Implantacja elektrod pod kontrolą mikroelektrod do jądra podwzgórzowego szczurów w celu długotrwałej głębokiej stymulacji mózgu

Ogólnym celem tej procedury jest przeprowadzenie rejestracji implantacji mikroelektrod pod kontrolą do jądra podwzgórzowego szczurów, a następnie długotrwała stymulacja tego jądra. Osiąga się to poprzez najpierw wywiercenie otworu elektrody w odsłoniętej czaszce. Drugim krokiem jest przesunięcie elektrody przez otwór elektrody do mózgu i jednoczesne rejestrowanie aktywności elektrycznej w różnych obszarach mózgu, aż do momentu wykrycia określonej aktywności STN.

Następnie elektroda jest mocowana poprzez nałożenie cementu dentystycznego wokół trzpienia elektrody, a zatyczka głowicy jest przymocowana do sworznia elektrody. Ostatnim krokiem jest zamocowanie korka za pomocą cementu dentystycznego i podłączenie go do przewodu prowadzącego do stymulatora. Ostatecznie pobrany mózg jest cięty na plastry o grubości ośmiu mikronów i barwiony hematem, toiną i eoiną, aby pokazać, że końcówka elektrody jest umieszczona w jądrze podwzgórzowym.

Główną przewagą tej techniki nad istniejącymi metodami, takimi jak implantacja ślepej elektrody, jest to, że rejestrowanie sterowanej implantacji mikroelektrod poprawia celowanie w jądro podwzgórzowe z dużą dokładnością Eksperymenty na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Uniwersytet w Burgu i prawne organy państwowe i przeprowadzone zgodnie z zaleceniami dotyczącymi badań w eksperymentalnych badaniach nad udarem mózgu oraz aktualnymi raportami z badań na zwierzętach dotyczącymi eksperymentów in vivo. Wytyczne rozpoczynają się od znieczulenia szczura w komorze indukcyjnej powietrzem dostarczanym w ilości dwóch litrów na minutę i fluoru w ilości 3,5%Wyjmij szczura z komory indukcyjnej i ogol obszar między uszami a oczami. Użyj bawełnianego wacika nasączonego roztworem antyseptycznym, aby przetrzeć ogolony obszar.

Aby usunąć luźne włosy, przełącz przepływ powietrza na stożek nosowy i dostosuj znieczulenie do 2,5% izofluoru dostarczanego z szybkością przepływu jednego litra na minutę. Umieść szczura na stożku nosowym i umieść go w ramce stereotaktycznej. Sprawdź poziom znieczulenia, ściskając obszar międzypalcowy.

Jeśli szczur jest odpowiednio znieczulony, odruchy obronne zostają zniesione. Nałóż maść weterynaryjną na oczy, aby zapobiec wysuszeniu podczas znieczulenia. Monitoruj i utrzymuj temperaturę ciała szczura na poziomie 37 stopni Celsjusza.

Wstrzyknąć 0,2 mililitra mepiwakainy podskórnie w środek ogolonego obszaru, aby znieczulić obszar chirurgiczny, zapewniając od tego momentu sterylność. Użyj skalpela, aby wykonać nacięcie w linii środkowej, zaczynając między uszami i rozciągając się do przodu na około dwa centymetry. Upewnij się, że okostna jest również nacięta, a następnie odsłoń czaszkę czterema zaciskami.

Za pomocą wacika delikatnie usuń okostną, aż do odsłonięcia szwów koronalnych i strzałkowych. Utrwal krew watą. Przymocuj igłę do uchwytu sondy, a następnie zaznacz końcówkę igły czarnym pisakiem.

Za pomocą napędowych przedniej tylnej linii środkowej, bocznej i grzbietowo-brzusznej. Umieścić końcówkę igły bezpośrednio nad bgma. Wykonaj odczyty skali oklein AP i ML.

Odejmij 3,6 milimetra od odczytu AP i 2,5 milimetra od odczytu ML w celu wszczepienia elektrody do prawego STN. Opuść końcówkę igły na powierzchnię czaszki, aby oznaczyć miejsce wstrzyknięcia barwnikiem z pisaka, zaciśnij wiertło dentystyczne na dużym uchwycie sondy instrumentu stereotaktycznego. Przesuń wiertło dentystyczne do zaznaczonego punktu na czaszce i patrząc przez mikroskop, wywierć otwór o średnicy około jednego milimetra przez czaszkę, aż opona twarda będzie widoczna.

To jest otwór na elektrodę. Wycofaj oponę twardą za pomocą kleszczy do mikrodysekcji lub sterylnej igły, ponieważ opona twarda jest wystarczająco twarda, aby zniszczyć końcówkę elektrody. Wywierć otwór wiertłem dentystycznym w każdej łusce czołowej oraz w łusce ciemieniowej naprzeciwko otworu na elektrodę.

Następnie wywierć otwór w każdej łusce międzyciemieniowej. Wkręć kościaną w każdy z pięciu otworów. Unikaj wkręcania zbyt głęboko, co będzie wywierać nacisk na mózg.

Liczba zwojów będzie zależeć od skoku. Stosuje się tutaj od dwóch do trzech obrotów każdej. Odłącz uchwyt sondy od przyrządu stereotaktycznego i clamp uchwyt sondy z elektrodą w mikromanipulatorze.

Za pomocą napędowych AP ML i DV przesuń uchwyt sondy z elektrodą, aż końcówka prawie dotknie Breg ma. Zwróć uwagę na odczyty skali forniru AP ML i DV w breg ma. Następnie podnieś elektrodę o kilka milimetrów, aby elektroda nie ocierała się o czaszkę podczas ruchu.

Aby określić współrzędne pozycji, w której elektroda musi zostać włożona do otworu, dodaj 3,6 milimetra do odczytu AP i dodaj 2,5 milimetra do odczytu ML. Za pomocą napędowych AP i ML przesuń elektrodę do obliczonej pozycji. W tym momencie końcówka elektrody powinna znajdować się bezpośrednio nad wywierconym otworem elektrody.

Następnie, patrząc przez mikroskop, opuść elektrodę do poziomu opony twardej. Zwróć na to uwagę jako zero w kierunku DV. Następnie delikatnie włóż końcówkę elektrody do mózgu.

Patrząc przez mikroskop, podłącz pin elektrody do złącza systemu rejestrującego. Uziemij instrument stereotaktyczny z przeciwwagą pomieszczenia. Następnie umieść klatkę Faradaya nad szczurem w instrumencie stereotaktycznym zamiast klatki Faradaya.

Możesz również użyć folii aluminiowej, jak pokazano tutaj, ponieważ jej efekt jest taki sam jak w przypadku klatki Faradaya. Uruchom system nagrywania, jeśli jest dostępny. Użyj głośnika, aby uzyskać sygnał akustyczny wyładowań pojedynczych jednostek podczas przesuwania elektrody.

Powoli włóż elektrodę do mózgu, rejestrując aktywność elektryczną podczas przesuwania elektrody. Podczas nagrywania zmniejsz znieczulenie tak bardzo, jak to możliwe, do 0,8 do 1%, ponieważ zwierzęta o niskim znieczuleniu wykazują wyraźniejszą aktywność elektryczną mózgu. Właściwa aktywność elektryczna STN jest zwykle wykrywalna na głębokości od 7,5 do 8,1 milimetra od opony twardej.

Typowa aktywność neuronów w STN charakteryzuje się nieregularnym wzorcem wypalania i wysoką szybkością wypalania. Teraz usuń krew lub płyn mózgowo-rdzeniowy, który został przemieszczony na powierzchni czaszki podczas opuszczania elektrody, a następnie wymieszaj niewielką ilość cementu dentystycznego, a następnie użyj małej szpatułki, aby nałożyć go wokół elektrody i wokół czterech z pięciu. Gdy cement dentystyczny stwardnieje, odłącz kołek elektrody od uchwytu elektrody i złącza systemu nagrywającego.

Następnie odkręć piątą, która nie została zamocowana przez cement dentystyczny. Umieść wtyczkę na bolcu elektrody i przymocuj przewód uziemiający wtyczki czwartą śrubą. Nałóż cement dentystyczny wokół korka, gdy cement gęstnieje.

Uformuj go wokół wtyczki, aby utworzyć nasadkę. Unikaj ostrych krawędzi cementu dentystycznego, które mogą zaszkodzić zwierzęciu i usuń je podczas twardnienia. Oczyścić brzegi rany i zamknąć je szwem za czepkiem, a z przodu zdezynfekować brzegi rany.

Podłącz wtyczkę głowicy do przewodu, który jest zamocowany na krętliku. Następnie należy odłączyć szczura od aparatu stereotaktycznego, podać odpowiednią analgezję pooperacyjną. 12,5 miligrama na kilogram.

Stosuje się tutaj tramadol. Umieść szczura w czystej klatce ze wsparciem termicznym i zamocuj krętlik na tej klatce. Obserwuj powrót zwierzęcia do zdrowia.

Obraz ten pokazuje wycinek o grubości ośmiu mikronów wybarwiony hematem, toiną i eoiną od zwierzęcia uśmierconego 14 dni po implantacji i ciągłej stymulacji w celu wizualizacji pozycji, w której znajdowała się końcówka elektrody. Ciągła linia otacza STN. Niewielka zmiana jest widoczna w miejscu, w którym znajdowała się końcówka elektrody podczas 14-dniowego okresu stymulacji.

Należy zauważyć, że nie jest widoczny kanał penetracyjny elektrody, co wskazuje, że elektroda nie narusza otaczającej tkanki. To zdjęcie pokazuje ten sam obszar w większym powiększeniu. Wokół zmiany wykryto niewielką liczbę komórek zapalnych w wyniku reakcji tkanki mózgowej na końcówkę elektrody.

Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu jednej i kwadransa, jeśli zostanie wykonana prawidłowo.