del calcio che richiedono la modificazione genetica dei neuroni, la ....