Mapowanie mózgu za pomocą matrycy elektrod grafenowych

Summary

Prezentujemy procedurę mapowania mózgu opartą na tablicy grafenowej, aby zmniejszyć inwazyjność i poprawić rozdzielczość czasoprzestrzenną. Elektrody powierzchniowe oparte na matrycy grafenowej wykazują długoterminową biokompatybilność, elastyczność mechaniczną i przydatność do mapowania mózgu w splątanym mózgu. Protokół ten pozwala na konstruowanie wielu form map sensorycznych jednocześnie i sekwencyjnie.

Abstract

Mapy korowe reprezentują przestrzenną organizację zależnych od lokalizacji reakcji neuronalnych na bodźce sensomotoryczne w korze mózgowej, umożliwiając przewidywanie fizjologicznie istotnych zachowań. Do uzyskania map korowych zastosowano różne metody, takie jak elektrody penetrujące, elektroencefalografia, pozytonowa tomografia emisyjna, magnetoencefalografia i funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego. Jednak metody te są ograniczone przez słabą rozdzielczość czasowo-przestrzenną, niski stosunek sygnału do szumu (SNR), wysokie koszty i brak biokompatybilności lub powodują fizyczne uszkodzenie mózgu. W badaniu tym zaproponowano metodę mapowania somatosensorycznego opartą na matrycy grafenowej jako cechę elektrokortykografii, która oferuje doskonałą biokompatybilność, wysoką rozdzielczość czasowo-przestrzenną, pożądany SNR i zminimalizowane uszkodzenia tkanek, pokonując wady poprzednich metod. Badanie to wykazało wykonalność matrycy elektrod grafenowych do mapowania somatosensorycznego u szczurów. Przedstawiony protokół może być stosowany nie tylko do kory somatosensorycznej, ale także do innych kory, takich jak kora słuchowa, wzrokowa i ruchowa, zapewniając zaawansowaną technologię do wdrożenia klinicznego.

Introduction

Mapa korowa to zestaw lokalnych łatek reprezentujących właściwości odpowiedzi na bodźce sensomotoryczne w korze mózgowej. Są przestrzenną formacją sieci neuronowych i umożliwiają przewidywanie percepcji i poznania. Dlatego mapy korowe są przydatne w ocenie reakcji neuronalnych na bodźce zewnętrzne i przetwarzaniu informacji sensomotorycznych^1,2,3,4. Do mapowania kory mózgowej dostępne są metody inwazyjne i nieinwazyjne. Jedna z najczęstszych metod inwazyjnych polega na użyciu elektrod wewnątrzkorowych (lub penetrujących) do mapowania

Protocol

Wszystkie procedury postępowania ze zwierzętami zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Narodowego Uniwersytetu Incheon (INU-ANIM-2017-08).

1. Przygotowanie zwierząt do operacji

UWAGA: W tym eksperymencie użyj Szczura Sprague Dawley (8-10 tygodni) bez uprzedzeń związanych z płcią.

1. Znieczulić szczura 90 mg/kg ketaminy i 10 mg/kg koktajlu ksylazyny dootrzewnowo. Aby utrzymać pożądaną głębokość znieczulenia przez cały czas trwania operacji, należy podać dodatkowy koktajl ketaminy 45 mg/kg i 5 mg/kg ksylazyny, gdy szczur wykazuje oznaki przebud....

Results

Ten protokół opisuje, w jaki sposób grafenowy wielokanałowy układ jest montowany na powierzchni mózgu. Mapa somatosensoryczna została skonstruowana poprzez pozyskanie odpowiedzi neuronalnych na bodźce fizyczne i obliczenie amplitudy odpowiedzi. Rysunek 1 pokazuje schemat tego eksperymentu.

Rysunek 2A przedstawia cechy strukturalne układu elektrod grafenowych. Pomiędzy elektrodami znajdują się otwory przelotowe w podłożu. Otwory te pom.......

Discussion

Przedstawiony protokół zapewnia dogłębny proces krok po kroku, który wyjaśnia, w jaki sposób uzyskać dostęp i zmapować reakcje somatosensoryczne szczurów za pomocą układu elektrod grafenowych. Dane pozyskane przez protokół to SEP, które dostarczają informacji somatosensorycznych, które są synaptycznie połączone z każdą częścią ciała.

Należy wziąć pod uwagę kilka aspektów tego protokołu. Podczas ekstrakcji płynu mózgowo-rdzeniowego w celu zapobiegania obrzękowi mózgu i łagodzenia stanu zapalneg.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Strzykawka 1 ml	KOREAVACCINE CORPORATION		wstrzykiwanie leku do znieczulenia
Strzykawka 3 ml	KOREAVACCINE CORPORATION		iniekcja leku do znieczulenia
Bone rongeur	Fine Science Tools	16220-14	usuń łącznik czaszki
	Gbrain		Podłącz elektrodę grafenową do
wiertarki	narzędzie		szlifuj wiertła do czaszki
	Implant		szlifuje czaszkę
Kleszcze do tęczówki Graefe lekko zakrzywione ząbkowane	vubu	vudu-02-73010	usuń tkankę z czaszki lub uchwytu wycieraczki
grafenowy wieloelektrodowy	układ Gbrain		rejestruje sygnały z neuronu
izofluran	Hana Pharm Corporation		poświęca temat
ketamina	yuhan corporation		używana do znieczulenia
lidokaina (2%)	Daihan pharmaceutical		znieczulenie miejscowe
Matlab R2021b	Mathworks		Oprogramowanie do analizy danych
hemostatyki komarów	Fine Science Tools	91309-12	mocuj maść do skóry głowy
	Alcon		zapobiegaj wysuszaniu oka
povidone	Green Pharmaceutical corporation		dezynfekuje obszar nacięcia
RHS 32ch Stim/Record headstage	intan technologies	M4032	podłącz złącze do interfejsu i zawiera intan RHS stim / amplifier chip
RHS 6-ft (1.8m) Stim SPI	intan technologies	M3206	podłącz elektrodę grafenową do sterownika headstage
RHS Stim/Recording	intan technologies		Oprogramowanie do akwizycji danych
Kontroler stymulacji / nagrywania	RHS intan technologies	M4200
sól fizjologiczna	JW Skalpel farmaceutyczny
	Hammacher	HSB 805-03
stereotaktyczny instrument	stoelting		mocuje przedmiot
sterylna igła	podskórnaKOREAVACCINE CORPORATION		usuń oponę twardą
Steven Iris Tissue Kleszcze	KASCO	50-2026	usuń oponę twardą
chirurgiczne nr 11	FEATHER		naciąć skórę głowy
chirurgiczne sicssors	Fine Science Tools	14090-09	naciąć skórę głowy i usunąć stymulację wąsów drewnianego patyczka
ksylazyna	Bayer Korea		stosowana do znieczulenia