人工内耳手術と c57bl/6 マウスに電気的誘発脳幹の応答録音
2019年1月9日
人工内耳装用の動物モデルは、電気刺激で永久的な難聴の治療の技術基盤の知識を進めることができます。本研究は、急性耳をつんざくと聴性脳幹反応と機能性の評価と同様に、マウスで電極アレイの人工内耳の手術のプロトコルを示します。
人工内耳の動物モデルは、電気刺激で永久的な感覚神経難聴を治療する技術的基盤に関する知識を進歩させることができます。このプロトコルは、マウスの急性耳が聞こえないおよび人工内耳の移植を示す。そして、聴覚脳幹応答を用いた人工内耳刺激の機能評価。
マウスで人工内耳手術を行う主な課題は、人工内耳の小さなサイズと円形の窓のニッチの近くに大きな脈状動脈の存在です。通常の聴覚状態を測定するには、音響フォームを1ミリリットルの注射器にロードし、麻酔付き8〜12週齢のC57ブラック6マウスの対側外耳道に100〜200マイクロリットルの泡を注入し、耳の脳幹応答をイプシラテラの耳から耳に密接に分離します。次に、耳の上から10センチメートルのスピーカーを設置し、70%エタノールでaVR電極を洗浄します。
参照電極を、頂点の皮膚の下に、イプシラテリアの耳と活性電極の下のピンナの下に置きます。後ろ足の皮膚の下に接地電極を置きます。ヘッドステージとプリアンプを光ファイバポートを介して聴覚プロセッサに接続します。
そして、活性電極と基準電極のインピーダンスを確認します。電極が同じインピーダンスを表示する場合は、防音ブースを閉じてクリック刺激を提示します。適切な複雑な聴覚プロセッサとソフトウェアを使用して、自由なフィールド条件でaVRを記録します。
クリック刺激を0.1ミリ秒に標準化し、10ミリ秒の記録ウィンドウで10デシベルステップで、音圧レベルの90デシベルから10デシベルに減少するクリックレベルで21ヘルツで提示された単一チャネルモノファシカルクリック。次に、認識可能な aVR 波応答を使用して、最小デシベル レベルとして aVR しきい値を決定します。耳が聞こえないことを誘発するには、気道が開いたままになるように体をまっすぐに保つように注意して右側にマウスを置きます。
イプシララル耳の後ろの毛皮を取り除き、露出した皮膚をシーケンシャルな70%エタノール溶液とポビドーネ溶液スクラブで消毒します。動物を解剖顕微鏡の下に移動し、16倍の目的とメスを使用して、1〜1.5センチメートルの口房切開を行います。25〜40倍の拡大の下で、露出した皮下脂肪層を解剖し、胸膜筋を引き込んでティンパニック・ブラ・ペリオステウムを明らかにするために鉗子を使用する。
顔面神経は胸骨筋の後部後部の端を包み込み、耳道に沿ってピナに向かってロストリーを走る。聴覚ブラの識別のためのランドマークとして顔面神経を使用して、そっとブラへのアクセスのための切開に自己保持リトラクターツールを配置します。ブラとマストイドプロセスの間の尾根を明確に視覚化できるように、ブラのメディオドール領域の上にある組織を取り除き、30本のギアージ針をブラに穏やかに回転させて、尾根の後部上側に穴を開けます。
細かい先端の鉗子で小さな骨片をつまんで、中耳の空洞が露出するまで闘楽を広げます。そして、丸い窓のニッチが上の骨から離れるまで、マスタイドプロセスに向かって穴をドーサリーに伸ばします。最も重要なステップは、ウィンドウニッチの準備です。
足支動脈を損傷しないように、あなたの時間を取るようにしてください。また、足動脈に損傷を与えないように、前眼の上方向にブラスタトミーを伸ばし、テープを可視化し、中耳骨を楕円形の窓に接続する。次に、楕円のウィンドウを表示するテープを削除します。
過誤剤を塗布するには、鈍い30本のゲージ針を使用して、円形および楕円形の窓膜を穏やかに穿穿刺し、周リンパがなくなることを確認する。そして、30ゲージ針を装備した1ミリリットルのシリンジを使用して、楕円形の窓からPBSに溶解したネオマイシンをボリュームで0.2ミリリットルの5%重量でゆっくりと浸透させます。エージェントの全容が送達されると、窓の骨の構造を損傷しないように注意して、丸い窓に溶液を多量に使用します。
そして、ラウンドウィンドウと楕円形の窓のニッチ内にネオマイシンに浸したスポンゴスタンの1平方ミリメートルの部分を置きます。その後、レトラクタを取り外し、切開を閉じ、30分後に実証したように耳が聞こえない後の音響aVRを記録する。人工内耳電極アレイを挿入するには、切開部にレトラクタツールを戻してブラに再アクセスし、電極アレイをスカラティンパニの奥行きに挿入し、アレイの4番目の白金リングが円形の窓のすぐ内側に配置されます。
電極アレイの挿入も難しい場合があります。だから、リードワイヤーに1つのフォースPツールを使用して、配列を挿入するために別の良い挿入角度を見つけるためにあなたの時間を取ります。リードワイヤーをブラの内側に巻き、ワイヤーをブラの上の組織に接着します。
慎重にリトラクタを取り除き、ティッシュ接着剤で挿入を閉じた後、スラッペルを使用して首に0.5ミリメートルの切開を行い、アクティブとリファレンスaVR電極の間の線に垂直にします。挿入にグラウンドボールを置き、電極アレイボードを動物刺激装置プラットフォームに接続します。aVRを実行して電気するには、前述のように電極を配置し、動物刺激装置プラットフォームソフトウェアを開きます。
次に、電気パルス刺激パラダイムを定義し、TBTヘッドステージ、プリアンプ、および聴覚プロセッサを介して連続的に呼び起こされる電気aVR応答を記録する電気パルス列車を提示します。手術前および手術後の聴力閾値は、耳が聞こえない手順の機能的な読み出しとして機能する。楕円形および円形窓への5%ネオマイシンの局所適用は、クリック誘発された聴力閾値を有意に増加させる。
耳が聞こえない耳の内電極の電気刺激は確実に電気aVR活動を発生させることができる。場合によっては、人工内耳刺激は顔面神経を活性化し、波IIIの急速な増幅によって特徴付けられる短い遅延および顔面神経の直接応答、または5〜6ミリ秒前後に現れる長い待ち時間で高い振幅波を生じ、非聴覚的な発癌反応である可能性が高い、顔面神経によって間接的に呼び出される。この研究では、人工内耳マウスモデルも人工内耳が小さく、手術が困難であることも実証した。
この手順を試みる間、aVRの録音で電気的な応答を排除し、ほとんどのC.I.ユーザーに見られる毛細胞の損失を模倣するために耳が聞こえないプロトコルを検討することが重要です。要約すると、ヒト難聴の遺伝モデルやマウスで利用可能な生物医学ツールの数が増えているため、人工内耳を含むツール研究の魅力的な動物モデルとなっています。
概要
この研究は、永続的な感音性難聴の治療の技術的基盤を調査するために、マウスの補聴器埋め込みの外科的プロトコルを詳細に説明しています。この研究には、急性の耳の聞こえの喪失と聴覚脳幹反応を用いた機能評価の方法が含まれており、蝸牛の小さなサイズなどの課題に対処しています。
主要な研究構成要素
科学の分野
- 神経科学
- 聴覚研究
- 電気生理学
背景
- この研究は、補聴器を調査するために動物モデルを使用しています。
- 永続的な感音性難聴は重要な健康問題です。
- このプロトコルは、補聴器手術の技術を改善することを目指しています。
- 大型の耳小骨動脈の存在は、外科的課題を表しています。
研究目的
- 聴力回復のための補聴器の理解を進めること。
- マウスの急性耳の聞こえの喪失のための信頼できる外科的プロトコルを確立すること。
- 聴覚脳幹反応を用いて機能的結果を評価すること。
使用した方法
- この方法は、C57BL/6マウスにおける外科的介入を含みます。
- モデルは、急性耳の聞こえの喪失と補聴器埋め込みに焦点を当てています。
- 機能評価は聴覚脳幹反応を用いて行われます。
- 主要なステップには、丸窓ニッチの準備と電極アレイの挿入が含まれます。
- 手術後の聴力閾値は、手術の成果として測定されます。
主な結果
- このプロトコルは、安全かつ効果的な耳の聞こえの喪失と補聴器埋め込みを可能にします。
- 電気生理学的評価は、埋め込み後の聴力閾値の顕著な変化を明らかにします。
- この研究は、重要な構造を損傷しないために慎重な外科的技術を強調しています。
- 結果は、補聴器研究のモデルとしてマウスを使用することの実現可能性を支持しています。
結論
- この研究は、マウスにおける補聴器埋め込みの再現可能なプロトコルを示しています。
- それは、聴力回復技術のさらなる調査のためのこのモデルの可能性を強調しています。
- この研究結果は、補聴器に関連する外科的課題の理解に影響を与えています。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Establishing reliable murine models for cochlear implant research enables preclinical evaluation of neuroprosthetic technologies and supports target validation in auditory pathway therapeutics. This protocol addresses a critical bottleneck in translational hearing research by providing a reproducible surgical approach for acute deafening and electrode implantation in genetically tractable mice. The model facilitates mechanistic de-risking of implant design and stimulation paradigms prior to large-animal or clinical studies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of genetic mechanisms underlying sensorineural hearing loss using C57BL/6 mice with available disease models.
- Operational Value: Provides a standardized surgical workflow for consistent cochlear implant placement and functional assessment via eABR.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative electrophysiological readouts (eABR thresholds) to evaluate implant efficacy and stimulation parameters.
- Operational Value: Establishes a reproducible assay platform for comparing electrode designs or ototoxic dosing regimens.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports preclinical validation of cochlear implant functionality in a disease-relevant system with controlled deafening.
- Operational Value: Enables longitudinal assessment of implant stability and neural response consistency post-surgery.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the discovery continuum from target validation through lead optimization by providing functional auditory readouts that inform neuroprosthetic design decisions.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of gene-environment interactions in hearing loss models via controlled cochlear perturbation.
- Screening: Delivers standardized eABR outputs for quantitative comparison of implant performance across experimental conditions.
- Analytics: Enables threshold shift analysis and wave morphology assessment to quantify neural response fidelity.
- Translational Research: Bridges acute surgical intervention with functional outcomes relevant to human cochlear implant performance.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical and electrophysiological platform for iterative neuroprosthetic development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in implant-neural interface studies through direct electrophysiological measurement.
- Operational Value: Enhances reproducibility in multisite studies via standardized surgical and deafening protocols.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions in neuroprosthetic development by providing early functional validation data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of implant candidates based on threshold shift and response reliability metrics.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgery, electrophysiology, and ototoxic agent handling.
- Demands microsurgical instrumentation, auditory brainstem response systems, and sterile field maintenance.
- Necessitates cross-functional alignment between surgical, neurophysiology, and data analysis teams for consistent eABR interpretation.
- Involves adaptation considerations for different mouse strains or genetic backgrounds affecting cochlear anatomy.
- Limited by the technical challenge of preserving cochlear microstructures during round window niche preparation.
