방법 논문

설치류 쥐 모터 피 질에서 Microelectrode 주입으로 인 한 기능적 적자를 평가 하기 위해 테스트 행동

DOI:

10.3791/57829

⸱

2018년 8월 18일

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1Advanced Platform Technology Center, Rehabilitation Research and Development, Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center, 2Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University

이 논문에서

요약

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우리는 쥐의 모터 피 질에서 microelectrode 주입 하면 즉각적이 고 지속적인 모터 적자는 나타났습니다. Microelectrode 이식 수술 및 3 설치류 행동 작업 모터 피 질에 주입 한 손상 때문에 또는 총 모터 기능에 잠재적인 변화를 명료 하 게 하는 방법 여기 개요 제안.

초록

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뇌에 이식 하는 의료 기기는 엄청난 잠재력을 만요. 두뇌 기계 인터페이스 (BMI) 시스템의 일환으로, intracortical microelectrodes 신경의 개인 또는 작은 그룹에서 활동 전위를 기록 하는 기능을 보여 줍니다. 이러한 기록 된 신호를 환자를 허용 하거나 컴퓨터, 로봇 팔 다리, 그리고 그들의 자신의 사지를 제어 성공적으로 사용 되었습니다. 그러나, 이전 동물 연구는 두뇌에 있는 microelectrode 주입 주변 조직 손상 뿐만 아니라 기능적인 적자 발생 시킬 수 있습니다 나타났습니다. 여기, 우리는 일련의 행동 테스트 intracortical microelectrodes 이식 쥐의 모터 피 질에 따라 잠재적인 모터 장애 척도를 논의. 오픈 필드 그리드, 사다리 교차점, 및 그립 강도 테스트 메서드 microelectrode 이식에서 발생 하는 잠재적인 합병증에 관한 귀중 한 정보를 제공 합니다. 행동 테스트의 결과 병 적인 결과 인접 한 조직에서이 절차의 영향에 추가 정보를 제공 하는 끝점 조직학와 상관 된다.

서론

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원래 intracortical microelectrodes 지도, 두뇌의 회로 그리고 기능 출력1을 생산 하기 위해 사용 될 수 있는 모터 의도의 탐지를 가능 하 게 하는 유용한 도구도 개발에 사용 되었다. 감지 기능 출력 제어 로봇 또는 컴퓨터 커서2,3 의 척수 상해, 뇌성 마비, 루 경화 증 (ALS), 또는 다른 운동 제한 조건에서 고통 개인을 제공할 수 있습니다. 4,,56, 팔 또는 그들의 자신의 장애 사지7기능을 복원 합니다. 따라서, intracortical microelectrode 기술 유망 하 고 신속 하 게 성장 하는 분야8로 떠오르고 있다.

때문에 분야에 성공, 임상 연구 진행 향상 BMI 기술5,,9....

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프로토콜

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모든 절차 및 동물 관리 관행에 의해 승인 되었고 루이 스톡 클리블랜드 학과의 재향 군인 담당 센터 기관 동물 의료 및 사용 위원회 수행.

참고: 컨트롤 자상 부상 모델의 사용에 대 한 결정에 연구원 교육, 것이 좋습니다 외. 포터 의해 수행 하는 작업을 검토 하 21.

1. microelectrode 이식 수술

  1. 미리 수술 동물 준비
    1. Isoflurane (2-4%)를 사용 하 여 유도 챔버에서 동물 anesthetize 마 취에서 지속적으로 심장 박동과 혈액 산소 함유량을 모니터링 하는 중요 한 측정 시스템을 사용 하 여 동물을 모니터링 합니다.
    2. 마 취를 계속 코 콘에 동물을 이동 합니다. 피하 (SQ) cephalosporin 항생제, 예: cefazolin (25 mg/kg) 및 비 스테로이드 항 염증, 감염을 방지 하 고 통증, 각각 관리를 예를 들면 carprofen (5 mg/kg) 주사.
    3. 후 한 건조에서 그들을 방지 하기 위해 동물의 눈에 안과 연 고를 적용 합니다.
    4. 작은 동물성 손톱깎이 사용 하는 ....

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결과

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여기에 제시 하는 방법을 사용 하 여, 모터 피 질에서 microelectrode 이식 수술은 완료 된 다음 설립된 절차39,40,41,42, 오픈 필드 그리드 테스트 하 여 다음 총 모터 기능 및 사다리 그립을 평가 강도 정밀한 모터를 평가 하기 위해 테스트 기능27. 모터 기능 테스트는 완료 된 2 x 컨트롤 없이 수술 비 이식 동물 이식된 동물에서 수술 후 16 주 동안 주당. 모든 수술 후 점수 주당 평균 하 고 각 개별 동물의 사전 수술 기준 점수를 표준화 했다. 모든 오류는 평균 (SEM)의 표준 오류로 보고 됩니다.

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토론

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여기에 설명 된 프로토콜을 효과적으로 그리고 reproducibly 측정 벌금과 총 모터 적자의 설치류 뇌 손상 모델에서 사용 되었습니다. 또한, 모터 피 질에서 microelectrode 주입 다음 조직학 결과 괜 찮 모터 동작의 상관 관계에 대 한 수 있습니다. 메서드는 따라 하기 쉽고, 설정, 저렴 하 고 연구원의 개별 요구에 맞게 수정할 수 있습니다. 또한, 동작 테스트 발생 하지 않습니다 큰 스트레스 나 통증 동물; 오히려, 연구원은 동물 성장 운동 및 테스트와 함께 제공 된 보상을 믿습니다. 이전 연구는 모터, 메모리, 및 기능 손상을44,45모터 피 질 손상이 발생할 수 있습니다 제안 했다. 그러나,이 지식에도 불구 하 고 거기에는 모터 피 질27, 환자의 임상 결과 부정적인 영향을 미칠 수 있는 microelectrode 주입으로 인 한 기능적 영향에 대 한 제한 된 .......

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공개 사항

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저자는 공개 없다.

감사의 글

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이 연구 지원 부분에서 장점을 검토 수상 #B1495-R (Capadona)과 대통령 이른 경력 포상에 의해 과학자와 엔지니어 (PECASE, Capadona)에서 미국 (미국) 학과의 재향 군인 담당 재활 연구 및 개발 서비스입니다. 또한,이 작품 일부 사무실의 길잡이 국방 장관의 피어 검토 의료 연구에서 프로그램 수상 번호를 통해 건강 문제에 의해 지원 되었다 W81XWH-15-1-0608입니다. 내용을 미국 재향 군인 담당 부서 또는 미국 정부의 의견을 대표 하지 않는다. 저자 박사 히로유키 아라카와 CWRU 쥐 행동 코어 설계 및 테스트 설치류 행동 프로토콜에 대 한 그의 감사 하 고 싶습니다. 저자 또한 제임스 드레이 크와 케빈 탤벗 CWRU 부 기계 및 항공 우주 공학에서 설계 하 고 제조 설치류 사다리 테스트에 그들의 도움에 감사 하 고 싶습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Sprague Dawley 쥐, 수컷, 201-225gCharles RiverCD
Compac5 마취 시스템Vetequip901812
전기 트리머Wahl9918-6171
스테레오택시 프레임David Kopf Instruments1760
Gaymar 온수 패드 및 펌프Braintree Scientific Inc  TP-700
Vetbond 조직 접착제3M07-805-5031
치과 드릴Pearson DentalO60-0045
Dura pickFine Science Tools10064-14
실리콘 생크 미세 전극클리블랜드 VA 의료 센터에서 자체 제작N/A
KwikCast 실리콘 엘라스토머세계 정밀 기기KWIK-CAST
Teets 치과 시멘트 A-M Systems525000
Webcam HD Pro c920Logitec960-000764
그립 강도 측정기Harvard Apparatus565084
Minitab 17 통계 소프트웨어Minitab Inc
Open field grid testCase Western Reserve University에서 자체 제작N/A
사다리 테스트Case에서 자체 제작 웨스턴 리저브 대학교N/A
토끼 안티 쥐 IgG 항체Bio-Rad618501

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Donoghue, J. P. Bridging the brain to the world: a perspective on neural interface systems. Neuron. 60 (3), 511-521 (2008).
  2. McFarland, D. J., Sarnacki, W. A., Wolpaw, J. R. Electroencephalographic (EEG) control of three-dimensional movement. Journal o....

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재인쇄 및 허가

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