Name: ラットの慢性移植のための末梢神経刺激電極の調製 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-07-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: 学ぶラット用慢性末梢神経カフ電極の低コスト製作法。簡易な材料と工程で、迷走神経刺激による脳卒中回復などの前臨床研究を支援し、長期埋め込みと機能評価の手法を提供する。

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この作品は、テキサス大学ダラス校とUTリージェンツ理事会によって資金提供されました。ソロモン・ゴールディング、ビラル・ハッサン、マルギ・ジャニ、チン・ツ・ツェンの技術支援に感謝します。

このプロトコルに記載されているすべての手順は、実験動物のケアと使用のためのNIHガイドに従って行われ、ダラスのテキサス大学の施設動物のケアと使用委員会によって承認されました。
1. 刺激カフ電極の製造
<ol><li>カフチューブを準備します。<ol>
<li>カミソリの刃を使用して、長さ2.5mmのポリマーチューブを切ります。チューブを通して鉗子の先端またはペーパークリップを挿入し、刃を使用して、袖口の片側の管の壁を通して縦にスリットを作ります。</li>
		<li>チューブから鉗子を取り外し、長軸に垂直なカフの正中線を通して大きな縫製針を挿入します。スリット(上)を通して、反対側のチューブの中央(下)に針を挿入します。残りの組み立てステップ中に袖口を固定するために、フォームボードに針を置きます。</li>
	</ol></li>
	<li>注入の間に袖口閉鎖を固定するための縫合を置く。<ol>
<li>袖口の壁を通して小さな縫製針を中線に、一方の端の上のスリットから約0.5 mm挿入します。袖口の損傷を避けるために、内部から外装に針を挿入します。針の目を通して6/0縫合糸の2cmの長さを挿入し、糸を袖口に通すために管の壁を通して針を引っ張ります。</li>
		<li>糸を所定の位置に残し、針を取り外し、袖口の正中線に沿って、最初の穴の下約0.5mm下のチューブウォールに2番目の穴を穿刺します。針の目から縫合糸を挿入し、チューブウォールを通して針を引き、縫合糸を再び袖口に通します。</li>
		<li>縫合糸の両端が袖口の外側にあるはずです。上の穴から約1.5cm伸び、下穴から約0.5mm伸びるように縫合を調整します。</li>
		<li>下の穴から伸びる縫合糸の短い端に少量のUV硬化接着剤を塗布し、下尾がチューブの外壁とほぼ同じになるまで長い縫合端を引っ張ります。UV杖を使用して接着剤を硬化させ、縫合糸をしっかりと所定の位置に保持します。</li>
		<li>カフの反対側で、ステップ 1.2.1 ~ 1.2.3 を繰り返します。</li>
	</ol></li>
	<li>プラチナ:イリジウム(Pt:Ir)ワイヤーリードを配置します。<ol>
<li>カフの壁に4穴を作るために小さな縫製針を使用してください。各穴のペアは、垂直な正中線から約 0.5 ~0.8 mm、袖口の両側の上部スリットから約 0.5 ~ 0.8 mm の穴を配置する必要があります。 注意: リードの最も一貫した正確な配置のために、ガイドとして縫合線の配置を使用して、すべての穴を作るために内部から外装に針を挿入します。</li>
		<li>縫製針を再び挿入し、今度は外装から内部まで、リードホール1を通して作業します。約0.5cmの長さ7.5cmのPt:Irワイヤーを針の目に通し、チューブを通して針を引き、ワイヤーリードをカフの壁に通します。袖口の外側に約4.5 cmが伸びるようにワイヤーを調整します(図1A)。</li>
		<li>リードホール1を通して針を再び挿入し、再び外装から内部に作業し、さらにリードホール1の真向かいにリードホール2を通して針を挿入する。Pt:Irワイヤーの短い(内部)端の0.5cmを針の目に差し込み、チューブを通して針を引き、ワイヤーリードをカフの壁に通します。 注: Pt:Ir ワイヤの両端がカフの外側側に、スリット エッジの周囲とリード ホール 1 (図 1B)を通るワイヤ ループが形成されます。</li>
		<li>ステップ 1.3.1 ~ 1.3.3 を繰り返して、Pt:Ir ワイヤをリード穴 3 と 4 に配置します。</li>
		<li>ブタンライターを使用して、リードホール2とリードホール4から延びるPt:Irワイヤの端部にある5~6mmの長さから断熱材を慎重に取り外します。 注意:袖口に損傷を与えないように注意深く袖口アセンブリの残りの部分からリードの端を分離します。工具を使用して、損傷を防ぐためにワイヤーを保持します。</li>
		<li>袖口の内側に裸のワイヤーを合わせて、リードを最終的な位置に配置します。これを行うには、穴 1 から延びる Pt:Ir ワイヤの端を、ワイヤの絶縁されていない部分が穴 1 でフラッシュされるまで、そっと引っ張ります。他のリードで繰り返し、リードホール3と4を通して配線の絶縁されていない端を揃えます。</li>
		<li>リードホール1と3のカフの外側側のワイヤーループに少量のUV硬化接着剤を塗布します。紫外線杖を使用して接着剤を硬化させ、リードを所定の位置に固定します。</li>
		<li>カフの内壁に対して絶縁されていないPt:Irワイヤーリードを押すために小さなピペットの先端を使用してください。リードが所定の位置に配置されたら、リード穴 2 と 4 から延びるワイヤの端部を切断し、約 1 mm のワイヤがカフの外側を越えて伸びるようにします。</li>
		<li>ワイヤーの1mmの尾を袖口の外面に対して平らに折り返し、それらを一緒に短くしないように注意してください。2つの尾を覆うだけで、少量のUV硬化剤を塗布し、接着剤を硬化させ、鉛配置を確保し、電気絶縁を提供します。 注意:外部に露出したPt:Ir表面を接着剤で完全に覆い、ワイヤーを絶縁し、オフターゲット刺激を避けることは重要です。</li>
	</ol></li>
	<li>縫合線を固定して、Pt:Irワイヤリードを所定の位置に固定します。<ol>
<li>泡板から袖口アセンブリと大きい針を取り外します。針の目を通して6/0縫合糸の3cmの長さを挿入し、中点の袖口の底に縫合を通すためにチューブを通して針を引っ張ります。</li>
		<li>小さな縫製針に切り替えて、Pt:Irリード固定のための縫合糸を完了します。チューブとワイヤリードの変形を避けるために、内部から外部に再び作業して、同じ正中の穴を通して針を挿入します。針の目を通して縫合の外側の尾を挿入し、袖口の壁を通して針を引いて、袖口の端の周りに縫合のループを作成する(図1C)。 注:鉗子を使用し、縫合が袖口の長い軸に沿って向き、管に対して平らに横たわっていることを確認するために顕微鏡の下で働きます。このステップは、リードが袖口の内側に分離されたままであることを保証し、袖口の正中線に横に保持されます。</li>
		<li>袖口の外側の側面に、縫合糸の端を半分の結び目で結ぶことによって袖口の反対側の端のまわりの第2のループを作成する。縫合糸は袖口の長い軸に沿って動き、管に対して平らに横たわっていることを確認する。結び目をしっかりと保持しながらチューブに対して平らに横たわるように、少量のUV硬化接着剤をハーフノットに塗布し、所定の位置に保持するために硬化します。</li>
		<li>縫合糸の端をできるだけ結び目の近くに慎重に切ります。必要に応じて、少量の追加のUV硬化剤を使用して縫合糸の短い端を接着し、チューブに対して平らに置きます(図1D)。</li>
	</ol></li>
	<li>Pt:Ir ワイヤリードへのはんだコネクタ ピン。<ol>
<li>ブタンライターを使用して、各Pt:Irワイヤーリード線の端にある〜3mmから断熱材を取り外します。各リードの断熱されていない端まで、金のピンのカップ側を( 材料表を参照)はんだ。</li>
	</ol></li>
	<li>組み立てられたデバイスのインピーダンスをテストします。<ol>
<li>金ピンをLCRメーターまたは電極インピーダンスチェックモジュールの入力に接続し、テスト周波数を1kHzに設定します。カフチューブ(およびPt:Ir刺激は、サリンで満たされた小さなビーカーに内部に接触します)を浸し、金のリードピンとプローブコネクタを乾燥させておきます。組み立てられた袖口が2 kΩ未満の1kHzでインピーダンスを持っていることを確認してから、移植を進めてください。 注:高インピーダンスは、多くの場合、絶縁の不十分な除去、カフ内部の接着剤の偶発的な適用、壊れたワイヤストランドなどの要因のために発生する可能性のある不適切なPt:Ir表面積が露出したことを示します。カフスはまた、長期的な使用との接触を短くする可能性があり、壊れたり、不十分に配置されたワイヤーストランドを検査する必要があります。</li>
	</ol></li>
</ol>2. ヘッドキャップ構造
注: ヘッドキャップアセンブリ手順は、以前に公開されたものと同様です (Childsら17)、便宜上ここに要約されています。
<ol><li>
ヘッドキャップ17を組み立てる
	<ol>
<li>30 AWGワイヤーラップの小片を2つ、長さ1〜13mm、長さ1〜10mmをカットします。両方のワイヤの両端から断熱材の〜1.5ミリメートルを取り除きます。金のピン側を各ワイヤーの一端にできるだけカップに近づけます。ワイヤーカッターを使用して、はんだジョイントを超えるピンの余分な長さを切り取ります。</li>
		<li>AWG ワイヤの他の端を 4 ピン マイクロストリップ コネクタの 2 つの中央のはんだカップにはんだ付けします。</li>
		<li>ワイヤヘッドキャップをコネクタに向かって上に曲げ、図 2A に示すように、コネクタに対して金ピンを平らに配置します( 図 2Aを参照)。短いワイヤに接続されたピンは、長いワイヤに接続されているピンの下に配置する必要があります。ヘッドキャップリードを固定するために、ネイルアクリル、歯科用セメント、UV硬化剤を使用してください。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. デバイスの使用
<ol><li>慢性迷走神経刺激のためのカフ電極を埋め込む。 注:すべての外科的処置は、適切な麻酔下で無菌または無菌技術を使用して、実験動物のケアと使用のためのNIHガイドラインに従い、地元のIACUCの承認を得て行われるべきである。次の手順は、デバイスの代表的な使用方法を示すものであり、包括的なものではありません。<ol>
<li>ラットを立体性フレームに入れ、頭頂部および後頭部骨の上に矢状切開を行い、ヘッドキャップ/コネクタの移植のための頭蓋骨表面を明らかにします。慎重に頭蓋骨に4穴を開け、宝石商のネジを配置します。頭蓋骨とネジにヘッドキャップを固定するために歯科アクリルを使用してください。</li>
		<li>立体フレームからラットを取り出し、右側に置きます。首の左側の皮膚に垂直切開を行い、胸骨腫とステルノイドの筋肉の間とオモヨイド筋肉の下に位置する頸動脈から左迷走神経を慎重に解剖する。</li>
		<li>カフを頭蓋骨に向かって皮下に通う。ゴールドピンを使用してリードをヘッドキャップに接続します。</li>
		<li>カフの内側に迷走神経を置き、カフ縫合糸に二重結び目を結んでデバイスを固定します。鈍い、非導電性フックで神経を操作するか、または神経を取り囲む結合組織をつかむことで、移植中に神経を損傷しないように注意してください。</li>
		<li>装置に刺激を加えることによってインプラントをテストする(0.8 mA、30 Hz、100 μsの二機的脈拍の10 s列車)。適切な移植は呼吸の停止と5%以上のSpO2 の低下をもたらす。</li>
		<li>金ピンと露出したリードを歯科アクリルで覆い、縫合糸で傷を閉じ、生理食酒、アルコール、ポビドンヨウ素溶液で切開部位をきれいにします。</li>
		<li>NIHガイドラインとIACUCの承認に沿って、交換液、鎮痛薬、術後ケアを提供します。</li>
	</ol></li>
	<li>目を覚ます行動の間に迷走神経を刺激する。 注:動物としてのVNSの送達は、以前にタスク関連の筋肉のモーターマップ表現を拡大するために示されています。この検証済みのパラダイムを使用してデバイスの使用の代表的な例を提供しますが、他の多くの行動パラダイムや刺激パラメータは代替アプリケーションに関連している可能性があります。ラットは、デバイスの移植前にここで使用されるレバープレスタスクの習熟度を訓練しました。手術後、VNS送達前に再び良好な性能が検証された:ラットは1日2回の30分トレーニングセッションで少なくとも100回の成功試験を行った。VNSは、5日間にわたる10回のトレーニングセッションで正しいレバープレスとペアになった。<ol>
<li>埋め込まれたヘッドキャップを介してラットを刺激発生器に接続し、適切な刺激設定に調整します。VNSによる運動皮質マップの再編成では、各正しいレバープレスを15個の二機体パルスの1本の列車とペアにし、それぞれ幅100μs、振幅800μAを30Hzの周波数で送ります。</li>
		<li>刺激列車は10 30分のトレーニングセッションを通して成功したレバープレスの検出後すぐに配達される。VNS-配信中に、オシロスコープを使用して、電流刺激の正常な送達を監視します。</li>
	</ol></li>
	<li>慢性的に埋め込まれたカフ機能を検証します。<ol>
<li>最後のVNSペアトレーニングセッションの24時間以内に、頭蓋内微小刺激(ICMS)を使用して、運動皮質19、20、21、2220,21,の機能的な体性図を定量化する。1922</li>
		<li>運動皮質のICMSマッピングのための麻酔の誘導後、30Hz、0.8 mA電流刺激(100 μsの二相パルス)の10 s列車を適用してカフ機能を再び検証し、呼吸停止とSpO2 レベルの低下を少なくとも5%の低下させ、ヘリング・ブロイアー反射と一致させる。 注意:用途によっては、5%未満の信頼性の高いSpO2 低下が観察された場合、またはより高い電流振幅(最大1.6mA)が確実にSpO2で少なくとも5%の減少を生じる場合、カフ機能は許容可能と考えられる。呼吸の停止および/またはSpO2 の信頼できる減少を観察する失敗は、インプラントの失敗を示す。</li>
	</ol></li>
</ol>

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</ol>

著者らは開示するものは何もない。

ここでは、げっ歯類で使用するための慢性的に埋め込まれた刺激カフ電極の組み立てのための簡単で低コストのアプローチを説明し、この新しい治療法の前臨床調査を促進する。この簡略化された方法は、特別な訓練や機器を必要としない、そしてほとんどの研究室で簡単にアクセスできるツールや物資の少数を使用し、他のアプローチ16、26、27、28,27と比較して、デバイス製造の金銭的および人件費の両方を削減する。16,,28縫合糸とPt:Irリードの適切な機械的安定性を確保しながら、UV硬化剤の過剰な適用を避けるために、組み立て全体にケアが必要です。過度の接着剤は、デバイスの移植を複雑にし、手術後の周囲の組織を刺激する可能性がありますが、不十分な接着剤は、時間の経過とともにリードが神経との良好な接触を維持しない可能性を高め、デバイスの性能または障害を低下させます。カフルーメン内の絶縁解除Pt:Irワイヤの一...

最近では、末梢神経の刺激のための慢性的に埋め込まれたカフ電極の需要が高まっており、研究が多数の炎症性疾患の治療のためにこの技術の前臨床有用性をますます実証するにつれて,2,3、1、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15。,5,6,13,14,151,7,8,9,10,11,12慢性VNSは、例えば、様々な学習文脈において新皮質可塑性を増強することが,示されており、運動リハビリテーション4、5、6、7、8、5,6,7,8絶滅学習410、11、12、13、14、および感覚的識別15を改善する。10,1112,13,14市販の末梢神経カフ電極は、多くの場合、注文のフルフィルメントのための延長時間と比較的高いコストに関連付けられており、アクセシビリティを制限することができます。あるいは、慢性的に埋め込まれたカフ電極の「社内」製造のためのプロトコルは限られたままであり、げっ歯類解剖学は、その小さなサイズのために特定の課題を提示する。慢性げっ歯類実験のためのカフ電極を構築するための現在のプロトコルは、多くの場合、複雑な機器や技術だけでなく、広範な訓練を受けた人員の使用を必要とします。このプロトコルでは、以前に公開され、広く使用されている方法16、17,17に基づいてカフ電極製作への簡単なアプローチを示しています。左頸管迷走神経の周りのカフ移植時に、カフ電極に加えられる刺激がSpO2の呼吸と低下の停止に成功したことを実証することによって、ラットに慢性的に埋め込まれた電極の機能を検証します。心肺受容体バベイル繊維の刺激は、ヘリングブロイアー反射に関与することが知られており、脳幹におけるいくつかの呼吸核の阻害が抑制のインスピレーション18をもたらす。従って、ヘリングブロイアー反射と一致する呼吸の停止、および結果として得られるSpO2の低下は、麻酔下ラットにおける適切な電極注入およびカフ機能のための簡単なテストを提供する。慢性的に埋め込まれたカフ電極の長期機能性を検証するために、移植時に反射応答を測定し、移植後6週間後に同じ動物で得られた応答と比較した。ラットの第2のグループは、レバープレス作業の行動訓練の後、VNSカフ電極で移植された。これらのラットでは、VNSは正しいタスク性能と組み合わせることで、皮質運動マップの再編成を生じ、以前に発表された研究19、20、21、2220,21,22と一致する。19デバイス移植後5~10週で起こった麻酔下での運動皮質マッピングの時点で、VNSが呼吸停止を誘発し、SpO2の5%以上の低下を引き起こしたことを確認することで、VNS処理動物のカフ機能をさらに検証しました。
,Childs et al.8,17および Rios ら16の最近公開されたプロトコルは、この一般的な方法がげっ歯類,,,,1、2、3、4、5 、,6、8、9、10、511の慢性 VNS 研究を行う複数のラボで利用されてきたように、簡略化されたカフ電極の製造アプローチの適切な開始点を提供します。オリジナルの方法では、カフ電極の製造が完了するまでに1時間以上かかるような微細なマイクロワイヤを操作するためのいくつかの高精度のステップと、確実に実行するための広範なトレーニングが含まれます。ここで説明する簡略化されたアプローチは、材料とツールを大幅に削減し、最小限の訓練を受けた人員によって1時間以内に完了できます。

<table><tbody><tr><td>生体適合性ポリウレタンベースのポリマーチューブ、0.080インチOD×0.040インチID</td><td>ブレインツリーサイエンティフィック</td><td>MRE080 36 FT</td><td></td></tr><tr><td>解剖顕微鏡</td><td>AMスコープ</td> <td>#SM-6T-FRL</td><td></td></tr><tr><td>ファインセレーションハサミ、ストレート、22mm刃先</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>#14058-09</td>、<td>Pt/Irワイヤーおよび縫合糸を切断するための</td></tr><tr><td>鉗子、#5デュモン鉗子、ストレート、11cm、0.1 x 0.06 mmtip</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>#11626-11</td><td></td></tr><tr><td>鉗子、セラミック先端鉗子、0.3 mm x 30 mm tips</td><td>電子顕微鏡科学#</td><td>78127-71</td><td></td></tr><tr><td>ゴールドピン、PCBプレスフィットソケット</td><td>ミル-マックス</td><td>#1001-0-15-15-30-27-04-0</td>または<td>同様の小さなピン カフリードをヘッドキャップに接続するための</td></tr><tr><td>小さなピン イソブタン</td><td></td> <td>#LCP21</td> ライター <td>Pt/Irワイヤー</td></tr><tr><td>の絶縁解除用ラッチ付きマイクロストリップコネクタ、4ピン</td><td>Omnetics</td><td>A24002-004 / PS1-04-SS-LT</td><td></td></tr><tr><td>ピペットチップ、10 uL</td><td>VWR</td><td>89079-464</td><td></td></tr>プラチナ<tr><td>イリジウム(90/10%)ワイヤー、0.001インチ(直径)x 9ストランド、PTFE絶縁</td><td>Sigmund Cohn</td><td>10IR9 / 49T</td><td></td></tr><tr><td>カミソリブレード、シングルエッジ、MicroRenathaneチューブ</td><td></td><td></td><td></td>切断用外科用炭素鋼No.9 VWR#55411-050</tr><tr><td>ミシン針、長さ約4.0cm×直径0.7mm(サイズ6-7)</td><td>シン</td><td>ガー00276</td><td>Pt/Irワイヤーを通すための小さな針</td></tr><tr><td>ミシン針、長さ約4.5cm×直径0.8mm(サイズ2-3)</td><td>シン</td><td>ガー00276</td><td>組み立て中の袖口のピン留めと縫合糸の通し用の大きな針</td></tr><tr><td>小さなフォームボード</td><td>Juvo+/Amazon</td><td>B07C9637SJ</td><td>製造プラットフォーム用;私たちの寸法は約2.5 "x 3.5" x 1 "(L x W x H)</td></tr><tr><td>はんだ、多芯鉛フリー、直径0.38mm</td>の<td>ロックタイト/マルチコア</td><td>#796037</td><td></td></tr>はんだ付け<tr><td>ステーション</td><td>Weller</td><td>WES51</td><td>または同様のはんだごてと長い円錐形のチップと互換性があります(この部分は中止されています)</td></tr><tr><td>はんだ付けチップ、長い円錐形、0.01 "/ 0.4 mm</td><td>Weller</td><td>1UNF8</td><td></td></tr><tr><td>縫合糸、非吸収性編組シルク、サイズ6/0</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>#18020-60</td><td></td></tr><tr><td>UV(405 nm)スポットライト</td><td>ヘンケル/ロックタイト</td><td>#2182207</td><td></td></tr><tr><td>UVライト硬化接着剤 25 ml</td><td>ヘンケル/ロックタイト</td><td>AA 3106</td><td>または同様の生体適合性UV硬化接着剤</td></tr><tr><td>ワイヤーラッピングワイヤー、30 AWG</td><td>Digikey</td><td>K396-ND</td><td></td></tr></tbody></table>

ラットの慢性移植のための末梢神経刺激電極の調製

Preparation of Peripheral Nerve Stimulation Electrodes for Chronic Implantation in Rats

末梢神経カフ電極は、神経科学および関連分野において、例えば迷走や坐骨神経の刺激に用いられてきた。最近のいくつかの研究では、運動リハビリテーション、絶滅学習、感覚的差別を改善するために中枢神経系の可塑性を高める上で慢性VNSの有効性が実証されています。このような研究で使用する慢性的に埋め込まれたデバイスの構築はラットの小さなサイズのために困難であり、典型的なプロトコルは、人員と時間のかかる微細加工方法の広範な訓練を必要とします。あるいは、市販の埋め込み型カフ電極は、大幅に高いコストで購入することができる。本プロトコルでは、ラットで使用するための小型で慢性的に埋め込まれた末梢神経カフ電極の構築のための、簡単で低コストの方法を提示する。ケタミン/キシラジン麻酔ラットのVNSが、移植時とデバイス移植後10週間の両方で、ヘリング・ブロイアー反射の活性化と一致する呼吸数の低下を生じることを実証することによって、カフ電極の短期および長期の信頼性を検証します。さらに、VNSと熟練したレバープレス性能を組み合わせて運動皮質マップの可塑性を誘導することにより、慢性刺激研究に使用するカフ電極の適合性を実証する。

迷走神経カフ電極およびヘッドキャップは、以前に公表された外科手術17、19、20、21、22に従ってラットに慢性的に移植された。17,19,20,21,22移植の前に、1 kHzでのインピーダンスは、カフリードを横切って測定され、カフ管は生理食い物に沈んだ(インピーダンス= 1.2 ± 0.17 kΩ[平均±std];N = 9)。生理食前のインピーダンスが2kΩ未満のカフスのみが埋め込まれました。すべての袖口はこの基準を満たしました(0/9カフは除きます)。移植手術中に、すべてのカフスの機能的検証は、刺激による呼吸の短い停止とその後のヘリングブロイアー反射に起因する血中酸素飽和度の低下のテストによって行われた。この応答を呼び起こすために、10 sの30 Hz、0.8 mA電流刺激(100 μsの二分の二着パルス)...

小さなげっ歯類で使用するために慢性的に埋め込まれた末梢神経カフ電極を構築するための既存のアプローチは、多くの場合、特殊な機器および/または高度な訓練を受けた人員を必要とします。このプロトコルでは、慢性的に埋め込まれたカフ電極を作製するためのシンプルで低コストのアプローチを示し、ラットにおける迷走神経刺激(VNS)の有効性を実証する。

Peripheral nerve cuff electrodes have long been used in the neurosciences and related fields for stimulation of, for example, vagus or sciatic nerves. ...

炎症性疾患や神経障害など様々な疾患の治療として、末梢神経刺激がますます検討されている。小さな実験動物のための慢性的に埋め込まれた末梢神経カフ電極の建設は、時間と高価なことができます。このプロトコルは、ラットで使用するための慢性的に埋め込み型末梢神経刺激電極を構築するための簡単で低コストのアプローチを記述する。この方法では、非常に少数で簡単にアクセスできる材料や物資、および同様の技術と比較して危険または技術的に要求されるステップの数を減らし、装置のコストと人員と装置アセンブリの訓練に必要な時間の両方を削減する必要があります。この技術は、脳卒中の回復またはメトロ機能不全の他のタイプの慢性ラスベガス神経刺激の有効性をテストする前臨床試験を可能にするために設計されました.カフチューブの準備から始めます。カミソリの刃を使用して、2.5ミリメートルのポリマーチューブを切断します。次に、チューブを通してペーパークリップまたはフォースチップを挿入し、袖口の片側のチューブの壁を縦方向に滑り落とします。チューブから鉗子を取り出し、袖口の正中線を通して大きい縫製針を挿入する。残りの組み立てステップ中に袖口を固定するために、フォームボードに針を置きます。注入の間に袖口閉鎖を固定するための縫合糸を置くために、中央線の袖口の壁を通して小さな縫製針を挿入し、片方の上のスリットから約5ミリメートルをポイントする。その後、針の目から6つのゼロ縫合糸の2センチメートルを挿入し、袖口に縫合糸を通すためにチューブの壁を通して針を引っ張ります。管壁を通して2番目の穴を穿刺し、袖口の正中線に沿って最初の穴より約5ミリメートル下にポイントします。針の目から縫合糸を挿入し、チューブウォールを通して針を引っ張ります。下の穴から伸びる縫合糸の短い端に少量のUV硬化接着剤を塗布し、下尾がチューブの外壁とほぼ同じになるまで長い縫合端を引っ張ります。その後、UV杖で接着剤を治します。このプロセスを繰り返して、袖口の反対側に別の縫合糸を配置します。次にプラチナイリジウムワイヤーリードを配置します。カフの壁に4つの穴を作るために小さな縫製針を使用してください。次に、縫製針を再び挿入し、今度は最初のリードホールを通して外装から内部に作業します。針の目を通して7.5センチメートルのプラチナイリジウムワイヤーの約5センチメートルを挿入し、針を通してチューブを通して針を引き、ワイヤーリードをカフ壁に通します。袖口の外側に約4.5センチメートル伸びるようにワイヤーを調整します。最初のリードホールを通して針をもう一度挿入し、2番目のリードホールを通します。針の目を通してワイヤーの短い端の5センチメートルを挿入し、袖口の壁を通してワイヤーリードを通すためにチューブを通して針を引っ張ります。このプロセスを繰り返して、3番目と4番目のリードホールにワイヤを通します。ブタンライターを使用して、第2および第4のリード穴から延びるワイヤの5〜6ミリメートルから断熱材を慎重に取り除き、最初の穴から延びるワイヤーの端をそっと引っ張り、ワイヤーの絶縁されていない部分が穴と一緒にフラッシュされます。これを他のリードと繰り返して、3番目と4番目のリードホールに通されたワイヤの絶縁されていない端を揃えます。1番目と3番目のリードホールでカフの外側側のワイヤーループに少量のUV硬化接着剤を塗布します。その後、接着剤の硬化し、所定の位置にリードを固定するために、UV杖を使用しています。カフの内壁に対して絶縁されていないワイヤーリードを押すために小さなピペットの先端を使用してください。ワイヤーの1ミリメートルの尾を袖口の外面に対して平らに引っ張り、それらを一緒に短くしないように注意してください。その後、2つの尾をカバーし、それを治すために少量のUV接着剤を適用します。泡板から袖口アセンブリと大きい針を取り外します。針の目を通して6つのゼロ縫合糸の3センチメートルの長さを挿入し、中点の袖口の底に縫合を通すためにチューブを通して針を引っ張ります。変形、チューブ、およびワイヤリードを避けるために、内部から外部に作業する同じ正中の穴を通して小さな縫製針を挿入します。次に、針の目から縫合の外側の尾を挿入し、カフの壁を通して針を引き、袖口の端の周りに縫合のループを作成します。袖口の端と袖口の外側の半分の結び目を結ぶことによって袖口の反対端のまわりの第2ループを作成する。結び目をチューブに対して平らに保持しながら、少量のUV接着剤を半分の結び目に塗布し、それを治します。縫合糸の端をできるだけ結び目の近くに慎重に切ります。次に、ブタンライターを使用して、各プラチナイリジウムワイヤリードの端に約3ミリメートルから断熱材を除去します。各リードの絶縁されていない端に金のピンのカップ側をはんだ。埋め込みテストを進める前に、組み立てられた装置のインピーダンスを組み立て、1キロヘルツで2キロオーム未満のインピーダンスを有することを確認する。ヘッドキャップを組み立て、原稿の方向に従ってカフ電極を埋め込んだ後、ラットが目を覚ましている間に迷走神経を刺激する。埋め込まれたヘッドキャップを介してラットを刺激発生器に接続し、刺激設定を調整します。VNSは運動皮質マップの再編成を誘発し、15の二方脈の単一の列車を提供し、それぞれ幅100マイクロ秒、および30ヘルツの周波数で800マイクロアンペアの振幅を備える。刺激列車は、10、30分のトレーニングセッションを通して、成功した各レバープレスの検出直後に配信されます。オシロスコープを使用して、現在の刺激の正常な送達を監視します。このプロトコルは、ラットに迷走神経カフ電極およびヘッドキャップを慢性的に移植するために使用された。移植の間、全てのカフの機能検証は、VNS誘導性血中酸素飽和度低下の試験によって行われた。この応答を呼び起こすために、30ヘルツパルスの10秒の列車、それぞれ幅100マイクロ秒、および800マイクロアンペアの振幅がカフリードを横切って送達されました。すべてのカフについて、10秒間の刺激の間、VNS誘発呼吸停止を観察し、少なくとも5%の血液酸素飽和度の低下を伴い、カフ機能と適切な移植を確認した。装置の長期機能性をテストするために、ラットは移植後6週間で麻酔をかけ、VNSを再び適用した。9つの装置のうち7つの装置について、刺激の大きさは血液酸素飽和度の変化を誘発し、最初の移植時に観察されたものと変わらない、優れた性能が継続することを示唆した。残りの2つの装置は、刺激振幅を1.6ミリアンペアに増加させ、これらの装置が機能し続けたことを示唆する少なくとも5%の血中酸素飽和度の確実な減少を呼び起こすのに十分であった。しかし、インピーダンス、神経損傷、またはカフの向きの変化は、パフォーマンスの低下をもたらした可能性があります。慢性的に埋め込まれた装置の長期機能をさらにテストするために、ラットの第2群は熟練した到達レバープレスタスクの簡易版で訓練された。ラットは、レバーを完全に落ち込ませ、2秒以内に放出するために、トレーニングブースの外に2センチメートルに達する必要がありました。迷走神経刺激がタスク関連の運動地図表現の拡大を促進することを実証する以前の研究と一致して、VNS処置ラットは、シャム治療ラットよりも有意に大きな近位前肢表現を示した。このプロトコルは、他の実験室種または坐骨神経または仙骨神経を含む他の末梢神経部位における慢性刺激実験に対応するために容易に適応することができる。例えば。

preparation-peripheral-nerve-stimulation-electrodes-for-chronic

Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

我々は、慢性神経記録電極を注入するプロセスを学習している外科医のための有用な情報を提供します。浸透と表面の両方電極システムの技術は、げっ歯類の動物モデルで説明されています。...

単一ユニット活動とElectrocorticographic信号を記録するための慢性神経電極の外科的移植

出典: Sanchez, C. A., et al.ラットへの慢性移植のための末梢神経刺激電極の作製J. Vis.

ラットにおける慢性移植末梢神経カフ電極による迷走神経刺激

このビデオは、無線双方向マルチチャンネル電極ユニットをラットの脳に埋め込んで、マルチチャンネルニューラルネットワークを記録し、刺激する手順を示しています。...

ラット脳への無線双方向微小電極システムの移植

ワイヤレス、マルチ チャンネル記録と自由行動下ラットにおける刺激の双方向システムを導入します。システムは軽量でコンパクトなこのように animal´s...

ワイヤレス、 In Vivo記録そして自由行動下ラットにおける神経活動の刺激のための双方向インタ フェース

この詳細なプロトコルは、自由行動ラットの経頭蓋電気刺激の短期および長期効果を調査するために、側頭骨に経頭蓋刺激電極配置をについて説明します。...

慢性的な経頭蓋電気刺激およびラットの皮質内の記録

以下に説明する、解剖学的に遠い脳領域全体に複数のポリマー電極アレイを移植し、自由に移動するラットにおける慢性電気生理学的記録を用いるための方法である。調製および外科的移植は、他の種で使用するためのこれらの方法の適応を導く設計原理に重点を置いて、詳細に記載されている。...

複数のフレキシブルポリマー電極アレイの慢性移植

これは、末梢神経用のワイヤレス給電インターフェースの外科的移植と操作のためのプロトコルです。ラットの坐骨神経または横隔神経のいずれかに配置された神経刺激装置の例を使用して、このアプローチの有用性を実証します。...

末梢神経インターフェースのためのワイヤレス、バッテリーレスシステムの移植と制御

このプロトコールは、 エキソビボ...

Ex Vivo神経生理学のためのラット坐骨神経の調製

私たちの目的は、エピミシス型筋電図電極の作製と試験に関する最新のわかりやすいガイドを提供することでした。そのために、材料調達の手順と、製造およびテストプロセスの詳細なウォークスルーを提供します。...

低コストのエピミジオル筋電図電極の開発:製造と試験のための簡素化されたワークフロー

私たちは、電極製造のためのシンプルで費用対効果の高いアプローチを開発し、自由に動くマウスで複数の領域にわたる信号の記録を行いました。光遺伝学と多領域電気生理学およびカルシウムシグナル記録を利用することで、発作キンドリングモデルにおける領域間のニューロン活動の解明が可能になりました。...

多領域In Vivo記録のための柔軟で便利な電気生理学的オプトロードを作成するための統合的手法

学ぶラット用慢性末梢神経カフ電極の低コスト製作法。簡易な材料と工程で、迷走神経刺激による脳卒中回復などの前臨床研究を支援し、長期埋め込みと機能評価の手法を提供する。

ラットの慢性移植のための末梢神経刺激電極の調製

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