Name: Implantatie van opto-elektronische apparaten in het ruggenmerg van knaagdieren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-12T14:40:00.000+00:00
Duration: 4 min 35 s
Description: Leer een chirurgische methode voor het implanteren van opto-elektronische neurale probes in het ruggenmerg van knaagdieren. Dit protocol maakt onderzoek naar spinale circuits toegankelijk voor onderzoekers zonder chirurgische ervaring.

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

S.S. wordt gedeeltelijk gefinancierd door een vierjarige Doctoral Fellowship van de University of British Columbia. AM wordt gedeeltelijk ondersteund door een Canada Graduate Scholarship - Master van het Canadian Institute of Health Research (CIHR). D.S. erkent financiering van de Michael Smith Health Research British Columbia Scholar Award. Dit werk werd gedeeltelijk gefinancierd door het New Frontiers in Research Fund - Transformation (NFRFT-2020-00238) van de regering van Canada. Het schema in figuur 1 is gegenereerd met behulp van Biorender.com en het 3D-model is verkregen met toestemming van sketchfab.com.

Alle procedures werden uitgevoerd volgens de richtlijnen van de Canadian Council for Animal Care en stonden onder toezicht van het Animal Care Committee van de University of British Columbia. Vrouwelijke Long-Evans-ratten, met een gewicht van 350-450 g en 6-8 maanden oud, werden in groepen gehuisvest (21 °C; 12 h:12 h lichtcyclus) en kregen ad libitum toegang tot een standaard knaagdierdieet voor en na de operatie. De details van de reagentia en apparatuur die voor dit onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de materiaaltabel.
1. Preoperatieve voorbereiding
<ol><li>Steriliseer alle chirurgische instrumenten met behulp van een autoclaaf.</li>
	<li>Verdoof het dier met isofluraan (5% voor inductie en 2% voor onderhoud) toegediend in zuurstof met een debiet van 1 l/min.</li>
	<li>Breng het dier over van de inductiekamer naar een verwarmingskussen en sluit onmiddellijk de isofluraan neuskegel aan. Controleer of het dier onder een chirurgische anesthesie ligt door ervoor te zorgen dat de teenknijpreflex op beide benen volledig is verdwenen.</li>
	<li>Scheer de rug van de rat beginnend bij de basis van de oren, zoals weergegeven in figuur 2A.</li>
	<li>Breng een ruime hoeveelheid steriele oogzalf aan op de ogen en injecteer buprenorfine (verdund tot 0,03 mg/kg) en 10 ml ringers met lactaatvoeding subcutaan (opgewarmd tot lichaamstemperatuur).</li>
	<li>Veeg het geschoren gebied af met antiseptische chirurgische scrub (chloorhexidine) gevolgd door isopropylalcohol in een cirkelvormige beweging, beginnend vanuit het midden van het geschoren gebied en verbreed de cirkeldiameter. Herhaal het zeep/alcoholproces nog twee keer.</li>
	<li>Zet het dier vast in een stereotaxisch frame en positioneer de kop met behulp van gesmeerde oorbalken voor stabiliteit (Figuur 2A). OPMERKING: Zorg gedurende de hele procedure consequent voor thermische ondersteuning, controleer de anesthesiediepte via een teenknijpreflex en bewaak de vitale functies.</li>
	<li>Leg een steriel chirurgisch laken op het dier.</li>
</ol>2. Blootstelling aan het cervicale ruggenmerg
<ol><li>Begin met een steriele tang met het palperen van de schedelbasis. Voel voor een prominente processus spinosus die zich rostrocaudaal uitstrekt in de buurt van de basis van de schedel; dit is C214 (figuren 1B en 2B).</li>
	<li>Ga verder met palpatie caudaal naar C2 om een opmerkelijk scherp en puntig processus spinosus te vinden, herkenbaar als T215 (figuren 1B en figuur 2C).</li>
	<li>Maak met een scalpel een incisie in de huid, beginnend bij C2 en caudaal verlengd over ongeveer 1,5 cm (Figuur 2D). OPMERKING: De incisiegrootte kan variëren tussen dieren van verschillende groottes. Zorg ervoor dat de anatomische oriëntatiepunten van tevoren worden geïdentificeerd en ga dienovereenkomstig te werk.</li>
	<li>Snijd met het scalpel voorzichtig door de onderhuidse vetlaag om de intacte onderliggende dorsale spieren bloot te leggen.</li>
	<li>Zodra de rugspieren bloot liggen, voert u een stompe dissectie uit door ze uit elkaar te trekken van de middellijn met behulp van twee Adson-pincetten (Figuur 2E). OPMERKING: Het is belangrijk om een stompe dissectie uit te voeren (de spiervezels uit elkaar trekken) in plaats van de spieren door te snijden om het bloeden te minimaliseren. Adequate blootstelling van de dorsale musculatuur zou een bolvormige spier moeten onthullen (Figuur 2G). Deze spier bedekt C2 volledig en gedeeltelijk C3.</li>
	<li>Til met behulp van rongeuren en een steriele tang een huidflap onmiddellijk caudaal op naar het ingesneden gebied. Gebruik rongeurs om een kleine onderhuidse zak te maken - dit zal de locatie voor het apparaat zijn (Figuur 2F). NOTITIE: De onderhuidse zak moet groter zijn dan het apparaat zelf. Het wordt aanbevolen dat de chirurg(en) zich verplaatsen om naar voren naar het dier te kijken om de controle en zichtbaarheid bij het openen van de onderhuidse zak te verbeteren.</li>
	<li>Plaats een retractor om de wervelkolom bloot te leggen (Figuur 2G).</li>
	<li>Verwijder met behulp van rongeuren alle resterende spieren of weefsels die de wervels bedekken en begin met het identificeren van de ruggenmergsegmenten. Direct caudaal ten opzichte van de bolvormige spier is C4, gevolgd door C5 en C6 (Figuur 2G-I). Spoel het operatiegebied na voltooiing af met steriele zoutoplossing en droog het af met steriel gaas. OPMERKING: De balvormige spier omhult C2 volledig en strekt zich gedeeltelijk uit over C3. Het ruggenmergsegment dat er direct caudaal mee is, met minimaal contact, wordt aangeduid als C4.</li>
	<li>Voer laminectomieën uit, afhankelijk van het beoogde doel van de sonde.<ol><li>Voer voor een sonde onder de lamina een laterale laminectomie uit op C5 en C6, waarbij een gelateraliseerde opening in de lamina wordt gecreëerd voor toekomstige plaatsing van de sonde (Figuur 2H, aanvullende figuur 1A).</li>
		<li>Voer voor een sonde over de lamina een mediale laminectomie van C5 uit, waarbij u ervoor zorgt dat de laterale aspecten van de processus spinosus niet worden verwijderd - maar dat alleen een mediale route voor de plaatsing van de sonde wordt blootgelegd (Figuur 2I, aanvullende figuur 1B).</li>
		<li>Spoel het gebied na de laminectomie af met steriele zoutoplossing en droog het af met steriel gaasje om eventuele botresten te verwijderen. OPMERKING: Bij het uitvoeren van de laminectomie is het van cruciaal belang om de rongeurs tegen het bot te duwen en neerwaartse bewegingen te vermijden om schade aan de streng te voorkomen.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Epidurale plaatsing van het apparaat
<ol><li>Houd het steriele apparaat vast met een steriele pincet met plastic punt (Figuur 3A) en duw het in de onderhuidse opening die eerder in stap 2.9 is gemaakt. NOTITIE: Het is van cruciaal belang om het apparaat niet aan te raken met niet-steriele handschoenen/gereedschap om de steriliteit van het apparaat te behouden. Gebruik de daarvoor bestemde steriele tang voor het plaatsen en positioneren van het apparaat onder de huid.</li>
	<li>Hecht of lijm het apparaat aan de aangrenzende spierlaag om het stevig vast te houden (Figuur 3B). NOTITIE: Gebruik niet-resorbeerbare hechtingen als u het apparaat aan de spieren hecht. Anders is het apparaat vatbaar voor beweging na opname van de hechting in het lichaam. Als u lijm gebruikt, zorg dan voor de stabiliteit en biocompatibiliteit van de lijm op lange termijn. Bevestig het apparaat niet aan de onderhuidse vet-/vetlaag om betrouwbare verankeringspunten te garanderen.<ol><li>Plan de lichaamshouding van het apparaat voordat u doorgaat met deze stap. Aangezien het apparaat permanent wordt bevestigd, kunnen er problemen ontstaan met de plaatsing van de sonde (stap 3.4) als het apparaat te dichtbij of te ver van het gewenste niveau bij het ruggenmerg wordt geplaatst.</li>
	</ol></li>
	<li>Plaats het oprolmechanisme rond het ruggenmerg en open een geschikt venster om de sonde op het ruggenmerg te plaatsen.</li>
	<li>Plaatsing van de sonde:<ol><li>Plaatsing van de sonde onder de lamina: Steek de sonde voorzichtig in met een pincet met plastic punt onder de (C5 en C6) laminae door deze door de gelateraliseerde kanalen te schuiven die in stap 2.9.1 zijn gemaakt (Figuur 3D).</li>
		<li>Plaatsing van de sonde over het ruggenmerg:<ol><li>Stel de sonde af met een pincet met plastic punt om uit te lijnen en plaats de sondepunt op het mediale venster dat in stap 2.9.2 op C5 is gemaakt (Figuur 3C).</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Bereid cement in een steriele, kleine en bij voorkeur keramische container voor door een schep tandheelkundig cementpoeder, 3 druppels hightech vet en een druppel katalysator te mengen. Meng met steriele tandenstokers tot een stroperige consistentie is bereikt. OPMERKING: Het wordt ten zeerste aanbevolen dat een persoon die de operatie niet uitvoert, het cement voorbereidt, zodat de chirurg de sonde op zijn plaats kan houden en het gewenste gebied onmiddellijk kan drogen voordat het cement wordt aangebracht. Deze stap is tijdgevoelig. Zorg ervoor dat de chirurg de sonde positioneert voordat hij het cement voorbereidt. Zodra de katalysator is aangebracht, zal het cement te veel dikker worden om effectief aan het bot te hechten als er een vertraging optreedt. Oefen voorafgaand aan de operatie met het cement om ervoor te zorgen dat de juiste consistentie wordt bereikt voordat u het op de sonde/het bot plaatst.</li>
	<li>Droog het beoogde cementeergebied op de wervels volledig af om een betrouwbaar ankerpunt te maken. Breng 1-2 druppels tandcement aan op het uiteinde van de sonde, die bovenop het beoogde wervelniveau moet worden geplaatst, in dit geval C4 (Figuur 3C,D). OPMERKING: Het is van cruciaal belang dat de wervels zo droog mogelijk zijn voordat ze worden gecementeerd. Anders hecht het cement niet en wordt de sonde niet vastgezet.</li>
	<li>Pauzeer 30 s en raak het cement voorzichtig aan om te controleren of het is uitgehard.</li>
	<li>Als het cement niet volledig is uitgehard, wacht dan nog eens 20 s en breng vers gemaakt cement opnieuw aan totdat de sonde stevig aan het bot is bevestigd. OPMERKING: Het cement heeft zich goed gehecht als het hard en stijf aanvoelt. LET OP: Als u het cement aanbrengt terwijl het te vloeibaar is, kan het in het ruggenmergweefsel tussen de wervels sijpelen. Als dit gebeurt, wacht dan ongeveer 10 s totdat het cement is ingedikt tot een meer gomachtige consistentie voordat u voorzichtig een tang gebruikt om cement te verwijderen dat in contact is gekomen met het ruggenmerg.</li>
</ol>4. Postoperatieve ingrepen
<ol><li>Zodra de operatie is voltooid, hecht u de incisieplaats met behulp van 5-0 vicryl-hechtingen. Haal het dier voorzichtig uit het stereotaxische apparaat en breng het over naar een verwarmde verkoeverkamer. Geef het dier de eerste 3-5 dagen na de operatie zacht, bevochtigd voer, traktaties en hydrogelwater.</li>
	<li>Controleer het dier tweemaal daags grondig tijdens de eerste week na de operatie. Dien buprenorfine en opgewarmde Ringer-injecties met lactaatvoeding tweemaal daags toe gedurende de volgende 2 dagen, of langer als de tekenen van pijn aanhouden. Ga door met dagelijkse controles totdat het dier geen klinische gezondheidsproblemen vertoont. Controleer het dier daarna minstens één keer per week.</li>
	<li>(Optioneel) Omtrek de omtrek van het apparaat op de huid na de operatie en het sluiten van de incisie voor een visuele indicatie van de locatie van het apparaat in het lichaam (Figuur 4A). OPMERKING: Deze stap is vooral handig wanneer het apparaat externe toegang vereist, zoals apparaten die draadloos moeten worden gevoed via een externe zender waarbij antennekoppeling van cruciaal belang is, of pompen voor medicijnafgifte die via de huid moeten worden bijgevuld 16,17,18.</li>
</ol>

Ruggenmergchirurgie en implantatie van optische schacht bij knaagdieren

<ol><li>Osseward, P. J., Pfaff, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+type+and+circuit+modules+in+the+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Cell type and circuit modules in the spinal cord.</a> Curr Opin Neurobiol. 56, 175-184 (2019).</li>
<li>Alilain, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-induced+rescue+of+breathing+after+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Light-induced rescue of breathing after spinal cord injury.</a> J Neurosci. 28 (46), 11862-11870 (2008).</li>
<li>Geng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+optogenetics+applications+for+central+nervous+system+injuries%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Advances in optogenetics applications for central nervous system injuries.</a> J Neurotrauma. 40 (13-14), 1297-1316 (2023).</li>
<li>Montgomery, K. L., Iyer, S. M., Christensen, A. J., Deisseroth, K., Delp, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beyond+the+brain%3A+Optogenetic+control+in+the+spinal+cord+and+peripheral+nervous+system%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Transl+Med%22%5BJournal%5D)">Beyond the brain: Optogenetic control in the spinal cord and peripheral nervous system.</a> Sci Transl Med. 8 (337), 5(2016).</li>
<li>Tan, T., Watts, S. W., Davis, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drug+delivery%3A+Enabling+technology+for+drug+discovery+and+development.+iPRECIO+Micro+infusion+pump%3A+Programmable%2C+refillable%2C+and+implantable%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Drug delivery: Enabling technology for drug discovery and development. iPRECIO Micro infusion pump: Programmable, refillable, and implantable.</a> Front Pharmacol. 2, 44(2011).</li>
<li>Suehiro, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ecto-domain+phosphorylation+promotes+functional+recovery+from+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Ecto-domain phosphorylation promotes functional recovery from spinal cord injury.</a> Sci Rep. 4 (1), 4972(2014).</li>
<li>Harland, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+subdural+bioelectronic+implant+to+record+electrical+activity+from+the+spinal+cord+in+freely+moving+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sci+%28Weinh%29%22%5BJournal%5D)">A subdural bioelectronic implant to record electrical activity from the spinal cord in freely moving rats.</a> Adv Sci (Weinh). 9 (20), 2105913(2022).</li>
<li>Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+and+fully+implantable+upconversion+device+for+wireless+optogenetic+stimulation+of+the+spinal+cord+in+behaving+animals%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Flexible and fully implantable upconversion device for wireless optogenetic stimulation of the spinal cord in behaving animals.</a> Nanoscale. 12 (4), 2406-2414 (2020).</li>
<li>Grajales-Reyes, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+implantation+of+wireless%2C+battery-free+optoelectronic+epidural+implants+for+optogenetic+manipulation+of+spinal+cord+circuits+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Surgical implantation of wireless, battery-free optoelectronic epidural implants for optogenetic manipulation of spinal cord circuits in mice.</a> Nat Protoc. 16 (6), 3072-3088 (2021).</li>
<li>Kathe, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+closed-loop+optogenetics+across+the+entire+dorsoventral+spinal+cord+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Wireless closed-loop optogenetics across the entire dorsoventral spinal cord in mice.</a> Nat Biotechnol. 40 (2), 198-208 (2022).</li>
<li>Hogan, M. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+wireless+spinal+stimulation+system+for+ventral+activation+of+the+rat+cervical+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">A wireless spinal stimulation system for ventral activation of the rat cervical spinal cord.</a> Sci Rep. 11 (1), 14900(2021).</li>
<li>Lu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+and+stretchable+nanowire-coated+fibers+for+optoelectronic+probing+of+spinal+cord+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Adv%22%5BJournal%5D)">Flexible and stretchable nanowire-coated fibers for optoelectronic probing of spinal cord circuits.</a> Sci Adv. 3 (3), e1600955(2017).</li>
<li>Chen, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+is+flexible+electronics+advancing+neuroscience+research%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">How is flexible electronics advancing neuroscience research.</a> Biomaterials. 268, 120559(2021).</li>
<li>Keomani, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+murine+model+of+cervical+spinal+cord+injury+to+study+post-lesional+respiratory+neuroplasticity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">A murine model of cervical spinal cord injury to study post-lesional respiratory neuroplasticity.</a> J Vis Exp. (87), e51235(2014).</li>
<li>Chaterji, S., Barik, A., Sathyamurthy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intraspinal+injection+of+adeno-associated+viruses+into+the+adult+mouse+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22STAR+Protoc%22%5BJournal%5D)">Intraspinal injection of adeno-associated viruses into the adult mouse spinal cord.</a> STAR Protoc. 2 (3), 100786(2021).</li>
<li>Agrawal, D. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conformal+phased+surfaces+for+wireless+powering+of+bioelectronic+microdevices%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Conformal phased surfaces for wireless powering of bioelectronic microdevices.</a> Nat Biomed Eng. 1 (3), 0043(2017).</li>
<li>Park, S. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stretchable+multichannel+antennas+in+soft+wireless+optoelectronic+implants+for+optogenetics%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Stretchable multichannel antennas in soft wireless optoelectronic implants for optogenetics.</a> Proc Natl Acad Sci. 113 (50), E8169-E8177 (2016).</li>
<li>Manoufali, M., Bialkowski, K., Mohammed, B., Abbosh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+power+link+based+on+inductive+coupling+for+brain+implantable+medical+devices%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Antennas+and+Wirel+Propaga+Lett%22%5BJournal%5D)">Wireless power link based on inductive coupling for brain implantable medical devices.</a> IEEE Antennas and Wirel Propaga Lett. 17 (1), 160-163 (2018).</li>
<li>Martinez, M., Brezun, J. M., Bonnier, L., Xerri, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+rating+scale+for+open-field+evaluation+of+behavioral+recovery+after+cervical+spinal+cord+injury+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">A new rating scale for open-field evaluation of behavioral recovery after cervical spinal cord injury in rats.</a> J Neurotrauma. 26 (7), 1043-1053 (2009).</li>
<li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+use+of+wireless+reprogrammable+multilateral+optogenetic+devices+for+behavioral+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Preparation and use of wireless reprogrammable multilateral optogenetic devices for behavioral neuroscience.</a> Nat Protoc. 17 (4), 1073-1096 (2022).</li>
<li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+multilateral+devices+for+optogenetic+studies+of+individual+and+social+behaviors%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Wireless multilateral devices for optogenetic studies of individual and social behaviors.</a> Nat Neurosci. 24 (7), 1035-1045 (2021).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen belangenconflicten.

Neuromodulatie en therapeutische interventies van het ruggenmerg vereisen vaak de plaatsing van sondes in nauwkeurige, gerichte segmenten 3,4,7,13. Gezien de inherente mobiliteit van het ruggenmerg, moet de sonde betrouwbaar worden vastgezet om chronische studies mogelijk te maken. Op basis van de specifieke toepassing kan het belangrijk zijn om te controleren of de sonde fysiek in contact is met het ruggenmerg, of dat het contact kan worden verminderd om de ontstekingsweefselreactie waar mogelijk te verminderen. Daarom worden chirurgische stappen voor elk van de twee methoden beschreven. Het protocol beschrijft specifiek hoe een sonde in het cervicale segment van het ruggenmerg op C5 moet worden geplaatst. Desalniettemin, met behulp van het beschreven oriëntatiepunt voor T2 of T10 van het ruggenmerg, kan de sonde op dezelfde manier op een precieze locatie over het thoracale of het lumbale gebied worden geplaatst door de wervels van respectievelijk T2 of T10 af te tellen zodra ze zijn blootgesteld. Om schade aan het ruggenmergweefsel tot een minimum te beperken, hebben we bovendien de behuizing van het apparaat, die vaak groter en stijver is in vergelijking met de aangesloten sonde, vastgezet in een onderhuidse ruimte weg van het ruggenmerg.
Er zijn enkele kritieke punten bij het implanteren van het apparaat dat aan de sonde is gekoppeld. Ten eerste is het van cruciaal belang om te beslissen over de locatie van de behuizing van het apparaat voordat u de sonde cementeert. Dit zorgt ervoor dat de afstand tussen de punt van de sonde en de behuizing van het apparaat wordt geoptimaliseerd om de spanning op de sonde te verminderen en om extra sondelengte te voorkomen, wat bijvoorbeeld kan leiden tot verdraaiing of verplaatsing van de sonde. In wezen is het doel om ervoor te zorgen dat de lengte van de sonde vergelijkbaar is met de afstand van de onderhuidse ruimte waar het lichaam van het apparaat wordt geplaatst tot het beoogde ruggenmerggebied waar de sonde wordt gecementeerd. Door terminale chirurgische ingrepen uit te voeren waarbij verschillende sondelengtes worden getest, kan de optimale grootte voor een gericht segment worden bepaald.
Om de steriliteit te behouden, moet het apparaat voorzichtig worden gehanteerd om contact met de buitenste laag van de huid te voorkomen tijdens het inbrengen in de onderhuidse zak. Dergelijk contact kan de steriliteit van het apparaat in gevaar brengen, wat mogelijk kan leiden tot een postoperatieve infectie. Bovendien is het belangrijk om de hoeveelheid kracht die op het apparaat wordt uitgeoefend te minimaliseren wanneer u het met een tang vasthoudt om beschadiging van de coating te voorkomen, die doorgaans een dunne beschermende, isolerende en steriele laag is20,21. Het verwijderen van de coating kan de levensduur van het apparaat drastisch verkorten door bijvoorbeeld het circuit te verkorten, een elektrische schok bij het dier te veroorzaken en/of een ontstekingsreactie in het lichaam uit te lokken. Het hanteren van het apparaat met een pincet met plastic punt kan dergelijke complicaties helpen verminderen.
Bij het hechten van het apparaat aan zacht weefsel is het belangrijk om hechting aan onderhuids vetweefsel te vermijden. Zoals waargenomen in voorlopige onderzoeken, zijn vetlagen geen betrouwbaar verankeringspunt voor hechtingen, omdat ze vatbaar zijn voor scheuren. In plaats daarvan werd het lichaam van het apparaat gehecht aan een aangrenzende spierlaag in de onderhuidse ruimte met behulp van niet-resorbeerbare hechtingen voor de permanente plaatsing van het apparaat in het lichaam. Aan de andere kant is het bij het bevestigen van de sonde aan de processus spinosus belangrijk om ervoor te zorgen dat de plaats waar de sonde wordt bevestigd droog is voordat het cement wordt aangebracht. Nat bot/sonde verlengt de uithardingstijd en kan leiden tot het volledig mislukken van het proces.
Er zijn enkele kritische overwegingen in verband met een implanteerbaar apparaat die zorgvuldig moeten worden aangepakt voorafgaand aan de implantatieoperatie. (1) Elektrisch actieve delen van het apparaat moeten worden ingekapseld door een isolerende passiveringslaag. Elke tekortkoming in de passiveringslaag kan leiden tot een storing in de functionaliteit van het apparaat. (2) Het implanteerbare moet grondig worden gesteriliseerd volgens het protocol voor dieren van de faciliteit. (3) De verbinding tussen het apparaat en de neurale sondes of de stimulerende schachten moet stevig gevormd zijn. De verbinding zal herhaalbare mechanische belasting ondergaan als gevolg van constante bewegingen van het dier. (4) De neurale sondes of stimulerende schachten die aan het apparaat zijn bevestigd, moeten flexibel en rekbaar genoeg zijn om te voorkomen dat ze op verschillende punten knappen.
Het beschreven protocol kan worden uitgebreid tot implantaten in diermodellen van verschillende groottes. Na het identificeren van de anatomische oriëntatiepunten, kunnen de beschreven chirurgische methoden methodisch worden aangepast om eventuele neurale sondes of stimulerende schachten op gerichte segmenten van het ruggenmerg te bevestigen en de bijbehorende controlemodules te implanteren. Afhankelijk van de toepassing kunnen verschillende apparaten echter verschillende maten, materialen en diktes hebben van degene die in dit document is geïmplanteerd; Apparaten die zijn aangesloten op een externe besturingsmodule vereisen bijvoorbeeld aanvullende overwegingen. Bovendien moet worden opgemerkt dat, hoewel dit protocol op maat is gemaakt voor optogenetische stimulatie, andere neuromodulerende toepassingen, zoals medicijnafgifte of elektrische stimulatie/opname, iets andere chirurgische procedures vereisen. In het bijzonder vereisen deze toepassingen subdurale implantatie om direct contact met het ruggenmerg onder de dura mater7 te garanderen. Voor optogenetica is intiem contact met het weefsel echter meestal niet nodig omdat de dura mater van het knaagdier de lichtpenetratie niet significant belemmert, waardoor lichtbronnen epiduraal kunnen worden geplaatst10.

Het ruggenmerg faciliteert een reeks essentiële functies van het centrale zenuwstelsel, van het coördineren van motorisch gedrag tot het reguleren van homeostatische processen zoals ademhaling 1,2. Om de rol van het geavanceerde netwerk van circuits over het ruggenmerg op te helderen, zijn interfaces nodig, of het nu gaat om elektrische stimulatie, opname, medicijnafgifte of optische stimulatie naar gerichte gebieden 3,4,5,6. Hoewel er apparaten zijn ontwikkeld om dergelijke ondervragingen mogelijk te maken 7,8,9,10,11, zijn gespecialiseerde chirurgische technieken vereist voor hun chronische implantatie in het ruggenmerg 4. Met name het ruggenmerg en de bijbehorende wervels hebben een verhoogde vatbaarheid voor mechanische vervormingen veroorzaakt door natuurlijke bewegingen zoals extensie en buigen 8,12,13. Deze unieke kenmerken van het ruggenmerg maken het intrinsiek uitdagend om ervoor te zorgen dat de geïmplanteerde sondes gedurende langere tijd stabiel, functioneel en beveiligd blijven op een specifiek segment.
Hierin wordt een chirurgisch protocol beschreven voor het inbrengen en vastzetten van een optische schacht in een gericht segment van het ruggenmerg (Figuur 1A). Aangezien is aangetoond dat interfacing met name het cervicale gebied unieke uitdagingen met zich meebrengt9, worden de implantatiestappen specifiek gedemonstreerd over het C5-cervicale gebied. Er wordt gesteld dat de complexiteit van de cervicale wervelkolom voortkomt uit de diepere positionering en de overvloed aan spieren, een kenmerk dat niet zo prominent aanwezig is in de rest van het ruggenmerg. Hoe dan ook, de procedures die in dit protocol worden beschreven, zijn ontworpen om aanpasbaar te zijn voor operaties in verschillende ruggenmergregio's. Er worden stapsgewijze instructies gegeven om ruggenmergsegmenten te lokaliseren en te identificeren met behulp van uitgesproken anatomische "oriëntatiepunten" die van over de huid herkenbaar zijn (Figuur 1B). Het protocol verduidelijkt vervolgens twee technieken voor chirurgische implantatie: een op maat gemaakte voor sondes die direct contact met het ruggenmerg vereisen, en een andere voor sondes die mogelijk geen direct contact vereisen. De beschreven stappen zijn ontworpen om te worden gereproduceerd door elke onderzoeker met een opleiding in overlevingschirurgie bij knaagdieren.
Dit protocol omvat stapsgewijze instructies voor de implantatie van een opto-elektronisch apparaat (18 mm x 13 mm) met een bevestigde flexibele optische schacht boven het C5-cervicale niveau. Het implanteerbare apparaat is subcutaan caudaal bevestigd aan C5 en bestaat uit een lichtgevende diode (μLED)-indicator op microschaal, die oplicht wanneer optische stimulatie van het ruggenmerg optreedt en live feedback geeft over de functionaliteit van het apparaat. Het effect van de geïmplanteerde optische schacht op de natuurlijke motoriek werd beoordeeld op knaagdieren die implantaten hadden gekregen en werd vergeleken met knaagdieren met schijnoperaties. De resultaten geven aan dat de sondes zeven dagen na implantatie geen nadelige invloed hebben op de natuurlijke achterpoot- en voorpootfunctie van het dier.

<table><tbody><tr><td>Adson Forceps&nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>11027-12</td><td></td></tr><tr><td>Alm 3 Point Retractor</td><td>Fine Science Tools</td><td>17010-10</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorfine / Vetergesic&nbsp;</td><td>CDMV</td><td>124918</td><td>De fabrikant levert op 0,3 mg/mL maar moet worden verdund tot 0,03 mg/kg voor gebruik bij ratten</td></tr><tr><td>Chlorhexidine 2% Oplossing</td><td>Partnar</td><td>PCH-020&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Gebogen Lange Hemostattang</td><td>KaamKaaj Tools</td><td>14.5</td><td>Gebogen Lange Hemostattang met een Roestvrijstalen Ratelkoppelingstang</td></tr><tr><td>CVD Parylene Machine: SCS Labcoter 2</td><td>Specialty Coating Systems</td><td>PDS 2010</td><td></td></tr><tr><td>Tandcement - Katalysator&nbsp;</td><td>Parkell, Inc</td><td>S371</td><td></td></tr><tr><td>Tandcement - Metabond</td><td>Parkell, Inc</td><td>S398</td><td></td></tr><tr><td>Tandcement - Poeder&nbsp;</td><td>Parkell, Inc</td><td>S396</td><td></td></tr><tr><td>Tang met Verwisselbare Plastic Tips</td><td>Fine Science Tools</td><td>11980-13</td><td></td></tr><tr><td>Friedman-Pearson Rongeurs&nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>16121-14</td><td></td></tr><tr><td>Isofluraan USP</td><td>Fresenius Kabi&nbsp;</td><td>CP0406V2</td><td>Wordt geleverd op 5% voor inductie en 2% voor onderhoud via precisie verdamper&nbsp;</td></tr><tr><td>Isopropyl Alcohol 70%</td><td>McKesson</td><td>350600</td><td></td></tr><tr><td>Lacri-Lube Steriele Oogzalf&nbsp;</td><td>Refresh&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Long Evans Ratten</td><td>Charles River Laboratories</td><td>6</td><td></td></tr><tr><td>Lage temperatuur soldeerpasta</td><td>Chip Quik Inc.</td><td>11.38</td><td></td></tr><tr><td>Magneten</td><td>Radial Magnets, Inc.</td><td>0.53</td><td>Magneet Neodymium IJzer Boor (NdFeB) N35 (3,00 mm x 1,00 mm)</td></tr><tr><td>Olsen-Hegar Naaldhouders met Naaidraadknippers&nbsp;</td><td>Fine Science Tools</td><td>12002-12</td><td></td></tr><tr><td>PDMS: SYLGARD&nbsp;184</td><td>Sigma Aldrich</td><td>761036</td><td></td></tr><tr><td>Scalpelmesjes - #15</td><td>Fine Science Tools</td><td>10015-00</td><td></td></tr><tr><td>Scalpelgreep - #3</td><td>Fine Science Tools</td><td>10003-12</td><td></td></tr><tr><td>Soldeerdruif</td><td>Chip Quik Inc.</td><td>14.25</td><td></td></tr><tr><td>Stereotaxisch Frame&nbsp;</td><td>David Kopf Instruments</td><td>Model 900</td><td></td></tr><tr><td>Steriele Kwik-Sil Lijm</td><td>World Precision Instruments</td><td>KWIK-SIL-S</td><td></td></tr><tr><td>UV Zaklamp</td><td>Vansky</td><td>19.99</td><td></td></tr><tr><td>Draadloze Oplader</td><td>Nilkin</td><td>NKT06</td><td></td></tr><tr><td>Draadloze Oplaadspiraal</td><td>TDK Corporation</td><td>WT202012-15F2-ID</td><td></td></tr></tbody></table>

implantatie van opto-elektronische apparaten in het ruggenmerg van knaagdieren

Implantation of Optoelectronic Devices in the Rodent Spinal Cord

Neuromodulatie kan diagnostische, modulerende en therapeutische toepassingen bieden. Hoewel er uitgebreid onderzoek is gedaan in de hersenen, blijft modulatie van het ruggenmerg relatief onontgonnen. Het inherent delicate en mobiele ruggenmergweefsel legt beperkingen op die de precieze implantatie van neurale sondes uitdagend maken. Ondanks recente ontwikkelingen op het gebied van neuromodulatieapparaten, met name flexibele bio-elektronica, zijn de mogelijkheden om het gebruik ervan in het ruggenmerg uit te breiden beperkt door de chirurgische complexiteit van de implantatie van het apparaat. Hier bieden we een reeks chirurgische protocollen die speciaal zijn afgestemd op de implantatie van een op maat gemaakt opto-elektronisch apparaat dat communiceert met het ruggenmerg bij knaagdieren. De stappen om een optische schacht op een specifiek segment van het ruggenmerg te plaatsen en te verankeren via twee verschillende chirurgische implantatiemethoden worden hier beschreven. Deze methoden zijn geoptimaliseerd voor een breed scala aan apparaten en toepassingen, die al dan niet direct contact met het ruggenmerg vereisen voor optische stimulatie. Om de methodologie te verduidelijken, wordt eerst naar de anatomie van de wervels verwezen om prominente oriëntatiepunten te identificeren voordat een incisie in de huid wordt gemaakt. De chirurgische stappen om een optische schacht over de cervicale wervelkolom bij knaagdieren te bevestigen, worden gedemonstreerd. Vervolgens worden procedures beschreven voor het vastzetten van het opto-elektronische apparaat dat is aangesloten op de optische schacht in een onderhuidse ruimte weg van het ruggenmerg, waardoor onnodig direct contact tot een minimum wordt beperkt. Gedragsstudies waarin dieren die de implantaten kregen werden vergeleken met dieren die schijnoperaties ondergingen, geven aan dat de optische schachten zeven dagen na de implantatie geen nadelige invloed hadden op de functie van de achterpoten of voorpoten. Het huidige werk verbreedt de neuromodulatietoolkit voor gebruik in toekomstige studies die gericht zijn op het onderzoeken van verschillende interventies in het ruggenmerg.

Een opto-elektronisch apparaat met zijn gedetailleerde functionele diagram zoals weergegeven in aanvullende figuur 2 werd geïmplanteerd in vier Long Evans-ratten. Aanvullende afbeelding 3 toont het laatste opto-elektronische apparaat dat klaar is om te implanteren. Drie andere dieren ondergingen schijnoperaties, waarbij een mediale laminectomie bij C5 werd uitgevoerd zonder implantatie van het apparaat. Het opto-elektronische apparaat bestond uit een flexibele sonde met een ingebouwde μLED aan de punt die werd geactiveerd door een geïntegreerde LED-driver. De LED-driver wordt aangestuurd door een microcontroller met programmeerbare firmware. Het bestond ook uit een apparaatlichaam dat werd gehecht aan de spierlaag direct onder de huid. Een laag Paryleen-C (~10 μm) wordt op het hele apparaat afgezet met behulp van chemische dampafzetting (CVD). Een tweede laag Polydimethylsiloxaan (PDMS) (~800 μm) bedekte de behuizing van het opto-elektronische apparaat (aanvullende figuur 3) om een zachte interface met het weefsel te vormen. De sondepunt werd vastgezet op C4 met de μLED die boven C5 zweefde. Er werd een μLED-indicator op het apparaat gebruikt (met het licht zichtbaar van onder de huid) die tegelijkertijd werd ingeschakeld met de μLED van de optische schacht voor live verificatie van de functionaliteit van het apparaat. De dieren werden gedurende een periode van 7 dagen na de operatie gemonitord om de aanhoudende betrouwbaarheid van hun prestaties in de loop van de tijd te bevestigen (figuur 4B).
De motorische functies van de dieren werden geëvalueerd met behulp van de Martinez open-field locomotorische beoordelingsschaal19. Om het gedrag in het open veld te beoordelen, voerden twee getrainde waarnemers die niet op de hoogte waren van de behandelingsgroepen de tests uit vóór de operaties en op dag drie, vijf en zeven na de operatie. Na het verzamelen van gegevens werd de Mann-Whitney U-test uitgevoerd om op elk tijdstip verschillen te bepalen voor zowel de voorpoot- als de achterpootscores tussen de implantaat- en schijngroepen. Onze analyse geeft een vergelijkbare functiescore voor de voorpoten aan in implantaat- en schijngroepen op dag zeven (Figuur 5A). Evenzo waren er geen statistisch significante verschillen tussen de groepen voor de scores van de achterpoten op alle tijdstippen (Figuur 5B).
7 dagen na de implantatie werd postmortemverificatie uitgevoerd om te bevestigen of de sonde en de behuizing van het apparaat op hun plaats waren gebleven. Er werd geen zichtbare loslating van de hechting of het apparaat gevonden. Bovendien veroorzaakte het trekken aan de behuizing van het apparaat niet dat het loskwam van het weefsel (aanvullende figuur 4A). De eerder ontlede en gehechte spieren werden vervolgens over het ruggenmerg blootgelegd en er werd bevestigd dat de sondes stevig over het ruggenmerg bleven gecementeerd (aanvullende figuur 4B). Net als bij de behuizing van het apparaat werd de sondekop achtereenvolgens teruggetrokken tegen het cementpunt om de bevestiging aan de mechanische verbinding van de sonde en de lamina te beoordelen.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66992/66992fig01.jpg"> Figuur 1: Schematisch overzicht van de implantatie van het apparaat en anatomische oriëntatiepunten. (A) Demonstreren van de plaatsing van de sonde over het ruggenmerg en de onderhuidse plaatsing van het apparaat. (B) 3D-model met de oriëntatiepunten die worden gebruikt om het ruggenmergniveau te bepalen. De processus spinosus C2, T2 en T10 worden ter referentie getoond. Donkere kleuren geven het bijbehorende niveau aan. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66992/66992fig01large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66992/66992fig02.jpg"> Figuur 2: Het ruggenmerg blootleggen en een onderhuidse pocket voorbereiden. (A) De stereotaxic wordt op het dier geplaatst. (B) processus spinosus C2 en (C) processus spinosus T2 worden geïdentificeerd via palpatie. (D) Er wordt een incisie gemaakt door de huid en de onderhuidse vetlaag om de dorsale spieren bloot te leggen op het punt van belang op cervicale niveau. (E) Door stompe dissectie van de rugspieren worden de halswervels blootgelegd. (F) Er wordt een onderhuidse pocket gemaakt om het implanteerbare hulpmiddel caudaal aan de incisieplaats te bevestigen. (G) Na adequate dissectie wordt een retractor geplaatst om de halswervels en de bolvormige spier bloot te leggen, waarbij C2 volledig wordt bedekt en C3 gedeeltelijk wordt gemaskeerd. De stippellijn geeft de bolvormige spier aan. Zodra het cervicale ruggenmerg is blootgesteld, worden ofwel (H) twee laterale laminectomieën op C5 en C6 uitgevoerd voor het plaatsen van de sonde onder de wervels, of (I) wordt een mediale laminectomie uitgevoerd op C5 voor het plaatsen van de sonde over de wervels. Sterretjes geven de plaats van laterale laminectomie aan. Schaalbalken = 3 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66992/66992fig02large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66992/66992fig03.jpg"> Afbeelding 3: Implantatie van het apparaat en plaatsing van de sonde. (A) Het apparaat wordt in de onderhuidse zak geplaatst. (B) Het apparaat wordt aan de spiermassa gehecht. (C) De sonde wordt bevestigd bovenop de C5-lamina, die een mediale laminectomie heeft ondergaan. (D) Het apparaat wordt onder de lamina C5 en C6 geplaatst, die beide een laterale laminectomie hebben ondergaan. In zowel (C) als (D) is de punt van de sonde gecementeerd op een intacte C4. Schaalbalken = 3 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66992/66992fig03large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66992/66992fig04.jpg"> Afbeelding 4: Markering van het apparaat en verificatie van de functionaliteit na de operatie. (A) De locatie van het apparaat kan optioneel na het hechten over de huid worden gemarkeerd om de identificatie na de operatie te vergemakkelijken. (B) De figuur toont een dier na de implantatie. De functionaliteit van het apparaat werd gevalideerd door het observeren van de indicator μLED die zichtbaar is onder de huid, wat de succesvolle werking van het apparaat bevestigt (de bult aan de rechterkant van het dier is waar het lichaam van het apparaat is geïmplanteerd). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66992/66992fig04large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66992/66992fig05.jpg"> Figuur 5: Martinez open veld gedragsscores in schijn- en implantaatgroepen voor de prestaties van de voor- en achterpoten in de loop van de tijd. De grafieken illustreren de gemiddelde gedragsscores voor (A) voorpoten en (B) achterpoten open veldbeoordelingen op vier tijdstippen: 0 (baseline), 3 dagen, 5 dagen en 7 dagen na implantatie (DPI). Foutbalken vertegenwoordigen de standaardfout van het gemiddelde (SEM). Significante verschillen (p < 0,05) tussen de schijn- en implantaatgroepen worden op specifieke tijdstippen aangegeven met sterretjes (*). De legenda van de figuur geeft de schijngroepen aan die worden weergegeven door de stippellijn, terwijl de implantaatgroep wordt weergegeven door de ononderbroken lijn. De grootte van de nepsteekproef was n = 3 en het implantaat was n = 4. De niet-parametrische Mann-Whitney U-test werd gebruikt om de significantie van verschillen tussen groepen op elk tijdstip te evalueren. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66992/66992fig05large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
Aanvullende figuur 1: Illustratie van laminectomie. Stippellijnen geven de gebieden aan die moeten worden verwijderd voor (A) twee laterale laminectomieën voor plaatsing van de sonde onder de wervels, en (B) mediale laminectomie voor plaatsing van de sonde over de wervels. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66992/Supplementary%20Figure%201.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende figuur 2: Schema van het opto-elektronische apparaat. Het gedetailleerde blokschema van het apparaat wordt weergegeven. Het blok linksboven toont een resonante LC-tank van een draadloze stroomontvanger, een antenne. Het ontvangen vermogen wordt gelijkgericht en naar een spanningsregelaar met lage uitval (LDO) gevoerd. Een microcontroller-eenheid activeert het apparaat automatisch op basis van de geprogrammeerde parameters, en een LED-driver voedt alle μLED's die in de sonde zijn ingebed. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66992/Supplementary%20Figure%202.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende figuur 3: Opto-elektronisch apparaat. Het laatste opto-elektronische apparaat met biocompatibele inkapseling dat is aangesloten op een optische schacht bestaande uit 1 μLED aan de punt. De gestippelde rechthoek geeft de locatie van de μLED weer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66992/Supplementary%20Figure%203.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
Aanvullende afbeelding 4: Post-mortem verificatie van de stabiliteit van het apparaat. Zeven dagen na implantatie (A) was de behuizing van het apparaat gehecht aan de spiermassa in dezelfde positie als waarin het was geïmplanteerd, en (B) bleef de gecementeerde sonde vastgezet op de C4-lamina. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66992/Supplementary%20Figure%204.zip" target="_blank">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>

Dit protocol beschrijft een chirurgische ingreep voor het uitvoeren van ruggenmergchirurgie en voor het implanteren en vastzetten van een optische schacht over het ruggenmerg bij knaagdieren.

Implantatie van opto-elektronische apparaten in het ruggenmerg van knaagdieren

Neuromodulation can provide diagnostic, modulatory, and therapeutic applications. While extensive work has been conducted in the brain, modulation of the ...

implantation-of-optoelectronic-devices-in-the-rodent-spinal-cord

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Source: Pietruczyk, E. A., et al. Laminectomy and Spinal Cord Window Implantation in the Mouse. J. Vis. Exp. (2019)This video demonstrates the implantation of a spinal cord window in an anesthetized mouse for in vivo imaging. The protocol stabilizes the exposed spinal cord using a borosilicate cover glass and a 3D-printed backplate. This method enables high-resolution two-photon microscopy to study blood-brain barrier dynamics and neurovascular interactions.

Spinal Cord Window Implantation in a Mouse for In Vivo Imaging

De ontwikkeling van optogenetics biedt nu de middelen om nauwkeurig te stimuleren genetische gedefinieerde neuronen en...

Glasvezel-implantatie voor chronische Optogenetic Stimulatie van hersenweefsel

We beschrijven een methode voor het implanteren en onderhouden van glazen ramen over de blootgestelde ruggenmerg van volwassen muizen voor het bestuderen van experimentele auto-immuun encefalomyelitis. Deze ramen bieden chronische optische toegang tot het ruggenmerg voor het monitoren van celdynamica op subcellulair niveau in levende dieren met behulp van twee-foton microscopie.

Implantatie van glazen ruggenmergvensters bij volwassen muizen met experimentele auto-immuun encefalomyelitis

Optogenetica is een krachtig hulpmiddel geworden voor gebruik in gedragsneurowetenschappelijke experimenten. Dit protocol biedt een stapsgewijze handleiding voor het ontwerp en de installatie van lasersystemen en biedt een volledig protocol voor het uitvoeren van meerdere en gelijktijdige in vivo optogenetische stimulaties die compatibel zijn met de meeste gedragstestparadigma's bij knaagdieren.

In vivo optogenetische Stimulatie van de knaagdieren centrale zenuwstelsel

In deze video, beschrijven we een werkwijze voor het implanteren van een chronische optische beeldvorming kamer via dorsale ruggenmerg van een levende muis. De kamer, chirurgische ingreep, en chronische beeldvorming worden beoordeeld en aangetoond.

Een procedure voor het implanteren van een Spinal Kamer voor Longitudinaal In Vivo Beeldvorming van de Muis Spinal Cord

We tonen chirurgische implantatie en recording procedures visuele elektrofysiologische signalen van het oog (electroretinogram) en hersenen (visuele evoked potential) in ratten bij bewustzijn, dat meer analoog is aan de menselijke aandoening waarbij opnamen zonder verdoving uitgevoerd worden verwart meten.

Implantatie en Registratie van Wireless electroretinogram en Visual opgewekte potentiele in Conscious Rats

Dit protocol beschrijft implantatie van een glas venster op het ruggenmerg van een muis om visualisatie te vergemakkelijken door intravital microscopie.

Implantatie van de laminectomie en het ruggenmerg in de muis

Hier presenteren we de fabricagemethode van een optrode-systeem met optische vezels voor lichtafgifte en een elektrode-array voor neurale opname. In vivo experimenten met transgene muizen die channelrhodopsine-2 tot expressie brengen, tonen de haalbaarheid van het systeem voor gelijktijdige optogenetische stimulatie en elektrofysiologische registratie.

Optrode Array voor gelijktijdige optogenetische modulatie en elektrische neurale opname

Dit chirurgische protocol is een stapsgewijze handleiding voor het inbrengen van een intrathecale katheter in de subdurale wervelkolom van een knaagdier om een gerichte behandeling toe te dienen.

Toegang tot de subdurale ruimte van het ruggenmerg van het knaagdier voor behandeling

Deze video toont een methode te ontleden en cultuur commissural neuronen van de E13 rat dorsale ruggenmerg. Gedissocieerd commissural neuronen zijn nuttig om de cellulaire en moleculaire mechanismen van axon groei en begeleiding te bestuderen.

Dissectie en Cultuur van Commissural neuronen van het ruggenmerg Embryonic

Leer een chirurgische methode voor het implanteren van opto-elektronische neurale probes in het ruggenmerg van knaagdieren. Dit protocol maakt onderzoek naar spinale circuits toegankelijk voor onderzoekers zonder chirurgische ervaring.

Implantatie van opto-elektronische apparaten in het ruggenmerg van knaagdieren

Meer video's verkennen