Name: Chirurgische Implantatie van chronische neurale elektroden voor opname Single Unit Activiteit en electrocorticografische signalen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-02-24T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 26 s
Description: Leer chirurgische implantatie van chronische neurale elektroden voor elektrofysiologische opnames bij knaagdieren. Deze methode minimaliseert complicaties en verbetert de datakwaliteit voor gedragsneurowetenschappelijk onderzoek.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd gefinancierd door het Centrum voor Neurale Communicatie Technologie (CNCT), een P41 Resource Center gefinancierd door het National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB, P41 EB002030) en ondersteund door de National Institutes of Health (NIH). De auteurs willen Rio Vetter van NeuroNexus Technologies bedanken voor de ontwikkeling van chirurgische technieken, en Paras Patel van de Universiteit van Michigan voor het samenstellen van de lijst van de apparatuur die wordt gebruikt tijdens operaties.

1. Pre-implantatie-procedures (Algemeen) <ol><li> Scheer de bovenkant van het hoofd van het dier van tussen de ogen om goed achter de oren. Gebruik elektrische kapper tondeuse op het hoofd scheren. Eerste schrobkop met isopropylalcohol, dan betadine (herhaal 3x). Breng het oog smeermiddel. </li><li> Monteer het dier in stereotaxische oor bars. Richt de vaste punt van het recht stereotaxische oor bar in de gehoorgang van het recht van het dier het oor door het bewegen van het hoofd zijwaarts tegen het kanaal. Men moet uiterst voorzichtig worden genomen om te verzekeren dat elk oor-bar tip goed is gepositioneerd in de gehoorgang. Vervolgens drukt u op de losgemaakte linkeroor bar in de gehoorgang en oefen lichte druk naar binnen. Pak het dier neus en beweeg het heen en weer stevig aan. Als het dier wordt bevestigd goed het hoofd zal voelen vast gemonteerd. </li></ol> 2. Pre-implantatie Chirurgie (Algemeen) <ol><li> Met een paar mooie schaar, knip twee halve circles van de middellijn buiten gedeeltelijk verwijderen van de hoofdhuid </li><li> Schraap en verwijder het periost bindweefsel dat hecht aan het bot. Schrapen met een botte kant, zoals de achterkant van een scalpel of de punt van een steriel wattenstaafje zal het minimaliseren van bloeden, omdat de haarvaten zullen verpletterd worden in plaats van vlot te snijden. Controle bot bloeding met behulp van bot was of een verbranden ijzer. </li><li> Ontsmet en reinig het bot oppervlak met behulp van waterstofperoxide. Droog het bot naar de schedelnaden maken duidelijk zichtbaar. De bregma en Lambda punten dient te worden opgemerkt en gebruikt om de hoogte van het hoofd. De locatie voor craniotomie en elektrode implantaat moet worden gemeten met betrekking tot bregma en kunnen tijdelijk worden gemarkeerd met een pen of door het boren van ondiep in het oppervlak. De craniotomie plaats afhankelijk van de experimentele doel van het onderzoek (lees, sensorische experimenten) 1. </li><li> Boor schroefgaten in het bot en leg de grond en het stabiliseren van debemanningen. Gebruik altijd roestvrij staal of titanium schroeven. Kleine juwelier schroeven (bijvoorbeeld # 2-56, of # 00-80) met zoveel mogelijk draden per inch mogelijk zijn wenselijk. </li></ol> 3. Silicon elektrode implantatieprocedures <ol><li> Boor de craniotomie na het implanteren van schroeven. Boor vier ondiepe pilot-merken voor de hoeken van de craniotomie. Met behulp van pilot-merken als leidraad te boren uit de omtrek van de craniotomie. Verwijder de middelste de massa van het bot dat niet werd geboord met behulp van een paar stevige tang. De rand van de open craniotomie moet mogelijk worden gereinigd met verder boren. Dunne stukjes bot kan worden geknipt met een paar microrongeurs. Plan uw operatie aan de grote bloedvaten, zoals het sagittale Sinus, die kunnen worden weergegeven binnen 0,5 mm van de middellijn langs hechtdraad te voorkomen 1. Aanprikken van de sagittale sinus kunnen grote bloedingen. Exposed dura moet blijven gehydrateerd met aCSF of zoutoplossing. </li><li> Te doorboren de dura matermoet u de mode een kleine haak met een steriele injectienaald van kleine gauge (bijv. &lt;28 meter). Neem de afschuining van de naald en druk het plat tegen een stevige ondergrond (zoals het vlakke gedeelte van een scalpel) kantelen iets naar een 90 graden bocht te vormen op het punt. Met deze haak aan het oppervlak van de duur vangen en omhoog tillen van de hersenen oppervlak. De duur kan worden gesneden met behulp van micro schaar of kan worden afgebroken met zijdelingse bewegingen van de duur haak. Zorg ervoor dat de bloedvaten op het oppervlak van de hersenen te voorkomen bij het gebruik van de dura haak. Je moet opvallen liquor lekt uit als dura wordt gereseceerd en een verschil in kleur van het oppervlak van de dura. </li><li> Voorzichtig Bevestig de aardedraad van het silicium elektrode rond de basis van de grond los en tact in de plaats met tandheelkundige cement. De silicium elektrodes moeten zorgvuldig zo worden geplaatst dat de elektroden kabel kabels worden gebogen over de craniotomie. </li><li> Implantaten worden geplaatst met behulp van een lineaire motor actuator placed een stereotaxisch apparaat. Om de elektrode hechten aan het invoegorgaan wordt polyethyleenglycol (PEG) verwarmd met een soldeerbout en toegepast inbrengstang en registratie-elektrode. </li><li> Met de elektrode bevestigd, handmatig verlaagt de punt van de elektrode op de gewenste stereotaxisch plaats op het oppervlak van de hersenen. </li><li> Met behulp van de software-interface van de lineaire actuator, verplaatst u de elektrode in de gewenste diepte in het hersenweefsel. </li><li> Zet de registratie-elektrode in de hersenen vasthechten van PEG aan een aangrenzende schroef de elektrode kabel. U kunt de elektrode nu uit het inbrengen apparaat door het toevoegen van zout aan gebonden de PEG te ontbinden. Verhoog het inbrengen toestel uit de buurt van de craniotomie en herhaal voor elke elektrode. </li><li> Bedek de blootgestelde craniotomie met een zoutoplossing gedrenkte Gelfoam. Een siliconen polymeer wordt gebruikt om de elektrode kabel bedekken en te beschermen tegen de tandheelkundige acryl. Plaats de connector in de finalelocatie, dan gelden tandheelkundige acryl op een robuuste headcap te maken. </li></ol> 4. MicroECoG elektrode implantatieprocedures <ol><li> Implantatie van de microECoG elektrode zal leiden tot een iets groter craniotomie. Voor 5 x 5 mm apparaat moet 6 x 6 mm craniotomie worden. Voor het boren van de craniotomie, is UV-drogende tandheelkundige acryl toegepast op de periferie van de craniotomie site, terwijl het nog droog en niet in gevaar van het aanraken van de dura of pia. </li><li> Een steriele chirurgische boor wordt gebruikt met een # 107 braam te boren van de oppervlakte van het bot in de algemene vorm van de craniotomie. De kleinere # 106 bramen kan vervolgens worden gebruikt voor het boren van de rest van het bot tot een dunne transparante laag. Rongeurs zal dan in staat op te heffen de resterende stuk van het bot. De microECoG kan epiduraal of subdurally worden geïmplanteerd. Nogmaals, houd de dura goed gehydrateerd met kunstmatige CSF of zoutoplossing. </li><li> Om de microECoG implanteren, plaats een stereotaxische arm over de open schedel, en zet de elektrode om de arm met behulp van steriele tape. De elektrode kan nu worden neergelaten in de craniotomie. Zorg ervoor dat de elektrode sites zijn naar beneden gericht en zal het maken van contact met de dura of pial oppervlak. Als vochtig gehouden, moet de elektrode schuift op het weefsel en blijft op zijn plaats. </li><li> De grond draad komt met de grond schroeven van wikkelen rond tenminste driemaal onder zelf. De grond schroeven kan elke schroef die in contact komen met de duur zijn. De referentie draad kan ook worden verbonden met de referentie schroef op dezelfde wijze. </li><li> Kleine stukjes van zout doordrenkte Gelfoam moeten worden geplaatst rondom de elektrode waar sprake is van dura of pia blootgesteld. Een kleine hoeveelheid van een zout-geweekte Gelfoam moet ook betrekking hebben op de top van de dunne film-elektrode. UV-uithardende tandheelkundige acrylaat worden toegepast op de bovenzijde van de Gelfoam en kan worden gebruikt om een ​​stabiele kopkap maken. De acryl wordt direct op de dunne film-kabel COVERIng totdat de connector is bereikt. Zorg dat er geen te dekken dan de onderkant van de connector cap. </li><li> Als alternatief kan de implantatie van de microECoG in 4.3 direct worden gevolgd door de implantatie van een silicium micro-elektrode array (stap 3,2 tot 3.6) door kleine gaatjes die zijn vervaardigd in de microECoG substraat. Dit maakt het mogelijk gelijktijdig opnemen van beide afzonderlijke eenheden op verschillende dieptes in combinatie met hoge resolutie field recordings uit de omliggende hersenen oppervlak. </li></ol> 5. Postoperatief herstel <ol><li> Na het cement volledig is uitgehard, stevig hechten van de huid rond het hoofd-cap en verwijder het dier uit de stereotaxisch frame. </li><li> Breng antiseptische poeder of antibiotische zalf overvloedig rond de wond. Als er een bloeding uit de oren, plaats enkele antibiotica goed in de gehoorgang. </li><li> Houd het dier warm als barbituraten het dier te voorkomen dat behoud van de lichaamswarmte. Huis each chronisch geïmplanteerd dier in een aparte kooi. Het duurt meestal vier tot zeven dagen voor het dier volledig te herstellen van de operatie. </li></ol> 6. Representatieve resultaten Een succesvolle silicium elektrode implantatie zal het opnemen van sites met het meten van impedanties tussen 500kOhm-2Mohm, en dunne-film elektroden tussen 10kOhm-50Kohm (bij 1 kHz). De neurale signaal kan worden gecontroleerd onmiddellijk na de operatie ook. Je moet in staat zijn om pieken op de geïmplanteerde elektroden te zien en vertraging van oscillaties van de dunne film oppervlakte elektrode (Figuur 1) te zien. <img src="/files/ftp_upload/3565/3565fig1.jpg" alt="Figuur 1" /> Figuur 1. Vertegenwoordiger resultaten van eenheid activiteit en ECoG oscillaties. A) Wide-band gegevens van 6 gelijktijdig opgenomen kanalen van een chronische silicium elektrode ingeplant in de neocortex. Merk op dat spikes vaak zichtbaar zijn bij de opname sites. b) ETandwiel oscillaties van 6 kanalen van een 16-kanaals dunnefilm uECoG elektrode op het oppervlak van de hersenen. Het gemiddelde van alle 16 signalen zijn uit elke trace (common gemiddelde verwijzing) en een 500 Hz digitaal laagdoorlaatfilter toegepast.

<ol><li>Paxinos, G. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPaxinos%2C+GA+%22The+Rat+Brain+in+Stereotaxic+Coordinates%22">The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates</a>. , Sixth Edition, Academic Press. (2007).</li>
<li>Fujisawa, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavior-dependent+short-term+assembly+dynamics+in+the+medial+prefrontal+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Behavior-dependent short-term assembly dynamics in the medial prefrontal cortex.</a> Nat. Neurosci. 11 (7), 823-833 (2008).</li>
<li>Merrill, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+stimulation+of+excitable+tissue%3A+design+of+efficacious+and+safe+protocols%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Electrical stimulation of excitable tissue: design of efficacious and safe protocols.</a> J. Neurosci. Methods. 141, 171-171 (2005).</li>
<li>Gage, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Naive+coadaptive+cortical+control%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Naive coadaptive cortical control.</a> J. Neural Eng. 2, 52-52 (2005).</li>
<li>Marzullo, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Closed-Loop+Neural+Interface+Technology+in+a+Rat+Model%3A+Combining+Motor+Cortex+Operant+Conditioning+With+Visual+Cortex+Microstimulation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Neur.+Sys.+and+Rehab.+Eng%22%5BJournal%5D)">Development of Closed-Loop Neural Interface Technology in a Rat Model: Combining Motor Cortex Operant Conditioning With Visual Cortex Microstimulation.</a> IEEE Trans. Neur. Sys. and Rehab. Eng. 18 (2), 117-126 (2010).</li>
<li>Maynard, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Utah+intracortical+electrode+array%3A+a+recording+structure+for+potential+brain-computer+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr.+Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">The Utah intracortical electrode array: a recording structure for potential brain-computer interfaces.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 102, 228-239 (1997).</li>
<li>Kipke, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon-substrate+intracortical+microelectrode+arrays+for+long-term+recording+of+neuronal+spike+activity+in+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Neural+Syst.+Rehab.+Eng%22%5BJournal%5D)">Silicon-substrate intracortical microelectrode arrays for long-term recording of neuronal spike activity in cerebral cortex.</a> IEEE Trans. Neural Syst. Rehab. Eng. 11 (2), 151-155 (2003).</li>
<li>Vetter, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+neural+recording+using+silicon-substrate+microelectrode+arrays+implanted+in+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Chronic neural recording using silicon-substrate microelectrode arrays implanted in cerebral cortex.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 51 (6), 896-904 (2004).</li>
</ol>

DRK is mede-eigenaar van NeuroNexus Technologies.

Er is een toenemende belangstelling voor het gebruik intracorticale en oppervlakte multichannel opname interfaces voor het onderzoeken van de hersenfunctie 2, het verstrekken van microstimulatie 3, of stuursignalen voor neuroprosthetic systemen 4,5. De methoden die in deze video ziet u hoe u chronische penetrerende en oppervlakte-elektrode systemen implanteren. Terwijl andere silicium chronische elektrode systemen bestaan ​​6 hebben we ons gericht op het implanteren van planaire elektroden ontwikkeld door NeuroNexus Technologies 7,8. Technieken voor de implantatie van andere elektrode systemen aanzienlijk variëren. Van de beschreven chirurgische stappen, kan de montage van de dier in de stereotaxische oor bars zijn de moeilijkste en de belangrijkste stap bij het bepalen van de nauwkeurigheid van plaatsing van de geïmplanteerde elektroden. Men moet uiterst voorzichtig worden genomen, dus, aan te nemen dat elk oor-bar tip goed is gepositioneerd in de gehoorgang. Na AssuraNVU dat het oor-bar tip is in de gehoorgang van het recht van het dier oor, laat het dier zijn nek met je rechterhand, terwijl je linkerduim en wijsvinger nog steeds aan het hoofd te ondersteunen en de druk van het hoofd toe te passen tegen het oor-bar tip. Met je rechterhand duw de losgemaakte linkeroor bar in de gehoorgang en oefen lichte druk naar binnen. Verplaats de linker kant van het hoofd van het dier naar beneden en naar voren en rondom totdat u het linker oor-bar tip slip in de gehoorgang te voelen. Met je rechterhand, druk blijven uitoefenen op de linker oor bar. Laat het dier hoofd en met je nu gratis linkerhand, draai de stelschroef van het linker oor bar.

<table border="1"><tbody><tr><td> Uitrusting </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> Botschroef - # 2-56 x 3/16, Phillips pan hoofd, 18-8 S / S </td><td> BoltDepot </td><td> 7650 </td><td></td></tr><tr><td> Botschroef - # 2-56 x 1/8, Phillips pan hoofd, 18-8 S / S </td><td> BoltDepot </td><td> 9617 </td><td></td></tr><tr><td> Grote Oxygen Tank - Grootte K </td><td> Cryogene gassen </td><td> OXKME </td><td></td></tr><tr><td> Kleine Oxygen Tank - Grootte E </td><td> Cryogene gassen </td><td> OXYE-AL </td><td></td></tr><tr><td> Vannas-Tübingen Spring Schaar - 2.5mm Blade, Angled </td><td> Fine Science Tools </td><td> 15002-08 </td><td></td></tr><tr><td> Dumont # 5 tang, Teflon </td><td> Fine Science Tools </td><td> 11626-11 </td><td></td></tr><tr><td> Dumont # 5 tang, Dumostar </td><td> Fine Science Tools </td><td> 11295-10 </td><td></td></tr><tr><td> Student Vannas Spring Schaar </td><td> Fine Science Tools </td><td> 91500-09 </td><td></td></tr><tr><td> Adson tang </td><td> Fine Science Tools </td><td> 11006-12 </td><td></td></tr><tr><td> Friendman-Pearson Ronqeur, Gebogen </td><td> Fine Science Tools </td><td> 16221-14 </td><td></td></tr><tr><td> Iris Schaar - ToughCut </td><td> Fine Science Tools </td><td> 14058-11 </td><td></td></tr><tr><td> Vannas-Tübingen Spring Schaar - 5mm Blade, Hetero </td><td> Fine Science Tools </td><td> 15003-08 </td><td></td></tr><tr><td> Scalpel Handle </td><td> Fine Science Tools </td><td> 10003-12 </td><td></td></tr><tr><td> Plastic Sterilisatie Box </td><td> Fine Science Tools </td><td> 20810-02 </td><td></td></tr><tr><td> Roestvrij stalen liniaal </td><td> Fine Science Tools </td><td> 30086-15 </td><td></td></tr><tr><td> Probe &amp; Spatel - Straight 14cm </td><td> Fine Science Tools </td><td> 10090-13 </td><td></td></tr><tr><td> Hemostaat Straight </td><td> Fine Science Tools </td><td> 13002-10 </td><td></td></tr><tr><td> Hemostaat Gebogen </td><td> Fine Science Tools </td><td> 13003-10 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Micro Drill Stainless Steel Bramen - 0,7 mm </td><td> Fine Science Tools </td><td> 19008-07 </td><td> 10/Pack </td></tr><tr valign="bottom"><td> Micro Drill RVS Bramen - 0,5 mm </td><td> Fine Science Tools </td><td> 19007-05 </td><td> 10/Pack </td></tr><tr valign="bottom"><td> Zelftappende Bone Schroeven - 1.17mm (diam) - 4.7mm (lengte) </td><td> Fine Science Tools </td><td> 19010-00 </td><td> 100/Pack </td></tr><tr valign="bottom"><td> Kunstmatige Tears </td><td> Visser </td><td> NC9860842 </td><td> Elk </td></tr><tr valign="bottom"><td> Betadine </td><td> Visser </td><td> 19-066452 </td><td> Fles </td></tr><tr valign="bottom"><td> F-AIR koolstoffilters </td><td> Visser </td><td> NC9112250 </td><td> Busje </td></tr><tr valign="bottom"><td> Applicator Katoen Getipt, niet steriel </td> &lt;td&gt; Materieel Services </td><td> 1104 </td><td> 10Pack/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Gaas 2 &quot;x 2&quot; </td><td> Materieel Services </td><td> 1630 </td><td> 25Pack/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Punt van de naald, 23 GA x 1 &quot; </td><td> Materieel Services </td><td> 39412 </td><td> Dit artikel wordt aangeboden door Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Punt van de naald, 27 GA x 1,25 &quot; </td><td> Materieel Services </td><td> 25251 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Punt van de naald, 30 GA x 0,5 &quot; </td><td> Materieel Services </td><td> 22023 </td><td> 10Box/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Zalf, Triple antibiotica 0,6 g </td><td> Materieel Services </td><td> 2528 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Pouch, Zelf Seal Sterilisatie pouche<html> s, 3,5 &#39;x 8 &quot; </td><td> Materieel Services </td><td> 1023 </td><td> 10Box/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Ringers oplossing 1000ml </td><td> Materieel Services </td><td> 5263 </td><td> 12Bag/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Scalpel Blade steriele # 15 </td><td> Materieel Services </td><td> 1975 </td><td> 3Box/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Suture, Nylon w/P-3 Naald, 5-0, 18 inch. </td><td> Materieel Services </td><td> 4618 </td><td> 12/doos </td></tr><tr valign="bottom"><td> Underpad, Disposable 23 &quot;x 36&quot; </td><td> Materieel Services </td><td> 2545 </td><td> 15Pack/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Glijmiddel, Jelly Chirurgische steriel </td><td> Materieel Services </td><td> 2538 </td><td> 12Box/Case </td></tr>&quot;&gt; <td> Absorbeerbare Foam Gel 2cmx6cmx7mm </td><td> Materieel Services </td><td> 3107 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Zes delige set-Schroef Schroevendraaier Set </td><td> Nationale Juweliers Supplies </td><td> ETSCR98001 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Kwik Sil Adhesive </td><td> WPI </td><td> KWIK-SIL </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> Kwik Sil Tubes </td><td> WPI </td><td> 600009 </td><td></td></tr><tr valign="top"><td> Chronische silicium elektroden 16 aan 64 locaties </td><td> NeuroNexus Technologies </td><td> Afhankelijk van probe-ontwerp </td><td></td></tr><tr valign="top"><td> Chronische dunne film oppervlakte-elektroden (microECoG) 16 tot 32 plaatsen </td><td> NeuroNexus Technologies </td><td> Afhankelijk van probe-ontwerp </td><td>&nbsp;
 </td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

chirurgische implantatie van chronische neurale elektroden voor opname single unit activiteit en electrocorticografische signalen

Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

Het succes van langdurige elektrofysiologische opnamen vaak afhankelijk van de kwaliteit van de implantatiechirurgie. Hier hebben we nuttige informatie voor chirurgen die leren het proces van het implanteren van elektroden systemen. We tonen de implantatieprocedure zowel een indringend en een oppervlak elektrode. De chirurgische proces wordt beschreven van begin tot eind inclusief gedetailleerde beschrijving van elke stap in de procedure. Ook moet worden opgemerkt dat deze videogids gaat de aandacht naar de procedures uitgevoerd in diermodellen en andere kleine diermodellen. Modificaties van de beschreven procedures zijn haalbaar voor andere diermodellen.

Wij bieden nuttige informatie voor chirurgen die leren het proces van het implanteren van chronische neurale opname elektroden. Technieken voor doordringend oppervlak electrode zijn beschreven in een knaagdier diermodel.

Chirurgische Implantatie van chronische neurale elektroden voor opname Single Unit Activiteit en electrocorticografische signalen

Het succes van elektrofysiologische registraties op lange termijn hangt vaak af van de kwaliteit van de implantatiechirurgie. Hier bieden wij nuttige informatie voor ...

Het algemene doel van deze procedure is het implanteren van een elektrode voor chronische elektrofysiologische opnames. Dit wordt bereikt door het dier eerst te anesthetiseren en voor te bereiden op de chirurgische ingreep. Zodra dit gereed is, wordt er een incisie gemaakt langs de middellijn en wordt de bovenkant van de schedel blootgelegd.Vervolgens worden er gaten geboord voor de schroeven en wordt een craniotomie uitgevoerd. Ten slotte wordt de elektrode geïmplanteerd en wordt er een beschermkap gemaakt van tandheelkundig acrylaat. Na voltooiing worden de elektroden aangesloten op een signaalacquisitiesysteem, waarna opnames kunnen worden gemaakt van elektrofysiologische signalen, waaronder actiepotentialen en lokale veldpotentialen.Het belangrijkste voordeel van chronische elektrofysiologische registraties is dat we hiermee wakker, behagende dieren kunnen bestuderen zonder verdoving. Deze methode kan ons helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen de neurowetenschappen die moeilijk vast te stellen zijn via acute chirurgie, zoals leren en geheugen, aandacht, besluitvorming en nog veel meer. De chirurgische ingrepen van vandaag zullen worden uitgevoerd door Sarah Nik en Colin Stetner. Nadat een chirurgisch vlak van anesthesie bij het dier is geïnduceerd, wat is bevestigd door de afwezigheid van een pijnreflex via een teenknijp, wordt het dier voorbereid voor de operatie.Scheren het dier van tussen de ogen tot achter de oren en breng vervolgens een smeermiddel aan in de ogen. Schrob daarna het geschoren gebied drie keer, waarbij Isopropylalcohol, alcohol en Betadine afgewisseld worden. Bevestig de meetapparatuur en monteer het dier in stereotaxische oorstaven.Plaats nu voorzichtig elk uiteinde van de oorstaven in de auditieve ATU door eerst het dier te verschuiven om de eerste oorstaaf te positioneren, en vervolgens een lichte druk naar binnen uit te oefenen om de tweede oorstaaf te richten. Pak het dier achter de oren vast en wiebel stevig heen en weer. Als het dier correct is gemonteerd, zal de kop rigide en stevig vastgezet aanvoelen.Sterilise de kop opnieuw, maak met een scalpel een incisie langs de middellijn. Gebruik klemmen en steriele watten om de huid opzij te houden. Verwijder het onderliggende bindweefsel dat aan het bot kleeft.De wattenstaafpunt kan bloed absorberen en bloedingen minimaliseren. Op dit punt kunnen klemmen worden verplaatst naar het weefsel onder de huid; desinfecteer en reinig het botoppervlak met waterstofperoxide. Droog vervolgens het bot met een gaasje. Met behulp van de BMA- en lambdapunten wordt een stereotactische tower gebruikt om de boorpositie voor de craniotomie te bepalen.Een pen of ondiep boren zal het oppervlak markeren. Boor nu schroefgaten in het bot voor de ankerschroeven en plaats de ankerschroeven rond de omtrek en de aardingsschroef posterior van Lambda. Houd het gebied naast de craniotomie vrij van schroeven.Nadat de schroeven zijn geïmplanteerd, wordt de craniotomie geboord; begin met het boren van vier ondiepe gidsmarkeringen voor de hoeken van de craniotomie, gevolgd door het uitboren van de rand van de craniotomie. Vermijd indien mogelijk de sinus sagittalis, omdat dit uitgebreide bloedingen kan veroorzaken. Verwijder nu de centrale botmassa met een stevige pincet en hydrateer de blootgestelde dura met kunstmatig CSF of een saline oplossing.Maak een kleine haak van 90 graden van een hypodermische naald van 28 gauge of kleiner, waarbij bloedvaten worden vermeden. Haak het oppervlak van de dura vast en til deze van de hersenen af. Gebruik microscharen om eventueel bindweefsel weg te trimmen.CSF zal weglekken wanneer de dura wordt geresecteerd. Bevestig de lineaire motoractuator op een stereotaxisch apparaat. Bevestig voorzichtig de aardingsdraad van de siliciumelektrode rond de basis van de aardingsschroef.De elektrode wordt zodanig geplaatst dat de kabels boven de craniotomie zweven. Bevestig vervolgens de registratie-elektrode aan het inbrengapparaat met verwarmde PEG. Laat daarna de punt van de elektrode handmatig zakken naar de gewenste stereotaxische locatie op het breinoppervlak.Beweeg de elektrode via de softwareinterface van de lineaire actuator naar de gewenste diepte in het hersenweefsel. Zet de kabel van de registratie-elektrode vast aan de hersenen door deze met quick seal aan een naburige schroef te bevestigen. Verwijder de elektrode, zodra deze is vastgezet, uit het inbrengapparaat door de PEG-verbinding op te lossen met zoutoplossing.Verwijder het insertie-instrument uit de hersenen. Dek na voltooiing de opengelegde craniotomie af met een zoutoplossing-doordrenkt gaasje, gelfoam of een alginaatgel, en breng een siliconenpolymeer aan om elke elektrodekabel te bedekken en te beschermen. Breng acryl aan om de implantatieplaats te fixeren en laat dit uitharden.Plaats vervolgens de connector op de definitieve locatie en breng tandheelkundig acrylaat aan om een robuuste hoofdkap te maken. Laat het cement uitharden. Ga daarna verder met het gedeelte getiteld Postoperatief herstel.Bereid voor de implantatie van een apparaat van vijf bij vijf millimeter een craniotomie van zes bij zes millimeter voor tussen Lambda en Bgma om de tijd dat de craniotomie open staat te verkorten en deze schoon te houden. Breng een UV-uithardende tandheelkundige acryl aan op de droge periferie van de kap en de craniotomieplaats voordat u begint met boren. Gebruik vervolgens een 1 0 7 boorkop om het botoppervlak in de algemene vorm van de craniotomie weg te boren tot er een dunne transparante laag overblijft, gevolgd door een nummer 1 0 6 boorkop.Om het dunner maken van de randen te voltooien, wordt het resterende stuk bot met rongeurs verwijderd. Houd de dura goed gehydrateerd met kunstmatig CSF of een met zoutoplossing verzadigd gelschuim. Anders zal de elektrode niet in het weefsel glijden.Bevestig de micro ECOG-elektrode met steriele tape aan het stereotaxische frame over de open schedel. Laat de elektrode zakken, waarbij u er op let dat de elektrodeposities naar beneden zijn gericht om contact te maken met de dura of het hersenoppervlak.Plaats nu kleine stukjes met zoutoplossing verzadigd gel-schuim rond de elektrode waar de dura of het weefsel is blootgesteld en bovenop de dunne-filmelektrode. Stabiliseer vervolgens de hoofdkap door UV-uithardend tandheelkundig acryl over het gel-schuim en tot aan de connector aan te brengen. Let erop dat de connector niet verder dan de onderkant van de kap wordt bedekt.Laat de schroeven onbedekt en toegankelijk voor de draden. Zodra de dop stabiel is, knipt u de tape door en plaatst u de toren naar achteren. Verbind de aarddraad met een willekeurige schroef die de dura raakt door deze minstens drie keer over en onder de schroef te wikkelen.Sluit vervolgens de referentiedraad op dezelfde manier aan op een andere schroef. Tot slot wordt de dop afgewerkt met wat extra acrylaat. Zodra het cement is uitgehard, is de chirurgische plaats klaar voor sluiting.Om het postoperatieve herstel te beginnen, haalt u het dier uit het frame. Houd het dier warm en dien aanvullende zuurstof toe totdat het dier zelfstandig normale zuurstofgehaltes kan handhaven. Huis elk chronisch geïmplanteerde dier in een aparte kooi.Het duurt meestal vier tot zeven dagen voordat het dier volledig is hersteld van de operatie. Bij een succesvol implantaat zullen de impedanties, gemeten bij 1 kHz direct na de operatie, voorspelbaar zijn. Het neurale signaal vertoont spikes op de geïmplanteerde elektroden en langzame golfoscillaties op de dunne-film oppervlakte-elektrode.Na het bekijken van deze video zou u door oefening een goed inzicht moeten hebben in het uitvoeren van chronische chirurgische ingrepen. U zou in staat moeten zijn om dit binnen enkele uren te voltooien.

surgical-implantation-chronic-neural-electrodes-for-recording-single

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

This video demonstrates a protocol for implanting electrocorticographic electrodes in the mouse cerebral cortex to record electrical signals in response to adeno-associated viruses that target and manipulate cofilin expression.

Implantation of Electrodes into a Mouse Cortex for Electrocorticographic Recordings

This video demonstrates the method of implanting an on-head electrode system in an anesthetized rat for real-time seizure detection. The procedure includes placing stimulation and recording electrodes, securing them with dental cement, and connecting them to a head-mounted amplifier.

Implanting an On-Head Electrode System in a Rat Model for Real-Time Seizure Detection

Verschillende elektrode coatings invloed neurale opname prestaties door veranderingen in elektrochemische, chemische en mechanische eigenschappen. Vergelijking van elektroden in vitro is relatief eenvoudig, maar vergelijken in vivo reactie wordt typisch gecompliceerd door variaties in elektrode / neuron afstand en tussen dieren. Dit artikel geeft een robuuste methode om neurale registrerende elektroden vergelijken.

Een methode voor het systematisch Elektrochemische en elektrofysiologische evaluatie van neurale registrerende elektroden

Patiënten geïmplanteerd met intracraniële elektroden bieden een unieke kans om neurologische gegevens uit verschillende gebieden van de hersenen nemen terwijl de patiënt voert gedragstaken. Hier presenteren we een methode van het opnemen van geïmplanteerde patiënten die reproduceerbaar bij andere instellingen kunnen zijn die toegang hebben tot deze patiëntengroep.

Het uitvoeren van Behavioral Taken in Proefpersonen met intracraniële elektroden

We ontwierpen een procedure waarin een formaldehyde-vaste menselijke cadaver wordt gebruikt bij neurochirurgen in opleiding voor de inplanting van micro-elektrode arrays in de neocortex van het menselijk brein.

Chirurgische opleiding voor de inplanting van Neocortical micro-elektrode Arrays gebruikmakend van een menselijk kadaver Formaldehyde-fixed-Model

Dit gedetailleerde protocol beschrijft transcraniale stimulatie de plaatsing van de elektroden op het bot temporale te onderzoeken van de effecten op korte en lange termijn van de elektrische stimulatie transcranial in ratten vrij te verplaatsen.

Chronische Transcraniële elektrische stimulatie en Intracortical opname in ratten

Wij hebben een geheel-corticale electrocorticographic array voor de gemeenschappelijke Hapalomys die voortdurend bijna het gehele laterale oppervlak van de cortex, van de occipital pool op de stoffelijke en frontale Polen bestrijkt ontwikkeld. Dit protocol wordt een chronische implantatie van de matrix in de epidurale ruimte van de hersenen Hapalomys beschreven.

Chronische implantatie van geheel-corticale Electrocorticographic Array in de gemeenschappelijke Hapalomys

Hieronder beschreven is een methode voor implantatie van meerdere polymeer elektrode arrays in anatomisch verre hersengebieden voor chronische elektrofysiologische opname in vrij bewegende ratten. Voorbereiding en chirurgische implantatie worden gedetailleerd beschreven, met de nadruk op ontwerpprincipes om de aanpassing van deze methoden voor gebruik bij andere soorten te begeleiden.

Chronische implantatie van meerdere flexibele polymeer elektrode arrays

Hier presenteren we een methode voor de prestatie- en veiligheidsbeoordeling op lange termijn van zachte subdurale elektrode-arrays in een minivarkensmodel, waarbij chirurgische methoden en hulpmiddelen, postoperatieve magnetische resonantiebeeldvorming, elektrofysiologie van de auditieve cortex, elektrochemische eigenschappen van het implantaat en postmortale immunochemie worden beschreven.

Subdurale zachte elektrocorticografie (ECoG) array-implantatie en langdurige corticale opname bij minivarkens

Hier introduceren we een lichtgewicht, kosteneffectief sonde-implantaatsysteem voor chronische elektrofysiologie bij knaagdieren, geoptimaliseerd voor gebruiksgemak, sondeherstel, experimentele veelzijdigheid en compatibiliteit met gedrag.

Het DREAM-implantaat: een lichtgewicht, modulair en kosteneffectief implantaatsysteem voor chronische elektrofysiologie bij muizen die zich op het hoofd fixeren en zich vrij gedragen

Leer chirurgische implantatie van chronische neurale elektroden voor elektrofysiologische opnames bij knaagdieren. Deze methode minimaliseert complicaties en verbetert de datakwaliteit voor gedragsneurowetenschappelijk onderzoek.

Chirurgische Implantatie van chronische neurale elektroden voor opname Single Unit Activiteit en electrocorticografische signalen (Video) | JoVE Journal

Chirurgische Implantatie van chronische neurale elektroden voor opname Single Unit Activiteit en electrocorticografische signalen

Meer video's verkennen