동물 행동하자, 깨어있는 단일 단위 레코딩을위한 Microwires의 조직 된 배열을 주입하기위한 절차

이 절차의 전반적인 목표는 표적 뇌 영역에 마이크로와이어 어레이를 정확하게 이식하는 것입니다. 이것은 먼저 개두술을 위해 두개골의 좌표를 정확하게 측정하고 표시함으로써 수행됩니다. 절차의 두 번째 단계는 치과 드릴을 사용하여 두개골에서 층을 천천히 제거하여 개두술을 정확하게 제작하는 것입니다.

세 번째 단계는 마이크로와이어 어레이를 배치하여 두개골의 경계를 정면으로 통과하고 두개골과 수평이 되도록 하는 것입니다. 마지막 단계는 목표에 도달할 때까지 어레이를 천천히 낮추는 것입니다. 궁극적으로, 결과는 마이크로와이어 어레이가 이식되었음을 보여줄 수 있습니다.

이 절차를 사용하면 뇌의 개별 하위 영역을 표적으로 삼을 수 있으며 종단 기록에 걸쳐 유지될 수 있는 높은 신경 수율을 생성할 수 있습니다. 마이크로와이어 어레이를 통해 신경과학자들은 단독으로 사용되든 다른 기술과 함께 사용되든 높은 공간적, 시간적 특이성을 가진 단일 뉴런의 발화 패턴을 조사할 수 있습니다. Microwire 어레이의 단일 단위 기록은 뇌의 정보 처리에 대한 통찰력을 제공합니다.

행동 중 신경 신호를 기록하는 것은 뇌 기능을 이해하는 데 매우 중요합니다. 제 연구실에서는 단일 유닛 전기생리학을 사용하여 체성 토피 매핑, 운동 학습과 같은 정상적인 과정뿐만 아니라 파킨슨병 및 약물 중독과 같은 질병 과정을 연구했습니다. 생체 내 전기생리학은 숙달하는 데 수년이 걸리는 고도로 전문화된 기술입니다.

이 기술을 시각적으로 시연하면 수술을 적절하게 수행하는 데 필요한 시간을 줄일 수 있습니다. 펜토바르비탈로 동물을 마취한 후 아트로핀, 질산메틸, 페니실린을 투여하여 호흡 기능을 유지하고 감염을 예방합니다. 필요에 따라 진행하기 전에 꼬리 꼬집음 테스트를 사용하여 마취 상태를 확인합니다.

케타민, 염산염 및 펜토바르비탈 나트륨을 번갈아 주사하여 수술 내내 마취를 유지하십시오. 다음으로, 22번 메스 칼날을 사용하여 두피를 면도한 다음 포비돈 요오드를 사용합니다. 부피바카인을 피하 주사 4회 주사하여 두피를 국소적으로 마취합니다.

국소 마취제가 효과를 발휘할 때까지 5-10분 정도 기다립니다. 다음으로, 안과 윤활제를 눈에 바르고 동물을 눈으로 정위 장치의 귀마개와 코 클램프에 고정합니다. 동물의 머리를 대략 수평 위치로 가져옵니다.

그런 다음 메스를 사용하여 두피의 정중선을 따라 절개합니다. 절개 부위는 코뼈의 뒤쪽 부분에서 귀 바로 뒤까지 확장되어야 합니다. 박리 주걱을 사용하여 양쪽 측면 두개골 융기와 후방 두개골 융기에 도달할 때까지 두개골에 남아 있는 모든 조직을 제거합니다.

약 6 개의 지혈을 사용하여 절개 부위 주위의 피부를 뒤로 당깁니다. 그런 다음 두개골에서 혈액을 제거하고 나중에 치과용 아크릴이 부착될 수 있도록 건조시킵니다. 다음으로, 해부 현미경을 사용하여 두개골 봉합사의 교차점을 보간하여 BMA와 람다를 표시합니다.

치과용 드릴 비트와 같은 작고 뾰족한 물체를 입위 팔에 부착하고 낮추어 bgma와 lambda의 등쪽 복부 좌표를 결정합니다. 그런 다음 bgma 및 lambda의 DV 좌표가 서로 100미크론 이내가 될 때까지 노즈 클램프를 조정합니다. 수평을 맞추면 노즈 클램프의 위치와 함께 bgma의 좌표를 기록합니다.

이 좌표를 다시 확인하십시오, 수술은 그들에게 달려 있습니다. 이제 측정된 좌표를 사용하여 개두술 상대 토레마의 네 모서리에 대한 매체 측면 및 전방 후방 좌표를 계산합니다. 계산을 사용하여 두개골의 모서리를 검은색 잉크로 코팅된 뾰족한 입체 부착물로 표시합니다.

이제 일련의 작은 층으로 뼈를 제거하여 두개골 창을 뚫습니다. 표시가 배치된 창의 표시된 모서리를 드릴로 뚫는 것으로 시작합니다. 그런 다음 모서리를 연결하고 창의 윤곽을 그립니다.

마지막으로, 윤곽선 내의 영역을 경막의 깊이까지 제거합니다. 구멍은 두개골의 표재층 아래로 넓어지도록 비스듬히 이루어져야 합니다. 마이크로 집게를 사용하여 두개골 창 내부에 남아 있는 뼈 조각, 부스러기 또는 경막을 조심스럽게 제거합니다.

이는 이식 중에 파편이 어레이의 무결성을 손상시킬 수 있으므로 매우 중요합니다. 일단 청소되면 창문은 박테리아 정전기 식염수로 촉촉한 상태를 유지해야 합니다. 남은 수술 기간 동안은 5개의 두개골 나사와 접지선을 놓을 위치를 표시하여 이식을 시작합니다.

이상적으로는 각 나사가 다른 두개골 뼈에 있어야 합니다. 그러나 위치는 배열 배치를 방해할 수 없습니다. 그런 다음 두개골 나사용 구멍을 뚫고 나사를 제자리에 고정합니다.

3개 또는 4개의 나사산이 두개골의 두께를 가로지르기에 충분히 깊숙이 보일 때까지 나사를 내립니다.배치 후 나사산을 청소합니다. 이제 접지선용 구멍을 뚫고 1-2분에 걸쳐 와이어를 대상 DV 좌표로 천천히 내립니다. 치과용 아크릴을 사용하여 와이어를 제자리에 고정합니다.

다음으로, 마르기 전에 두개골 나사의 나사산 주위에 아크릴을 추가합니다. 접지선이나 두개골 나사에서 여분의 아크릴을 제거합니다. 치과용 아크릴이 마를 때까지 15분 동안 기다립니다.

한편, 어레이를 입체식 암에 부착합니다. 배열의 수평을 맞추고 두개골 창의 경계를 직각으로 통과하도록 방향을 지정합니다. 아크릴이 마르면 두개골 창을 생물학적 식염수로 완전히 채웁니다.

그런 다음 식염수에 딤플이 생길 때까지 어레이를 내립니다. 이 좌표는 배열의 두개골 수준으로 사용됩니다. 이 값을 사용하여 배열의 최종 DV 좌표를 계산합니다.

어레이를 최종 dv까지 천천히 내립니다. 몇 분 동안 멈추고 기다리는 것을 조정합니다. 밀리미터가 이동할 때마다 멸균 식염수는 어레이의 폴리에틸렌 글리콜을 용해시켜 와이어를 일시적으로 확인합니다.

어레이가 대상에서 불과 1mm 떨어져 있으면 10밀리미터 간격으로 최종 목적지까지 더 천천히 내립니다. 어레이가 제자리에 놓이면 조직을 5분 동안 그대로 둡니다. 나머지가 끝나면 식염수를 더 발라 남은 못을 녹입니다.

그런 다음 치과용 아크릴을 사용하여 마이크로 와이어를 제자리에 접합합니다. 아크릴을 여러 겹 넣고 굳을 때까지 15-20분 동안 기다립니다. 다음으로, 두개골 나사, 접지선 및 마이크로 와이어용 커넥터의 경우 치과용 아크릴로 동물의 머리 단계의 나머지 부분을 구축합니다.

수술 후 절차에 대해서는 텍스트 프로토콜을 참조하십시오. 그런 다음 이어바에서 동물을 제거하고 깨끗한 곳에 놓습니다. 체온 조절과 운동이 회복될 때까지 동물을 자주 관찰하십시오.

마취에서 회복되면 동물을 단일 우리로 옮깁니다. 7일 이상 동물의 회복 상태를 모니터링하고 카프로펜과 엔로를 주사합니다. 담당 수의사의 권고에 따라 플록사신은 이식된 마이크로와이어 어레이에서 측정된 신경 방전이 행동 사건과 상관관계가 있을 수 있습니다.

예를 들어, 32번째 빈에 표시된 측좌핵에서 이 세포의 강장제 발화는 동물이 코카인을 자가 투여하는 동안 측정되었습니다. 동물의 신체 코카인 수치가 증가함에 따라 세포가 억제된다는 점에 주목하십시오. 그러나 셀은 원래 발사 속도로 돌아갑니다.

코카인이 떨어지면 자치 관리 비상 사태가 끝났습니다. 이 절차를 시도하는 동안 두개골 창의 정밀도를 확인하고 배열의 정렬을 확인하여 대상 정확도를 보장하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 마이크로 I 어레이는 특히 섬세하며 어레이의 무결성이 적절한 이식에 매우 중요하다는 것을 잊지 마십시오.

지우기 단일 장치를 다룰 때 환자와 주의를 기울여야 합니다. 기록은 면역조직화학 또는 광유전학과 같은 다른 많은 기술과 결합할 수 있습니다. 이러한 조합이 적절한 행동 패러다임과 결합되면 뇌 기능의 복잡성에 대한 깊은 통찰력을 얻을 수 있습니다.