Name: Impianto chirurgico di elettrodi neurali cronici per la registrazione di attività singola unità e segnali Electrocorticographic (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-02-24T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 26 s
Description: Impara le tecniche chirurgiche per l'impianto di elettrodi neurali cronici nei roditori. Questo metodo consente registrazioni elettrofisiologiche a lungo termine su animali svegli e comportamentalmente attivi.

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Questo lavoro è stato finanziato dal Center for Neural Communication Technology (CNCT), un P41 Resource Center finanziato dal National Institute of Biomedical Imaging e Bioingegneria (NIBIB, P41 EB002030) e sostenuto dal National Institutes of Health (NIH). Gli autori desiderano ringraziare Rio Vetter NeuroNexus delle Tecnologie per lo sviluppo di tecniche chirurgiche e Paras Patel dell&#39;Università del Michigan per stilare l&#39;elenco delle attrezzature utilizzate durante interventi chirurgici.

1. Procedure pre-impianto (Comune) <ol><li> Shave parte superiore della testa dell&#39;animale di tra gli occhi e dietro le orecchie. Utilizzare elettrica barbiere tagliaunghie a radersi la testa. Scrub prima testa con alcool isopropilico, quindi Betadine (ripetere 3 volte). Applicare il lubrificante occhio. </li><li> Montare l&#39;animale in barre di auricolari stereotassiche. Dirigere la punta fissa del bar orecchio destro stereotassica nel canale uditivo dell&#39;orecchio destro dell&#39;animale spostando lateralmente la testa contro il canale. Estrema cura deve essere presa per assicurare che ciascun orecchio-bar punta è posizionato correttamente nel condotto uditivo. Quindi, spingere la barra allentato orecchio sinistro nel canale uditivo e applicare una leggera pressione verso l&#39;interno. Afferrare il naso dell&#39;animale e muovere avanti e indietro con fermezza. Se l&#39;animale è montato correttamente la testa si sentirà montato rigidamente. </li></ol> 2. Pre-impianto Chirurgia (Common) <ol><li> Con un paio di forbici sottili, tagliate due circ mezzoles dall&#39;interno verso l&#39;esterno della linea mediana, eliminazione parziale del cuoio capelluto </li><li> Raschiare e rimuovere il tessuto connettivo periostio che aderisce alle ossa. Raschiante con un bordo smussato come la schiena di un bisturi o la punta di un tampone di cotone sterile minimizzerà sanguinamento perché i capillari vengono schiacciati piuttosto che tagliare agevolmente. Ossea controllo del sanguinamento con cera osso o un ferro cauterizzazione. </li><li> Disinfettare e pulire la superficie ossea con perossido di idrogeno. Essiccare l&#39;osso per rendere le suture craniche più chiaramente visibile. Il Bregma e punti Lambda va notato e utilizzato per livellare la testa. La posizione di craniotomia e impianto elettrodo deve essere misurato rispetto Bregma e può essere temporaneamente contrassegnati con una penna o di perforazione superficialmente nella superficie. La posizione craniotomia dipenderà dalle finalità sperimentali dello studio (per esempio motore, esperimenti sensoriali) 1. </li><li> Drill fori delle viti nell&#39;osso e posizionare e stabilizzare il terreno sequipaggi. Usare sempre viti in acciaio inox o in titanio. Gioielliere Small viti (ad esempio # 2-56, o # 00-80) con, come molti fili per pollice possibile sono auspicabili. </li></ol> 3. Silicon elettrodi impianto Procedure <ol><li> Praticare la craniotomia Dopo aver impiantato viti. Praticare quattro marchi pilota poco profonde per gli angoli della craniotomia. Usando i marchi pilota come guida trapanare il perimetro della craniotomia. Rimuovere il centro di massa ossea che non è stato perforato con un paio di pinze robusti. Il bordo della craniotomia aperta potrebbe essere necessario pulire con ulteriore perforazione. Sottili pezzi di osso può essere agganciato con un paio di microrongeurs. Organizza il tuo intervento con attenzione per evitare i vasi sanguigni più importanti come il seno sagittale, che può apparire entro 0,5 mm di sutura linea mediana longitudinale 1. Pungere il seno sagittale possono causare sanguinamento estesa. Dura esposta deve essere conservato idratato con ACSF o Saline. </li><li> Per perforare la dura madreè necessario alla moda un piccolo gancio con un ago ipodermico sterile di piccolo calibro (ad esempio, &lt;28 gauge). Prendere la smussatura dell&#39;ago e premere piatto contro una superficie solida (ad esempio la parte piatta di un bisturi) inclinazione leggermente a formare una piega a 90 gradi nel punto. Utilizzare questo gancio per catturare la superficie della dura madre, e sollevare verso l&#39;alto dalla superficie del cervello. La dura può essere tagliato mediante forbici o microorganismi possono essere strappata con movimenti laterali del gancio dura. Fare attenzione ad evitare i vasi sanguigni sulla superficie del cervello quando si usa il gancio dura. Si dovrebbe notare CSF fuoriuscire quando dura è resecata e una differenza di colore dalla superficie della dura. </li><li> Fissare accuratamente il cavo di terra dell&#39;elettrodo silicio intorno alla base della vite di terra, e tatto in posizione con cemento dentale. Gli elettrodi di silicio deve essere collocato con attenzione in modo che il cavo di elettrodi conduttori sono ad arco sopra la craniotomia. </li><li> Gli impianti di collocamento utilizzato sarà un motore lineare attuatore placed su un apparato stereotassico. Per collegare l&#39;elettrodo al dispositivo di inserimento, polietilene glicole (PEG) viene riscaldata con un saldatore e applicato inserimento asta e l&#39;elettrodo di registrazione. </li><li> Con l&#39;elettrodo assicurato, manualmente abbassare la punta dell&#39;elettrodo nella posizione desiderata stereotassico sulla superficie del cervello. </li><li> Utilizzando l&#39;interfaccia software per l&#39;attuatore lineare, spostare l&#39;elettrodo nella profondità desiderata all&#39;interno del tessuto cerebrale. </li><li> Fissare l&#39;elettrodo di registrazione nel cervello collegando PEG da una vite adiacente al cavo dell&#39;elettrodo. È ora possibile rimuovere l&#39;elettrodo dal dispositivo di inserimento con l&#39;aggiunta di soluzione salina per sciogliere il PEG legato. Sollevare il dispositivo di inserimento dalla craniotomia e ripetere per ogni elettrodo. </li><li> Coprire la craniotomia esposta con soluzione salina Gelfoam bagnato. Un polimero siliconico viene poi utilizzato per coprire il cavo dell&#39;elettrodo e proteggerlo dal acrilico dentale. Posizionare il connettore in finaleposizione, quindi applicare acrilico dentale per fare una robusta cuffia. </li></ol> 4. MicroECoG procedure di impianto di elettrodi <ol><li> L&#39;impianto dell&#39;elettrodo microECoG comporterà una craniotomia leggermente più grande. Per un 5 x 5 millimetri dispositivo, una craniotomia 6 x 6 mm devono essere fatte. Prima di forare il craniotomia, UV-induribile acrilico dentale viene applicato alla periferia del sito craniotomia mentre è ancora asciutto e non rischia di toccare la dura o pia. </li><li> Un trapano sterile chirurgica viene utilizzata con una fresa # 107 per perforare la superficie dell&#39;osso nella forma generale della craniotomia. Il più piccolo # 106 bava può quindi essere utilizzato per perforare il resto dell&#39;osso fino ad un sottile strato trasparente. Rongeurs sarà quindi in grado di sollevare il pezzo rimanente di osso. Il microECoG può essere impiantato epidurale o subdurally. Anche in questo caso, mantenere la dura ben idratati con CSF artificiale o Saline. </li><li> Al fine di impiantare il microECoG, posizionare un braccio sopra la stereotassico Open cranio, e fissare l&#39;elettrodo al braccio con del nastro sterile. L&#39;elettrodo può essere abbassato in craniotomia. Assicurarsi che i siti di elettrodi sono rivolti verso il basso e saranno in contatto con la dura madre o la superficie piale. Se tenuto umido, l&#39;elettrodo deve scorrere sul tessuto e rimanere sul posto. </li><li> Il filo di terra è collegato alla vite di terra avvolgendo almeno tre volte sopra e sotto stessa. La vite di terra può essere qualsiasi vite che è entrato in contatto con la dura. Il filo di riferimento può anche essere legato alla vite di riferimento nello stesso modo. </li><li> Piccoli pezzi di soluzione salina Gelfoam bagnato deve essere collocato circonda l&#39;elettrodo dove c&#39;è dura o pia esposti. Una piccola quantità di soluzione salina Gelfoam bagnato dovrebbe coprire anche la sommità dell&#39;elettrodo di film sottile. UV-induribile acrilico dentale può essere applicata alla parte superiore del Gelfoam e può essere utilizzato per creare un cappuccio stabile testa. L&#39;acrilico viene applicata direttamente al film sottile cavo di Covering fino a quando il connettore viene raggiunto. Fare attenzione a non coprire oltre la parte inferiore del cappuccio del connettore. </li><li> In alternativa, l&#39;impianto di microECoG in 4,3 può essere immediatamente seguita dalla impianto di una matrice microelettrodo silicio (passaggi 3.2-3.6) attraverso piccoli fori che sono fabbricati nel substrato microECoG. Questo permette la registrazione simultanea di entrambe le unità singole a varie profondità insieme con le registrazioni ad alta risoluzione sul campo dalla superficie cerebrale circostante. </li></ol> 5. Il recupero postoperatorio <ol><li> Dopo che il cemento è completamente indurito, suturare la pelle stretto attorno alla testa-cap e rimuovere l&#39;animale dal telaio stereotassico. </li><li> Applicare la polvere antisettica o pomata antibiotica copiosamente intorno alla ferita. In caso di sanguinamento dalle orecchie, posizionare alcuni ben antibiotico nel condotto uditivo. </li><li> Mantenere l&#39;animale caldo come i barbiturici evitare che l&#39;animale di mantenere la propria temperatura corporea. Casa each cronicamente impiantati animale in una gabbia separata. Di solito ci vogliono da quattro a sette giorni per consentire all&#39;animale di riprendersi completamente dalla chirurgia. </li></ol> 6. Risultati rappresentativi Un successo elettrodo di silicio chirurgia implantare avrà registrare siti con impedenze di misura tra 500kohm-2MOhm, ed elettrodi a film sottile tra 10kOhm-50kOhm (a 1kHz). Il segnale neurale può essere controllato chirurgia immediatamente postale. Dovreste essere in grado di vedere picchi sugli elettrodi impiantati e vedi oscillazioni delle onde lente sulla superficie della pellicola sottile elettrodo (Figura 1). <img src="/files/ftp_upload/3565/3565fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. Risultati rappresentativi di attività singola unità e oscillazioni ECOG. A) a banda larga di dati provenienti da 6 canali contemporaneamente registrate di un elettrodo di silicio cronica impiantato nella neocorteccia. Si noti che i picchi può essere spesso visto tra i siti di registrazione. b) EOscillazioni a cremagliera da 6 a 16 canali di canali film sottile uECoG matrice di elettrodi sulla superficie del cervello. La media di tutti i segnali 16 sono stati rimossi da ogni traccia (riferimenti media comune), e un 500 Hz filtro digitale passa basso è stato applicato.

<ol><li>Paxinos, G. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+GA+%22The+Rat+Brain+in+Stereotaxic+Coordinates%22">The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates</a>. , Sixth Edition, Academic Press. (2007).</li>
<li>Fujisawa, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavior-dependent+short-term+assembly+dynamics+in+the+medial+prefrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Behavior-dependent short-term assembly dynamics in the medial prefrontal cortex.</a> Nat. Neurosci. 11 (7), 823-833 (2008).</li>
<li>Merrill, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+stimulation+of+excitable+tissue%3A+design+of+efficacious+and+safe+protocols%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Electrical stimulation of excitable tissue: design of efficacious and safe protocols.</a> J. Neurosci. Methods. 141, 171-171 (2005).</li>
<li>Gage, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Naive+coadaptive+cortical+control%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Naive coadaptive cortical control.</a> J. Neural Eng. 2, 52-52 (2005).</li>
<li>Marzullo, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Closed-Loop+Neural+Interface+Technology+in+a+Rat+Model%3A+Combining+Motor+Cortex+Operant+Conditioning+With+Visual+Cortex+Microstimulation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Neur.+Sys.+and+Rehab.+Eng%22%5BJournal%5D)">Development of Closed-Loop Neural Interface Technology in a Rat Model: Combining Motor Cortex Operant Conditioning With Visual Cortex Microstimulation.</a> IEEE Trans. Neur. Sys. and Rehab. Eng. 18 (2), 117-126 (2010).</li>
<li>Maynard, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Utah+intracortical+electrode+array%3A+a+recording+structure+for+potential+brain-computer+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">The Utah intracortical electrode array: a recording structure for potential brain-computer interfaces.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 102, 228-239 (1997).</li>
<li>Kipke, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon-substrate+intracortical+microelectrode+arrays+for+long-term+recording+of+neuronal+spike+activity+in+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Neural+Syst.+Rehab.+Eng%22%5BJournal%5D)">Silicon-substrate intracortical microelectrode arrays for long-term recording of neuronal spike activity in cerebral cortex.</a> IEEE Trans. Neural Syst. Rehab. Eng. 11 (2), 151-155 (2003).</li>
<li>Vetter, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+neural+recording+using+silicon-substrate+microelectrode+arrays+implanted+in+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Chronic neural recording using silicon-substrate microelectrode arrays implanted in cerebral cortex.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 51 (6), 896-904 (2004).</li>
</ol>

DRK è in parte proprietario di NeuroNexus Technologies.

Vi è un crescente interesse utilizzando intracorticali e superficie interfacce registrazione multicanale per la ricerca di funzioni cerebrali 2, fornendo microstimolazione 3, o segnali di controllo per sistemi neuroprosthetic 4,5. I metodi descritti in questo video dimostrano come impiantare croniche sistemi di elettrodi di penetrazione e di superficie. Mentre altri sistemi di elettrodi di silicio croniche esistono già sei, ci siamo concentrati su l&#39;impianto di elettrodi planari sviluppate da NeuroNexus Technologies 7,8. Tecniche per l&#39;impianto di altri sistemi di elettrodi può variare notevolmente. Dei passi chirurgici descritte, il montaggio delle barre animale orecchio stereotassiche può essere la più difficile e il passo più importante nel determinare la precisione del posizionamento degli elettrodi impiantati. Estrema cura deve essere presa, quindi, supporre che ciascun orecchio-bar punta è posizionato correttamente nel condotto uditivo. Dopo Assurance che l&#39;orecchio-bar punta è nel condotto uditivo dell&#39;orecchio destro dell&#39;animale, rilasciare il collo dell&#39;animale con la mano destra, mentre il pollice sinistro e l&#39;indice continuerà a sostenere la testa ed esercitare una pressione della testa contro l&#39;orecchio-bar punta. Con la mano destra, premere la barra allentato orecchio sinistro nel canale uditivo e applicare una leggera pressione verso l&#39;interno. Spostare il lato sinistro della testa dell&#39;animale verso il basso e in avanti e tutto intorno fino a quando si può sentire l&#39;orecchio sinistro-bar slittamento punta nel meato uditivo. Con la mano destra, continuano a fare pressioni sulla barra orecchio sinistro. Rilasciare la testa dell&#39;animale e, con la mano sinistra ora libera, stringere la vite di fissaggio della barra di orecchio sinistro.

<table border="1"><tbody><tr><td> Attrezzatura </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Comments </td></tr><tr><td> Bone Screw - # 2-56 x 3/16, Phillips testa pan, 18-8 S / S </td><td> BoltDepot </td><td> 7650 </td><td></td></tr><tr><td> Bone Screw - # 2-56 x 1/8, Phillips testa pan, 18-8 S / S </td><td> BoltDepot </td><td> 9617 </td><td></td></tr><tr><td> Oxygen Large Tank - Size K </td><td> Gas criogenici </td><td> OXKME </td><td></td></tr><tr><td> Oxygen Piccolo Tank - E Dimensione </td><td> Gas criogenici </td><td> OXYE-AL </td><td></td></tr><tr><td> Vännäs-Tubingen Scissors Spring - 2,5 mm Blade, ad angolo </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 15002-08 </td><td></td></tr><tr><td> Dumont # 5 Pinza, Teflon </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 11626-11 </td><td></td></tr><tr><td> Dumont # 5 Pinza, Dumostar </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 11295-10 </td><td></td></tr><tr><td> Student Vännäs Spring Scissors </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 91500-09 </td><td></td></tr><tr><td> Adson Pinza </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 11006-12 </td><td></td></tr><tr><td> Friendman-Pearson Ronqeur, curvo </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 16221-14 </td><td></td></tr><tr><td> Forbici Iris - ToughCut </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 14058-11 </td><td></td></tr><tr><td> Vännäs-Tubingen Scissors Spring - Blade 5mm, Etero </td><td> Fine Science Tools </td><td> 15003-08 </td><td></td></tr><tr><td> Manico bisturi </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 10003-12 </td><td></td></tr><tr><td> Sterilizzazione Box di plastica </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 20810-02 </td><td></td></tr><tr><td> Acciaio Ruler </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 30086-15 </td><td></td></tr><tr><td> Probe &amp; Spatola - 14 centimetri Straight </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 10090-13 </td><td></td></tr><tr><td> Emostato diritto </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 13002-10 </td><td></td></tr><tr><td> Emostato curvo </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 13003-10 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Micro Drill StaFrese in acciaio inless - 0.7mm </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 19008-07 </td><td> 10/Pack </td></tr><tr valign="bottom"><td> Micro Drill Frese in acciaio inox - 0,5 mm </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 19007-05 </td><td> 10/Pack </td></tr><tr valign="bottom"><td> Le viti autofilettanti Bone - 1.17mm (diam) - 4,7 mm (lunghezza) </td><td> Strumenti di Scienza Fine </td><td> 19010-00 </td><td> 100/Pack </td></tr><tr valign="bottom"><td> Lacrime artificiali </td><td> Pescatore </td><td> NC9860842 </td><td> Ogni </td></tr><tr valign="bottom"><td> Betadine </td><td> Pescatore </td><td> 19-066452 </td><td> Bottiglia </td></tr><tr valign="bottom"><td> F-AIR Filtri carbone </td><td> Pescatore </td><td> NC9112250 </td><td> Scatola metallica </td></tr><tr valign="bottom"><td> Cotton applicatore con punta, non sterile </td> &lt;td&gt; materiale Servizi </td><td> 1104 </td><td> 10Pack/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Garza 2 &quot;x 2&quot; </td><td> Materiale Servizi </td><td> 1630 </td><td> 25Pack/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Punta dell&#39;ago, GA 23 x 1 &quot; </td><td> Materiale Servizi </td><td> 39412 </td><td> Venduto da Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Punta dell&#39;ago, 27 x 1,25 GA &quot; </td><td> Materiale Servizi </td><td> 25251 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Punta dell&#39;ago, GA 30 x 0.5 &quot; </td><td> Materiale Servizi </td><td> 22023 </td><td> 10Box/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Pomata, 0,6 g Triple Antibiotic </td><td> Materiale Servizi </td><td> 2528 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Pouch, Self Seal sterilizzazione per gatti<html> s, 3.5 &quot;x 8&quot; </td><td> Materiale Servizi </td><td> 1023 </td><td> 10Box/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Soluzione di Ringer 1000ml </td><td> Materiale Servizi </td><td> 5263 </td><td> 12Bag/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Lama da bisturi monouso sterili N ° 15 </td><td> Materiale Servizi </td><td> 1975 </td><td> 3Box/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Suture, Nylon Needle w/P-3, 5-0, 18in. </td><td> Materiale Servizi </td><td> 4618 </td><td> 12/scatola </td></tr><tr valign="bottom"><td> Underpad, Disposable 23 &quot;x 36&quot; </td><td> Materiale Servizi </td><td> 2545 </td><td> 15Pack/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Lubrificante, Jelly chirurgico sterile </td><td> Materiale Servizi </td><td> 2538 </td><td> 12Box/Case </td></tr>&quot;&gt; <td> Assorbibile Foam Gel 2cmx6cmx7mm </td><td> Materiale Servizi </td><td> 3107 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Six Piece Set-Screw Set di cacciaviti </td><td> Nazionale Jewelers Supplies </td><td> ETSCR98001 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Kwik Sil adesivo </td><td> WPI </td><td> KWIK-SIL </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Kwik Sil Tubi </td><td> WPI </td><td> 600009 </td><td></td></tr><tr valign="top"><td> Elettrodi di silicio croniche da 16 a 64 siti </td><td> NeuroNexus Technologies </td><td> Varia su Design Probe </td><td></td></tr><tr valign="top"><td> Croniche a film sottile elettrodi di superficie (microECoG) da 16 a 32 siti </td><td> NeuroNexus Technologies </td><td> Varia su Design Probe </td><td>&nbsp;
 </td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

impianto chirurgico di elettrodi neurali cronici per la registrazione di attività singola unità e segnali electrocorticographic

Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

Il successo di registrazioni elettrofisiologiche lungo termine spesso dipende dalla qualità della chirurgia impianto. Qui si forniscono informazioni utili per i chirurghi che stanno imparando il processo di impiantare sistemi di elettrodi. Abbiamo dimostrato la procedura di impianto sia di un penetrante e un elettrodo di superficie. Il processo chirurgico è descritto dall&#39;inizio alla fine, comprese le descrizioni dettagliate di ogni passo tutta la procedura. Va inoltre rilevato che questa guida video è focalizzata verso procedure svolte in modelli di roditori e di altri modelli animali di piccole dimensioni. Modifiche delle procedure descritte sono realizzabili per altri modelli animali.

Forniamo informazioni utili per i chirurghi che stanno imparando il processo di impianto di elettrodi di registrazione croniche neurali. Tecniche per sistemi di elettrodi sia penetranti e superficie sono descritti in un modello animale roditore.

Impianto chirurgico di elettrodi neurali cronici per la registrazione di attività singola unità e segnali Electrocorticographic

Il successo delle registrazioni elettrofisiologiche a lungo termine dipende spesso dalla qualità dell'intervento chirurgico di impianto. In questa sezione forniamo informazioni utili per...

L'obiettivo generale di questa procedura è impiantare un elettrodo per registrazioni elettrofisiologiche croniche. Questo viene realizzato anestetizzando prima l'animale e preparandolo per l'intervento chirurgico. Una volta pronto, viene effettuata un'incisione lungo la linea mediana e viene esposta la parte superiore del cranio.Successivamente vengono praticati dei fori per alloggiare le viti e viene eseguita una craniotomia. Infine, viene impiantato l'elettrodo e viene realizzata una protezione in acrilico dentale. Al termine, gli elettrodi vengono collegati a un sistema di acquisizione del segnale, e possono essere registrati segnali elettrofisiologici, inclusi potenziali d'azione e potenziali di campo locali.Il principale vantaggio delle registrazioni elettrofisiologiche croniche è che permette lo studio di animali svegli e in attività, liberi dagli effetti dell'anestesia. Ora, questo approccio potrebbe aiutarci a rispondere a domande fondamentali in neuroscienze difficili da ottenere con interventi acuti, come l'apprendimento e la memoria, l'attenzione, il processo decisionale e molto altro ancora. Gli interventi di oggi saranno eseguiti da Sarah Nik e Colin Stetner. Dopo aver indotto un piano chirurgico di anestesia nell'animale, confermato dall'assenza di un riflesso doloroso mediante una pinzatura del dito del piede, preparare l'animale per l'intervento chirurgico.Rasare l'animale dalla regione tra gli occhi fino dietro le orecchie, quindi applicare un lubrificante sugli occhi. Successivamente, detergere la zona rasata tre volte, alternando tra Isop, alcol e Betadine. Collegare i dispositivi di misurazione e posizionare l'animale nei supporti stereotassici per le orecchie.Ora, posizionare con attenzione la punta di ciascun asta auricolare nell'ATU uditivo spostando prima l'animale per allineare la prima asta, e poi esercitando una leggera pressione verso l'interno per guidare la seconda asta auricolare. Afferrare l'animale dietro le orecchie e muoverlo avanti e indietro con fermezza. Se l'animale è montato correttamente, la testa risulterà rigida e ben fissata.Risrerilizzare la testa utilizzando un bisturi, praticare un'incisione lungo la linea mediana. Utilizzare pinze per trattenere la pelle con tamponi sterili. Rimuovere il tessuto connettivo sottostante aderente all'osso.La punta del tampone può assorbire e minimizzare il sanguinamento. A questo punto, le pinze possono essere riposizionate sul tessuto sotto la cute; disinfettare e pulire la superficie dell'osso utilizzando perossido di idrogeno. Quindi asciugare l'osso con una garza, e utilizzando i punti BMA e lambda, si impiega una torre stereotassica per identificare la posizione di trapanazione della craniotomia.Una penna o una leggera trapanazione segnerà la superficie. A questo punto praticare fori per le viti nell'osso per alloggiare le viti di ancoraggio, posizionando le viti di fissaggio lungo il perimetro e collocando la vite di massa posteriormente rispetto a Lambda. Lasciare libera da viti l'area adiacente alla craniotomia.Dopo aver inserito le viti, praticare la craniotomia cominciando a forare quattro piccoli segni guida superficiali per gli angoli della craniotomia, seguiti dal foro del perimetro della craniotomia. Se possibile, evitare il seno sagittale poiché potrebbe causare un sanguinamento abbondante. A questo punto, rimuovere la porzione centrale dell'osso utilizzando una pinza robusta e idratare la dura esposta in modo abbondante con liquido cerebrospinale artificiale o soluzione fisiologica.Un piccolo uncino di 90 gradi ricavato da un ago ipodermico da 28 gauge o più sottile, evitando i vasi sanguigni. Afferrare la superficie della dura madre e sollevarla dal cervello. Utilizzare forbici microchirurgiche per tagliare qualsiasi tessuto connettivo.Il liquido cerebrospinale fuoriesce quando si reseca la dura madre. Fissare l'attuatore lineare a motore su un apparato stereotassico. Collegare con attenzione il filo di massa dell'elettrodo al silicio attorno alla base della vite di massa.L'elettrodo viene posizionato in modo che i cavi siano sospesi sopra la craniotomia. Successivamente, fissare l'elettrodo di registrazione al dispositivo di inserzione mediante PEG riscaldato. Quindi abbassare manualmente la punta dell'elettrodo fino alla posizione stereotassica desiderata sulla superficie del cervello.Utilizzando l'interfaccia software dell'attuatore lineare, spostare l'elettrodo alla profondità desiderata all'interno del tessuto cerebrale. Fissare il cavo dell'elettrodo di registrazione al cervello collegandolo a una vite adiacente mediante sigillante rapido. Una volta fissato, rimuovere l'elettrodo dal dispositivo di inserzione sciogliendo il collegamento in PEG con soluzione salina.Sollevare il dispositivo di inserzione dal cervello. Al termine, coprire la craniotomia esposta con garza imbevuta di soluzione salina, schiuma di gel o un gel di alginato, e applicare un polimero di silicone per ricoprire e proteggere ciascun cavo dell'elettrodo. Applicare acrilico per fissare il sito dell'impianto e lasciarlo indurire.Successivamente, posizionare il connettore nella sua posizione finale e applicare dell'acrilico dentale per creare un basco cranico resistente. Lasciare indurire il cemento. Procedere quindi con la sezione intitolata Recupero Postoperatorio.Per l'implantazione di un dispositivo di cinque per cinque millimetri, preparare una craniotomia di sei per sei millimetri tra Lambda e Bgma per ridurre il tempo di esposizione della craniotomia e mantenerla pulita. Applicare un acrilico dentale fotopolimerizzabile attorno al bordo asciutto del cappuccio e del sito di craniotomia prima della foratura. Utilizzare ora una fresa 1 0 7 per rimuovere la superficie ossea nella forma generale della craniotomia, fino a ottenere uno strato sottile e trasparente, seguita da una fresa numero 1 0 6.Per completare l'assottigliamento dei bordi, rimuovere la parte rimanente dell'osso utilizzando pinzette adatte. Mantenere la dura ben idratata con soluzione fisiologica artificiale o schiuma gelatinosa salina. In caso contrario, l'elettrodo non scivolerà nel tessuto.Utilizzando nastro sterile, fissare l'elettrodo micro-ECOG al stereotassico. Posizionarlo con cautela sopra il cranio aperto. Abbassare l'elettrodo, assicurandosi che i siti dell'elettrodo siano rivolti verso il basso per entrare in contatto con la dura madre o le superfici dell'epidendrio.Ora posizionare piccoli pezzi di schiuma gel impregnata di soluzione fisiologica intorno all'elettrodo nelle aree in cui la dura madre o il parenchima sono esposti e sulla parte superiore dell'elettrodo a film sottile. Successivamente, stabilizzare il tappo cranico applicando acrilico dentale polimerizzabile con luce UV sulla schiuma gel e fino al connettore. Prestare attenzione a non coprire il connettore oltre la base del tappo.Lasciare le viti scoperte e accessibili ai cavi. Una volta che il cappuccio è stabile, tagliare il nastro e allontanare la torre. Collegare il cavo di messa a terra a una qualsiasi vite a contatto con la dura avvolgendolo intorno alla vite almeno tre volte, sopra e sotto se stesso.Quindi collegare il filo di riferimento a un'altra vite nello stesso modo. Infine, il cappuccio viene completato con un po' di acrilico aggiuntivo. Una volta che il cemento si è indurito, la sede chirurgica sarà pronta per la chiusura.Per iniziare il recupero postoperatorio, rimuovere l'animale dal supporto. Mantenere l'animale al caldo e fornire ossigeno supplementare fino a quando l'animale sarà in grado di mantenere autonomamente livelli normali di ossigeno. Alloggiare ciascun animale con impianto cronico in una gabbia separata.Di solito occorrono da quattro a sette giorni perché l'animale si riprenda completamente dall'intervento chirurgico. Un impianto di successo presenterà impedenze prevedibili misurate a un chilohertz immediatamente dopo l'intervento. Il segnale neurale mostra picchi sui microelettrodi impiantati e oscillazioni a lenta onda sull'elettrodo di superficie a film sottile.Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come eseguire interventi chirurgici cronici con la pratica. Dovresti essere in grado di completarli entro un paio di ore.

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