외과 훈련 Neocortical Microelectrode 배열 포름알데히드 고정 인간 수 색 모델을 사용 하 여 이식에 대 한

미세 전극을 사용하면 살아있는 뇌에서 개별 뉴런의 활동을 기록할 수 있습니다. 최근 엔지니어링의 발전 덕분에 미세 전극 어레이를 인간에게 사용할 수 있게 되었습니다. 그들은 인간의 대뇌 신피질에 있는 100개 이상의 개별 뉴런에 접근할 수 있습니다.

지금까지 미세 전극 어레이는 두 가지 상황에서 인간에게 사용되었습니다. 뇌-컴퓨터 인터페이스를 제어하기 위한 만성 임플란트로, 두개내 EEG로 평가를 받는 환자에서 간질의 신경 기저를 조사하기 위한 임시 임플란트로. 미세 전극 어레이는 침습적 장치이며, 이를 이식하려면 두개골과 수막을 열고 어레이를 피질에 삽입해야 합니다.

따라서 인간에 미세 전극 어레이를 이식하는 것은 신경외과 의사가 수행해야 합니다. 표준 신경외과 도구 및 기술에 대한 전문 지식 외에도 외과의는 미세 전극 어레이 이식의 마취 절차에 대한 교육을 받아야 합니다. 우리는 포름알데히드가 고정된 인간 시체를 사용하여 훈련 절차를 설계했습니다.

우리의 목표는 외과의에게 수술실과 같은 환경, 사실적인 해부학적 구조, 절차의 중요한 단계를 연습하고 연습할 수 있는 기회를 제공하는 것이었습니다. 여기에 표시된 프로토콜은 특히 유타 어레이에 적용됩니다. 이 장치는 100개의 실리콘 기반 미세 전극으로 구성된 4x4mm 어레이, 개별적으로 절연된 100개의 금선 다발, 신경 신호를 기록하는 컴퓨터에 연결되는 경피적 티타늄 받침대로 구성됩니다.

본 튜토리얼 비디오는 설치, 피질 표면 노출, 받침대 고정, 미세 전극 어레이 자체 이식, 전기 피질 조영술 또는 ECOG 그리드 위치 지정, 개두술 폐쇄부터 시작하여 수술 절차의 단계를 검토합니다. 머리, 두개골 및 뇌에 질병이나 부상 병력이 없는 표본을 선택합니다. 가능한 경우, 사후 두부 CT 스캔을 통해 유의미한 두개내 병변이 없는지 확인할 수 있습니다.

머리를 두개골 클램프에 고정하고 수술용 커튼으로 덮습니다. 두피와 측두근을 절개하고 뒤로 젖힙니다. 예를 들어 5x5cm와 같은 큰 정사각형 개두술을 수행합니다.

뼈 피판을 제거하고 경막을 노출시킵니다. 뼈 피판을 예약합니다. 개두술의 3면에 있는 경막을 엽니다.

그것을 기대고 거주막과 대뇌 신피질의 표면을 노출시킵니다. 받침대를 고정하는 첫 번째 단계는 미세 전극 어레이가 이식될 피질 이랑을 선택하는 것입니다. 이랑의 표면은 삽입될 때 미세 전극 어레이가 이와 같은 높이가 될 수 있도록 거의 평평해야 합니다.

그리고 미세 전극 어레이가 삽입될 피질 표면에 흐르는 눈에 보이는 혈관이 없어야 합니다. 그런 다음 피부 절개 부위에 가까운 개두술의 상부 가장자리에 받침대를 고정할 위치를 선택합니다. 미세 전극 어레이가 대상 이랑에 도달할 수 있도록 와이어 다발에 충분한 여유를 허용합니다.

뼈 나사를 사용하여 개두술 옆에 있는 두개골 뼈의 외부 테이블에 받침대를 나사로 고정합니다. 시술 전반에 걸쳐 미세 전극 어레이가 손상되거나 신피질 표면이 열열될 수 있으므로 항상 어떤 것에도 닿지 않도록 하는 것이 중요합니다. 플라스틱 또는 고무 코팅된 팁이 있는 핀셋으로 와이어 번들을 미세 전극 어레이 가까이에 잡습니다.

미세 전극 어레이를 타겟 이랑의 표면과 평행하게 배치합니다. 그 목적을 위해 필요에 따라 와이어 번들을 구부립니다. 이것은 중요한 단계입니다.

와이어 번들은 다소 뻣뻣하고 외과 의사의 요구에 쉽게 부합하지 않습니다. 미세전극 어레이와 피질 표면의 양호한 정렬을 얻기 위해서는 주의와 인내가 필요합니다. 개 뼈 티타늄 스트랩을 사용하여 와이어 다발을 두개골 뼈에 고정하고 대상 이랑을 향한 경로를 제어할 수 있습니다.

이제 공압 임팩터의 홀더를 미세 전극 어레이의 뒷면과 대략적으로 정렬합니다. 공압 임팩터 홀더의 밀리미터 나사는 나중에 더 미세한 조정을 위해 사용됩니다. 홀더 내부에 공압 임팩터를 고정합니다.

컨트롤 박스와의 연결을 확인한 다음 컨트롤 박스를 켭니다. 이제 밀리미터 나사를 사용하여 임팩터를 미세 전극 어레이 뒷면과 가깝게 정렬합니다. 그런 다음 임팩터를 사용하여 미세 전극 어레이 뒷면에 압정을 적용하고 피질 표면으로 밀어 넣습니다.

미세 전극 어레이가 피질 표면과 같은 높이인지 확인하십시오. 선택적으로, 노출된 피질 표면 위에 경막하 전기피질 굴절제를 배치합니다. 경막에 봉합하여 고정하십시오.

미세 전극 어레이는 ECOG 등급으로 덮입니다. 노출된 피질 표면 위에 경막을 재배치하고 봉합합니다. 뼈 피판의 위치를 변경합니다.

개 뼈 티타늄 스트랩으로 고정하십시오. 미세 전극 어레이의 와이어 번들과 ECOG 케이블이 뼈 가장자리 사이에서 찌그러지지 않도록 하십시오. 피부 피판의 위치를 조정하고 봉합합니다.

받침대 목 주위의 절개 부위를 닫습니다. 또는 받침대는 피부 피판에 만들어진 별도의 찌르기 절개를 통해 두피를 빠져나갈 수 있습니다. 우리는 포름알데히드로 고정된 인간 시체를 사용하여 외과의가 인간의 대뇌 신피질에 미세 전극 배열을 이식하는 수술 절차를 연습할 수 있도록 했습니다.

장점은 수술실과 같은 환경과 사실적인 인체 해부학뿐만 아니라 미세 전극 어레이 자체의 조작 및 임팩터의 사용을 포함한 절차의 주요 단계를 연습할 수 있는 기회를 포함합니다. 시체 사용의 명백한 단점은 혈액과 뇌척수액 순환이 없고 호흡과 심장 박동으로 인한 대뇌 맥박이 없다는 것입니다. 결론적으로, 포름알데히드로 고정된 시체에 미세 전극을 이식하는 관행은 신경외과 의사의 훈련에 적합합니다.

포름알데히드 고정 시체는 쉽게 구할 수 있고 상대적으로 저렴합니다. 이러한 절차는 인간이 아닌 영장류를 대상으로 외과의를 훈련시키는 윤리적, 비용 관련 문제를 우회합니다.