Voorbereiding van perifere zenuwstimulatie elektroden voor chronische implantatie bij ratten

Summary

Bestaande benaderingen voor de bouw van chronisch implanteerbare perifere zenuwboektroden voor gebruik bij kleine knaagdieren vereisen vaak gespecialiseerde apparatuur en/of hoog opgeleid personeel. In dit protocol demonstreren we een eenvoudige, goedkope aanpak voor het fabriceren van chronisch implanteerbare manchetelektrodes en tonen we hun effectiviteit voor nervusstimulatie (VNS) bij ratten.

Abstract

Perifere zenuwboekelektrodes worden al lang gebruikt in de neurowetenschappen en aanverwante gebieden voor stimulatie van bijvoorbeeld vagus- of heupzenuwen. Verschillende recente studies hebben aangetoond dat de effectiviteit van chronische VNS in het verbeteren van het centrale zenuwstelsel plasticiteit om motorische revalidatie, uitsterven leren, en zintuiglijke discriminatie te verbeteren. De bouw van chronisch implanteerbare apparaten voor gebruik in dergelijke studies is een uitdaging vanwege de kleine omvang van ratten, en typische protocollen vereisen uitgebreide training van personeel en tijdrovende microfabricagemethoden. Als alternatief kunnen commercieel verkrijgbare implanteerbare manchetelektrodes tegen aanzienlijk hogere kosten worden aangeschaft. In dit protocol presenteren we een eenvoudige, goedkope methode voor de bouw van kleine, chronisch implanteerbare perifere zenuwboektroden voor gebruik bij ratten. We valideren de korte en lange termijn betrouwbaarheid van onze manchetelektroden door aan te tonen dat VNS in ketamine/xylazine verdoofde ratten een afname van de ademhaling produceert in overeenstemming met de activering van de Hering-Breuer reflex, zowel op het moment van implantatie als tot 10 weken na implantatie van het apparaat. Verder tonen we de geschiktheid van de manchetelektroden voor gebruik in chronische stimulatiestudies aan door VNS te koppelen aan ervaren hefboompersprestaties om motorische kaartplasticiteit te induceren.

Introduction

Onlangs is de vraag naar chronisch implanteerbare manchetelektrode voor stimulatie van perifere zenuwen toegenomen, omdat studies steeds vaker het preklinische nut van deze techniek voor de behandeling van talrijke ontstekingsziekten^{aantonen 1,2,3} en neurologische aandoeningen^{4,5,6,7,8,9,10,11,}

Protocol

Alle in dit protocol beschreven procedures worden uitgevoerd in overeenstemming met de NIH Guide for the Care and Use of Laboratory Animals en zijn goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee van de University of Texas in Dallas.

1. Stimulerende manchetelektatieffabricage

1. Bereid de manchetslang voor.
   1. Snijd met een scheermesje een stuk polymeerbuizen van 2,5 mm lang. Steek tang tips of een paperclip door de slang en gebruik het blad om een spleet in de lengte door de wand van de slang aan de ene kant de manchet.
   2. Verwijder de tangen uit de slang en steek een grote naainaald door de middellijn ....

Results

Vagus zenuwboektroden en hoofddoppen werden chronisch geïmplanteerd bij ratten volgens eerder gepubliceerde chirurgische ingrepen^{17,19,20,21,22}. Voorafgaand aan de implantatie werd impedantie op 1 kHz over de manchetleiden gemeten met de manchetslang ondergedompeld in zout (impedantie = 1,2 ± 0,17 kΩ [gemiddelde ± std]; N = 9). Alleen manchetten met impedantie.......

Discussion

Hier beschrijven we een eenvoudige, goedkope aanpak voor de assemblage van chronisch implanteerbare stimulerende manchetelektrodes voor gebruik bij knaagdieren, waardoor preklinische onderzoeken van deze opkomende therapie worden vergemakkelijkt. Deze vereenvoudigde methode vereist geen gespecialiseerde opleiding of apparatuur, en maakt gebruik van een klein aantal tools en benodigdheden die gemakkelijk toegankelijk zijn voor de meeste onderzoekslaboratoria, waardoor zowel de monetaire als de arbeidskosten van de product.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Biocompatible polyurethane-based polymer tubing, 0.080" OD x 0.040" ID	Braintree Scientific	MRE080 36 FT
Dissecting microscope	AM Scopes	#SM-6T-FRL
Fine Serrated Scissors, straight, 22mm cutting edge	Fine Science Tools	#14058-09	for cutting Pt/Ir wire and suture thread
Forceps, #5 Dumont forceps, straight, 11 cm, 0.1 x 0.06 mm tip	Fine Science Tools	#11626-11
Forceps, ceramic tipped forceps, 0.3 mm x 30 mm tips	Electron Microscopy Sciences	#78127-71
Gold Pins, PCB Press Fit Socket	Mill-Max	#1001-0-15-15-30-27-04-0	or similar small pins for connecting cuff leads to headcap
Isobutane lighter	BIC	#LCP21-AST	for de-insulating Pt/Ir wire
Micro strip connector with latch, 4-pin	Omnetics	A24002-004 / PS1-04-SS-LT
Pipette tip, 10 uL	VWR	89079-464
Platinum-Iridium (90/10%) Wire, 0.001" (diameter) x 9 strands, PTFE insulated	Sigmund Cohn	10IR9/49T
Razor Blade, Single Edge, Surgical Carbon Steel No.9	VWR	#55411-050	for cutting MicroRenathane tubing
Sewing needle, ca. 4.0 cm length x 0.7 mm diameter (size 6-7)	Singer	00276	Smaller needle for threading Pt/Ir wire
Sewing needle, ca. 4.5 cm length x 0.8 mm diameter (size 2-3)	Singer	00276	Larger needle for pinning cuff during assembly and for threading suture
Small foam board	Juvo+/Amazon	B07C9637SJ	for fabrication platform; our dimensions are ca. 2.5" x 3.5" x 1" (L x W x H)
Solder, multicore lead-free, 0.38mm diameter	Loctite/Multicore	#796037
Soldering station	Weller	WES51	or similar soldering iron compatible with long conical tips (this part has been discontinued)
Soldering tip, long conical, 0.01" / 0.4 mm	Weller	1UNF8
Suture, nonabsorbable braided silk ,size 6/0	Fine Science tools	#18020-60
UV (405 nm) spot light	Henkel/Loctite	#2182207
UV Light Cure Adhesive 25 ml	Henkel/Loctite	AA 3106	or similar biocompatible UV cure adhesive
Wire wrapping wire, 30 AWG	Digikey	K396-ND