Name: Un metodo per la sistematica elettrochimici ed elettrofisiologiche di valutazione dei neurali registrazione elettrodi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-03T22:15:00.000+00:00
Duration: 9 min 27 s
Description: Scopri un metodo sistematico per valutare elettrodi per registrazione neurale usando polimeri conduttori organici su modelli di ratto. Questa tecnica combina analisi elettrofisiologiche ed elettrochimiche per ottimizzare impianti neurali.

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Gli autori riconoscono il sostegno del Consiglio della Ricerca Australiano attraverso il Centro di Eccellenza per Electromaterials Science.

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 <ol><li> 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). </li><li> Collegare la matrice di elettrodi per un potenziostato. </li><li> Posizionare con cura la matrice di elettrodi nella soluzione di deposizione e bloccare in posizione. </li><li> Collocare un controelettrodo maglia platino ed elettrodo di riferimento Ag / AgCl nella soluzione di deposizione e collegarsi ad un potenziostato. </li><li> Utilizzando potenziostato, rivestimenti deposito sugli elettrodi desiderati. Condizioni di deposizione (potenziale, corrente e tempo) potranno variare a seconda delle vernici desiderati. Per rivestimenti PEDOT-PTS, un pote applicatantial di 1 V per 15, 30, 45, o 60 sec è stato usato. Quattro elettrodi sulla matrice devono essere rivestiti con il rivestimento in una configurazione sfalsata (Figura 1). </li><li> Rimuovere la matrice di elettrodi dalla soluzione di deposizione e risciacquare delicatamente con acqua deionizzata. </li><li> Ripetere la procedura di rivestimento con altri materiali come desiderato. </li><li> Preparare la soluzione di test in vitro (0,3 M fosfato di sodio (Na 2 HPO 4) in acqua deionizzata). </li><li> Collegare la matrice di elettrodi per un potenziostato. </li><li> Posizionare con cura la matrice di elettrodi nella soluzione di test e bloccare in posizione. </li><li> Posizionare un contatore elettrodo maglie platino ed elettrodo di riferimento Ag / AgCl nella soluzione di test e connettersi a un potenziostato. </li><li> Utilizzando il potenziostato, effettuare spettroscopia di impedenza elettrochimica sequenziale (EIS) (Offset potenziale 0 V, ampiezza 10 mV, gamma di frequenza 10-100,000 Hz) e voltammetria ciclica (1 ciclo, campo di potenziale 00,8 a -0,8 V, frequenza di scansione di 100 mV / sec) su tutti gli elettrodi. Elettrodi non testati sono conservati presso potenziale circuito aperto e un momento tranquillo di 1 sec viene utilizzato tra ciascuna prova. Tutti i 32 elettrodi sono in contatto con la soluzione per la sessione di test completo di 1 ora. </li><li> Rimuovere la matrice di elettrodi dalla soluzione di prova e lavare delicatamente con acqua deionizzata. </li><li> Eseguire tutte le altre analisi desiderati come la microscopia ottica. </li><li> Conservare le sonde in un contenitore protettivo asciutto per evitare danni e degrado delle superfici degli elettrodi. </li></ol> 2. Elettrodi impianto <ol><li> Pesare il topo. </li><li> Iniettare uretano (20% w / v in acqua distillata, 1,3 g / kg ip) per anestesia nonrecovery. </li><li> Garantire esordio anestesia testando per un riflesso ritiro pizzico punta. Se l&#39;anestesia non è sufficiente, dosi supplementari di uretano deve essere somministrato (0,3 g / kg ip). </li><li> Applicare il lubrificante occhio, e poi radere la testa del unIMAL. </li><li> Posto l&#39;animale in posizione prona su un piatto omeotermale e inserire una sonda rettale (37,5 ° C). </li><li> Mettere una barra orecchio nella posizione finale circa previsto entro il telaio stereotassico, e quindi regolare l&#39;animale per posizionare la barra orecchio nel meato acustico esterno. </li><li> Allineare la seconda barra orecchio nel meato acustico esterno controlaterale. Spostare l&#39;animale nei bar orecchio ad allinearsi con il supporto del dente. </li><li> Utilizzando pinze rat-dente, aprire la mascella dell&#39;animale, agganciare gli incisivi superiori sopra il supporto del dente e bloccare il naso al suo posto. </li><li> Crea un&#39;incisione nella pelle della testa, circa 1 mm verso destra della linea mediana e da 10 mm ad rostrale a 10 mm caudale di lambda. </li><li> Retrarre la pelle e lateralmente muscolare dall&#39;incisione per esporre parietale e ossa interparietale Utilizzo 20% soluzione di perossido di idrogeno e un tampone di garza, strofinare la superficie dell&#39;osso esposto. </li><li> Praticare un foro di circa3 millimetri 2 nell&#39;osso interparietal più vicino al lambda e la linea mediana possibile e togliere il tappo osso. Utilizzando soluzione salina sterile, lavare il foro per rimuovere la polvere di osso o frammenti che possono danneggiare l&#39;elettrodo. </li><li> Utilizzando le forbici spuntate-schietto, sezionare sotto la collottola e creare una cavità. Avvolgere un filo di Ag / AgCl in cotone, saturare con soluzione salina e quindi inserire l&#39;elettrodo di riferimento nella cavità. </li><li> Fare un&#39;incisione della dura madre sul piano sagittale con la punta di un ago. </li><li> Fissare la matrice di elettrodi al manipolatore elettrodo e regolarne la posizione sopra l&#39;apertura con un angolo rostro-caudale 19 °. Inserire manualmente l&#39;elettrodo circa 2 mm nel cervello verso il collicolo inferiore. </li><li> Fissare il diffusore al bar all&#39;orecchio cava di sinistra. </li><li> Assicurarsi che l&#39;amplificatore è acceso. Quindi verificare l&#39;anestesia degli animali prima di sigillare la camera di registrazione. </li></ol> 3.In Testing vivo <ol><li> Invia raffiche di rumore bianco, (rumore gaussiano distribuito, 1-44 kHz, 10 msec tempo di salita-discesa) e monitorare l&#39;attività su ciascun elettrodo. La velocità massima alla quale scoppia dovrebbe essere consegnato è uno scoppio ogni 200 msec. </li><li> Utilizzando il microdrive motorizzato, inserire lentamente la matrice di elettrodi fino a quando l&#39;attività acusticamente guidato viene registrata sui 3 elettrodi più distali di ciascun gambo (il numero e la posizione delle attività di registrazione elettrodi possono variare con il posizionamento degli elettrodi o design elettrodo). </li><li> Eseguire il protocollo di stimolazione acustica con 300 ripetizioni di 50 msec raffiche di rumore bianco (rumore gaussiano distribuito, 1-44 kHz, 10 msec tempo di salita-discesa), con un tasso di ripetizione 1 sec a 70 dB, e registrare l&#39;attività dell&#39;unità multipla a ciascun elettrodo ( 24.4 kHz frequenza di campionamento). </li><li> Inserire lentamente la matrice di elettrodi altri 200 μ m nella IC per posizionare ciascun elettrodo o meno nella stessa posizione come elettrodo più distale da the posizione di registrazione iniziale. </li><li> Ripetere la stimolazione acustica e il protocollo di registrazione neurale. </li><li> Continuare inserendo la matrice di elettrodi in 200 μ m passi e l&#39;esecuzione della stimolazione acustica e il protocollo di registrazione neurale fino a quando tutti gli elettrodi hanno registrato l&#39;attività acusticamente guidato da un minimo di 3 posizioni (in genere 8-12 posizioni elettrodi in tutto). </li><li> Ritrarre la matrice di elettrodi in 200 μ m passi e continuare a svolgere la stimolazione acustica e il protocollo di registrazione neurale fino alla posizione iniziale matrice di elettrodi è raggiunto. </li><li> Rientrare con cautela la matrice di elettrodi manualmente. </li><li> Iniettare una dose eccessiva di pentobarbitone sodio (Lethobarb; 200 mg / kg ip) di eutanasia dell&#39;animale. </li><li> Lavare delicatamente la matrice di elettrodi con acqua distillata. Poi memorizzare le sonde in un contenitore protettivo asciutto per evitare danni e degrado delle superfici degli elettrodi. </li></ol> 4. Post-impianto in vitro Testing <ol><li> Lavare delicatamente la matrice di elettrodi con acqua distillata per rimuovere eventuali contaminazioni. </li><li> Collegare la matrice di elettrodi per un potenziostato. </li><li> Posizionare con cura la matrice di elettrodi nella soluzione di test e bloccare in posizione. </li><li> Posizionare un contatore elettrodo maglie platino ed elettrodo di riferimento Ag / AgCl nella soluzione di test e connettersi al potenziostato. </li><li> Utilizzando il potenziostato, effettuare spettroscopia di impedenza elettrochimica sequenziale (EIS) (Offset potenziale 0 V, ampiezza 10 mV, gamma di frequenza 10-100,000 Hz) e voltammetria ciclica (1 ciclo, il potenziale range da 0,8 a -0,8 V, frequenza di scansione di 100 mV / sec ) su tutti gli elettrodi. Elettrodi non testati sono conservati presso potenziale circuito aperto e un momento tranquillo di 1 sec viene utilizzato tra ciascuna prova. Tutti i 32 elettrodi sono in contatto con la soluzione per la sessione di test completo di 1 ora. </li><li> Rimuovere la matrice di elettrodi dalla soluzione di prova e lavare delicatamente con acqua deionizzata. </li><li> Pmerletti la matrice di elettrodi in una soluzione detergente enzimatica per 24 ore. </li><li> Rimuovere la matrice di elettrodi dalla soluzione e sciacquare con acqua distillata. </li><li> Collegare la matrice di elettrodi per un potenziostato. </li><li> Posizionare con cura la matrice di elettrodi nella soluzione di test e bloccare in posizione. </li><li> Posizionare un contatore elettrodo maglie platino ed elettrodo di riferimento Ag / AgCl nella soluzione di test e connettersi al potenziostato. </li><li> Utilizzando il potenziostato, effettuare spettroscopia di impedenza elettrochimica sequenziale (EIS) (Offset potenziale 0 V, ampiezza 10 mV, gamma di frequenza 10-100,000 Hz) e voltammetria ciclica (1 ciclo, il potenziale range da 0,8 a -0,8 V, frequenza di scansione di 100 mV / sec ) su tutti gli elettrodi. Elettrodi non testati sono conservati presso potenziale circuito aperto e un momento tranquillo di 1 sec viene utilizzato tra ciascuna prova. Tutti i 32 elettrodi sono in contatto con la soluzione per la sessione di test completo di 1 ora. </li><li> Rimuovere la matrice di elettrodi dalla soluzione in esame elavare delicatamente con acqua deionizzata. </li><li> Conservare le sonde in un contenitore protettivo asciutto per evitare danni e degrado delle superfici degli elettrodi. </li></ol>

<ol><li>Oluigbo, C. O., Rezai, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Addressing+Neurological+Disorders+With+Neuromodulation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Addressing Neurological Disorders With Neuromodulation.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 58, 1907-1917 (2011).</li>
<li>Shivdasani, M. N., Mauger, S. J., Rathbone, G. D., Paolini, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inferior+Colliculus+Responses+to+Multichannel+Microstimulation+of+the+Ventral+Cochlear+Nucleus%3A+Implications+for+Auditory+Brain+Stem+Implants%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Inferior Colliculus Responses to Multichannel Microstimulation of the Ventral Cochlear Nucleus: Implications for Auditory Brain Stem Implants.</a> J. Neurophysiol. 99, 1-13 (2008).</li>
<li>Perlmutter, J. S., Mink, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+Brain+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Deep Brain Stimulation.</a> Ann. Rev. Neurosci. 29, 229 (2006).</li>
<li>Weaver, F. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bilateral+Deep+Brain+Stimulation+vs+Best+Medical+Therapy+for+Patients+With+Advanced+Parkinson+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Med.+Assoc%22%5BJournal%5D)">Bilateral Deep Brain Stimulation vs Best Medical Therapy for Patients With Advanced Parkinson Disease.</a> J. Am. Med. Assoc. 301, 63-73 (2009).</li>
<li>Biran, R., Martin, D. C., Tresco, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+cell+loss+accompanies+the+brain+tissue+response+to+chronically+implanted+silicon+microelectrode+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Neuronal cell loss accompanies the brain tissue response to chronically implanted silicon microelectrode arrays.</a> Exp. Neurol. 195, 115-126 (2005).</li>
<li>McConnell, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implanted+neural+electrodes+cause+chronic%2C+local+inflammation+that+is+correlated+with+local+neurodegeneration%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Implanted neural electrodes cause chronic, local inflammation that is correlated with local neurodegeneration.</a> J. Neural Eng. 6, (2009).</li>
<li>Liu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stability+of+the+interface+between+neural+tissue+and+chronically+implanted+intracortical+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Rehab.+Eng%22%5BJournal%5D)">Stability of the interface between neural tissue and chronically implanted intracortical microelectrodes.</a> IEEE Trans. Rehab. Eng. 7, 315-326 (1999).</li>
<li>Rousche, P. J., Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+recording+capability+of+the+Utah+Intracortical+Electrode+Array+in+cat+sensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Chronic recording capability of the Utah Intracortical Electrode Array in cat sensory cortex.</a> J. Neurosci. Methods. 82, 1-15 (1998).</li>
<li>Williams, J. C., Rennaker, R. L., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+neural+recording+characteristics+of+wire+microelectrode+arrays+implanted+in+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Long-term neural recording characteristics of wire microelectrode arrays implanted in cerebral cortex.</a> Brain Res. Protoc. 4, 303-313 (1999).</li>
<li>Harris, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conducting+polymer+coated+neural+recording+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Conducting polymer coated neural recording electrodes.</a> J. Neural Eng. 10, (2013).</li>
<li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBard%2C+AJ+%22Electrochemical+Methods%22">Electrochemical Methods</a>. , Wiley. (2001).</li>
<li>Ludwig, K. A., Uram, J. D., Yang, J., Martin, D. C., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+neural+recordings+using+silicon+microelectrode+arrays+electrochemically+deposited+with+a+poly%283%2C4-ethylenedioxythiophene%29+%28PEDOT%29+film%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Chronic neural recordings using silicon microelectrode arrays electrochemically deposited with a poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) film.</a> J. Neural Eng. 3, 59 (2006).</li>
</ol>

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&#39;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 ...

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&#39;epilessia dovrebbe essere applicato solo un impulso elettrico al cervello durante un attacco. Alcuni effetti indesiderati possono essere distonia, perdita di memoria, disorientamento, la funzione cognitiva, allucinazioni indotte, depressione o anti-depressione 3,4. In molti dispositivi, un sistema a circuito chiuso è quindi necessario registrare attività elettrica e di innescare stimolazione quando viene rilevato uno stato anomalo. Registrazione di elettrodi vengono usati anche per controllare prodispositivi protesici. E &#39;fondamentale per registrare l&#39;attività neurale bersaglio con il più alto rapporto segnale-rumore per ottenere il triggering più accurata e il controllo del dispositivo. Un elevato rapporto segnale-rumore è anche altamente desiderabile per applicazioni di ricerca, come dati più affidabili possono essere ottenuti, con conseguente minor soggetti di prova richiesti. Ciò consentirà anche una maggiore comprensione dei meccanismi e dei meccanismi coinvolti nella stimolazione neurale e la registrazione. Dopo una protesi neurale è stata posta nel cervello, una risposta immunitaria viene attivato 5,6. La durata della risposta è generalmente diviso in fasi acute e croniche, ciascuna composta da diversi processi biologici 7. La risposta immunitaria può avere effetti drammatici sulle prestazioni dell&#39;impianto, come l&#39;isolamento degli elettrodi dei neuroni bersaglio di incapsulamento in una cicatrice gliale o degradazione chimica dei materiali implantari 8.Ciò può ridurre il rapporto segnale-rumore di un elettrodo di registrazione e la potenza di un elettrodo di stimolazione, e piombo sull&#39;elettrodo guasto 9. L&#39;attenta scelta di design dell&#39;impianto e dei materiali sono necessari per evitare il fallimento per tutta la durata dell&#39;impianto. Molti materiali diversi e design di impianti sono stati sviluppati recentemente per migliorare il rapporto segnale-rumore e stabilità dell&#39;impianto per la registrazione neurale. Materiali per gli elettrodi hanno incluso platino, iridio, tungsteno, ossido di iridio, ossido di tantalio, grafene, nanotubi di carbonio, drogato polimeri conduttori, e più recentemente idrogel. Materiali di substrato provato include anche silicio, ossido di silicio, nitruro di silicio, seta, Teflon, poliimmide, e silicone. Varie modifiche elettrodi sono stati indagati, utilizzando rivestimenti come laminina, neurotrofine, o monostrati auto-assemblati e trattamenti a base di elettrochimica, plasma e tecniche ottiche. Design dell&#39;impiantos potrebbe essere 1 -, 2 - o 3-dimensionale con gli elettrodi generalmente sulla punta di una sonda isolante o lungo il bordo di un codolo per penetrare elettrodi o in una matrice a 2 dimensioni per impianti con superficie corticale. Indipendentemente dal disegno dell&#39;elettrodo o materiale, letteratura precedente ha tipicamente dimostrato le prestazioni del nuovo impianto senza riferimento ad altri costrutti implantari. Questo impedisce una valutazione sistematica delle loro proprietà. Questo protocollo fornisce un metodo per la comparazione dei diversi materiali elettrodici attraverso una serie di tecniche analitiche ed elettrofisiologici. Si basa su un articolo pubblicato di recente che ha confrontato 4 drogato diversa conduzione rivestimenti polimerici (polipirrolo (PpY) e di poli-3 ,4-etilendiossitiofene (PEDOT) drogato con solfato (SO 4) o para-toluene solfonato (PTS)) e 4 rivestimento in diversi spessori 10. Questo articolo ha trovato un materiale, PEDOT-PTS con un tempo di deposizione 45 sec,avuto il rapporto e picco più alto numero di segnale-rumore con il minor rumore di fondo e che questi parametri dipendevano impedenza dell&#39;elettrodo. PEDOT-PTS visualizzato anche biostabilità acuta superiore rispetto agli altri polimeri drogate conduzione ed elettrodi iridio nude. Il protocollo consente i parametri critici controllando il rapporto segnale-rumore e la stabilità di essere determinato e utilizzato per migliorare ulteriormente le prestazioni di elettrodi di registrazione neurali.

<table><tbody><tr><td>Attenuatore programmabile</td><td>TDT</td><td>PA5</td><td>Controlla l'ampiezza del segnale acustico su tutte le frequenze</td></tr><tr><td>Driver elettrostatico dell'altoparlante</td><td>TDT</td><td>ED1</td><td>Aziona gli altoparlanti elettrostatici (EC1)</td></tr><tr><td>Altoparlante elettrostatico accoppiato</td><td>TDT</td><td>EC1</td><td>Fornisce il suono all'animale</td></tr><tr><td>Stazione base di elaborazione</td><td>TDT</td><td>RZ2</td><td>Registra l'attività neurale dall'array di elettrodi (utilizzando il preamplificatore PZ2)</td></tr><tr><td>Preamplificatore</td><td>TDT</td><td>PZ2-256</td><td>Preamplificatore ad alta impedenza a 256 canali</td></tr><tr><td>Processore multifunzione</td><td>TDT</td><td>RX6</td><td>Utilizzato per generare stimoli acustici</td></tr><tr><td>Elettrodo multicanale</td><td>NeuroNexus Technologies</td><td>A4 & volte; 8&ndash; 5mm-200-200-413</td><td>Array di elettrodi a 4 gambi a 32 canali</td></tr><tr><td>Potenziostato</td><td>CH Strumenti</td><td>CHI660B</td><td>Deposita i rivestimenti degli elettrodi ed esegue voltammetria ciclica ed EIS (utilizzato con CHI684)</td></tr><tr><td>Multiplexer</td><td>CH Instruments</td><td>CHI684</td><td>Passa da un elettrodo all'altro sul potenziostato</td></tr><tr><td>Fosfato disodico</td><td>Fluka</td><td>71644</td><td>Utilizzato nella soluzione di prova</td></tr><tr><td>3,4- Etilendiossitiofene (EDOT)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>483028</td><td>Un materiale di rivestimento dell'elettrodo</td></tr><tr><td>para-toluene sulfonato (Na2pTS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>152536</td><td>Un materiale di rivestimento dell'elettrodo</td></tr><tr><td>Uretano</td><td>Sigma Aldrich</td><td>U2500</td><td>Utilizzato per anestetizzare l'elettrodo animale</td></tr><tr><td>Argento/Cloruro d'argento</td><td>CH Instruments</td><td>CHI111</td><td>Utilizzato per testare l'elettrodo in vitro</td></tr><tr><td>Elettrodo di platino</td><td>CH Instruments</td><td>MW4130</td><td>Utilizzato per testare l'elettrodo in vitro</td></tr><tr><td>Microdrive motorizzato</td><td>Sutter Instruments</td><td>DR1000</td><td>Per controllare la posizione dell'array di elettrodi durante l'intervento</td></tr><tr><td>chirurgico Detergente enzimatico</td><td>Advanced Medical Optics</td><td>Ultrazyme</td><td>Pulisce la proteina dall'array di elettrodi dopo l'impianto</td></tr><tr><td>Involucro acustico</td><td>TMC Ametek</td><td>83-501</td><td>Isola l'animale dal rumore acustico ed elettrico</td></tr><tr><td>Telaio stereotassico</td><td>David Kopf Instruments</td><td>1430</td><td>Protegge e posiziona l'animale</td></tr><tr><td>Regolatore di temperatura</td><td>World Precision Instruments</td><td>ATC1000</td><td>Controlla la temperatura dell'animale</td></tr><tr><td>Trapano osseo</td><td>KaVo Dental</td><td>K5Plus</td><td>Utilizzato per eseguire la craniectomia</td></tr><tr><td>Aspiratore</td><td>Flaem</td><td>Suction pro</td><td>Utilizzato per eseguire la craniectomia</td></tr></tbody></table>

un metodo per la sistematica elettrochimici ed elettrofisiologiche di valutazione dei neurali registrazione elettrodi

A Method for Systematic Electrochemical and Electrophysiological Evaluation of Neural Recording Electrodes

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&#39;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&#39;approccio chirurgico nel percorso uditivo possono anche essere modificati per altre regioni o tessuti neurali.

Una serie di elettrodi tipico utilizzato per questo protocollo sperimentale è mostrato in Figura 1. Ci sono 32 elettrodi all&#39;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...

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.

Un metodo per la sistematica elettrochimici ed elettrofisiologiche di valutazione dei neurali registrazione elettrodi

New materials and designs for neural implants are typically tested separately, with a demonstration of performance but without reference to other implant ...

L'obiettivo generale di questa procedura è determinare in modo affidabile l'elettrodo migliore per la registrazione neurale acuta. Questo viene raggiunto innanzitutto modificando gli elettrodi nudi, in questo caso mediante deposizione di polimeri organici conduttivi. Il secondo passaggio consiste nel testare le proprietà dei rivestimenti in vitro.Successivamente, gli elettrodi vengono posizionati in un modello animale di ratto per la registrazione neurale acuta. L'ultimo passaggio consiste nel riprovare gli elettrodi in vitro per determinarne la bio-stabilità. Infine, un confronto tra diversi elettrodi mediante una serie di tecniche analitiche, tra cui elettrofisiologia ed elettrochimica, viene utilizzato per determinare le proprietà chimiche e fisiche fondamentali degli impianti neurali.Questo metodo può aiutare a rispondere a domande fondamentali nello sviluppo di nuove interfacce cervello-macchina, ad esempio quali proprietà fondamentali dell'elettrodo possono migliorare il rapporto segnale/rumore e la stabilità biologica. Sime e Morgan mi assisteranno in questa procedura. Iniziare la procedura anestetizzando un ratto mediante iniezione intraperitoneale di uretano.Verificare l'i

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Una questione fondamentale nella nostra comprensione di circuiti corticali è come le reti in diversi strati corticali codifica le informazioni sensoriali. Qui, descriviamo le tecniche elettrofisiologiche che utilizzano multi-laminare contatto elettrodi per registrare singola unità e potenziali di campo locale e le analisi per identificare i presenti strati corticali.

Esaminando l&#39;elaborazione locale di rete che utilizza multi-contatto laminare elettrodi di registrazione

L'elettrodo-tessuto interfaccia di elettrodi di registrazione neurali può essere caratterizzato con spettroscopia di impedenza elettrica (EIS) e voltammetria ciclica (CV). Applicazione di tensione capacità di registrazione di polarizzazione modifiche delle proprietà elettrochimiche della elettrodo-tessuto interfaccia e può migliorare. Tensione di polarizzazione, EIS, CV, e le registrazioni neurali sono complementari.

Tensione di polarizzazione, voltammetria ciclica, e spettroscopia di impedenza elettrica per interfacce neurali

Il video dimostra come utilizzare un array di microelettrodi (MEA) per registrare l'attività elettrofisiologica dei neuroni derivati da cellule staminali pluripotenti indotte umane (hiPSC). L'attività elettrofisiologica di un MEA multipozzetto contenente una co-coltura neurone-astrocitario viene registrata per rilevare potenziali d'azione da più neuroni nella rete, confermando il successo della differenziazione delle hiPSC in neuroni.

Misurazione dell'attività elettrofisiologica delle reti neuronali utilizzando array di microelettrodi

Questo video dimostra un protocollo per l'impianto di elettrodi elettrocorticografici nella corteccia cerebrale del topo per registrare segnali elettrici in risposta a virus adeno-associati che prendono di mira e manipolano l'espressione della cofilina.

Impianto di elettrodi in una corteccia murina per registrazioni elettrocorticografiche

Questo video mostra una tecnica per impiantare un gruppo di elettrodi nel cervello di un topo. L'assemblaggio contiene elettrodi bipolari per registrare l'attività dall'ippocampo e un elettrodo di riferimento per ottenere l'attività di base dal cervelletto. Un topo anestetizzato viene posizionato su un telaio stereotassico e il gruppo elettrodo viene impiantato nella regione del cervello bersaglio. L'animale viene quindi lasciato riprendersi prima di eseguire la registrazione elettrofisiologica.

Impianto di un gruppo di elettrodi in un cervello di topo per la registrazione elettrofisiologica

Questo video mostra il processo di registrazione dell'attività neuronale corticale e sottocorticale utilizzando elettrodi di elettroencefalografia (EEG) e stimolazione cerebrale profonda (DBS) durante un test di stimolazione visiva basato sull'attenzione.

Registrazione dell'attività neuronale corticale e sottocorticale utilizzando sistemi di elettrodi

Questa procedura esegue di lunga durata in vivo registrazioni intracellulari da singoli neuroni durante fisiologicamente rilevanti stati cerebrali e dopo la completa abolizione delle attività elettriche in corso, con un conseguente stato cerebrale isoelettrico. Le costanti fisiologiche dell'animale sono attentamente monitorati durante il passaggio alla condizione di coma artificiale.

L&#39;induzione di uno Stato Isoelectric cervello per studiare l&#39;impatto di endogeno Synaptic attività su NEURONALE<em&gt; In Vivo</em

Presentiamo un protocollo per la coltura di espianti di neuroni gangliari murini a spirale primaria su array multi-elettrodi per studiare i profili di risposta neuronale e ottimizzare i parametri di stimolazione. Tali studi mirano a migliorare l'interfaccia neurone-elettrodo degli impianti cocleari a vantaggio dell'udito nei pazienti e del consumo energetico del dispositivo.

Ganglio spirale Neuron Espianto cultura e Elettrofisiologia su Multi Electrode Array

In questo studio viene presentata la metodologia su come eseguire registrazioni elettrofisiologiche in vivo multi-site dal percorso iperdirezionale in anestesia uretanica.

acuto<em&gt; In Vivo</em&gt; Registrazioni elettrofisiologiche dei potenziali del campo locale e dell&#39;attività multi-unità dal percorso iperdirezionale nei ratti anestetizzati

Il nostro scopo era quello di fornire una guida aggiornata e facile da seguire sulla fabbricazione e il collaudo degli elettrodi per elettromiografia epimisiaca. A tal fine, forniamo istruzioni per l'approvvigionamento dei materiali e una panoramica dettagliata del processo di fabbricazione e test.

Sviluppo di un elettrodo per elettromiografia epimisiale a basso costo: un flusso di lavoro semplificato per la fabbricazione e il collaudo

Abbiamo sviluppato un approccio semplificato ed economico per la fabbricazione di elettrodi e condotto registrazioni di segnali su più regioni in topi che si muovono liberamente. L'utilizzo dell'optogenetica, insieme all'elettrofisiologia multiregionale e alla registrazione del segnale del calcio, ha permesso la rivelazione delle attività neuronali in tutte le regioni nel modello di accensione delle crisi.

Un metodo integrato per la creazione di optrodi elettrofisiologici flessibili e convenienti per la registrazione in vivo multi-regione

Scopri un metodo sistematico per valutare elettrodi per registrazione neurale usando polimeri conduttori organici su modelli di ratto. Questa tecnica combina analisi elettrofisiologiche ed elettrochimiche per ottimizzare impianti neurali.

Un metodo per la sistematica elettrochimici ed elettrofisiologiche di valutazione dei neurali registrazione elettrodi

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