Name: Szkolenie chirurgiczne w zakresie implantacji układów mikroelektrod kory nowej przy użyciu modelu zwłok ludzkich utrwalonych formaldehydem (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 11 s
Description: Poznaj metodę szkolenia neurochirurgów w implantacji mikroelektrod do kory nowej przy użyciu utrwalonych zwłok ludzkich. To podejście zapewnia realistyczne warunki operacyjne i poprawia precyzję zabiegów.

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

Autorzy są wdzięczni dr Robowi Franklinowi (Blackrock Microsystems), prof. Margitcie Seeck (Division of Neurology, Geneva University Hospitals, Genewa, Szwajcaria), dr Andrei Bartoli i prof. Karlowi Schallerowi (Division of Neurosurgery, Geneva University Hospitals, Genewa, Szwajcaria) oraz Panom Florentowi Burdinowi i Prof. Johnowi P. Donoghue (Wyss Center for Bio and Neuroengineering, Genewa, Szwajcaria) za ich wsparcie w przygotowaniu obecnej pracy.

Ludzkie zwłoki użyte w tej pracy zostały dostarczone w ramach dawstwa ciał na edukację medyczną. Świadoma zgoda na oddanie ciała została uzyskana na piśmie za życia dawcy. Zgodnie z prawem federalnym i kantonalnym nie było konieczne przeprowadzanie kontroli przez komisję etyczną.
Uwaga: Ten protokół zakłada, że osoby wykonujące operację praktykującą są neurochirurgami z przeszkoleniem i doświadczeniem w standardowych procedurach neurochirurgicznych, w tym ustawianiu pacjenta i stabilizacji głowy, kraniotomii i durotomii oraz szyciu. Oprócz narzędzi i sprzętu specyficznych dla układu mikroelektrod stosuje się standardowe narzędzia i sprzęt neurochirurgiczny.
1. Wybór zwłok i ustawienie sali operacyjnej
<ol>
	<li>Wybierz próbkę, która nie miała historii chorób ani urazów głowy, czaszki i mózgu.
	<ol>
		<li>Opcjonalnie należy wykonać tomografię komputerową (CT) głowy zwłok, aby upewnić się, że nie ma znaczącej zmiany wewnątrzczaszkowej (<silna klasa="xfig">Ryc. 1A), np. przewlekłego krwiaka podtwardówkowego lub wewnątrzosiowej zmiany ekspansywnej. Korzystając z tomografii komputerowej, zidentyfikuj docelowy obszar kory mózgowej do implantacji układu mikroelektrod (taki jak obszar "gałki ręki" zakrętu przedśrodkowego, odpowiadający reprezentacji ręki w pierwotnej korze ruchowej27, w przypadku treningu do implantacji BCI).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ułóż zwłoki w odleżynie bocznej na stole operacyjnym. Użyj stołu operacyjnego zamiast stołu sekcyjnego, aby zwiększyć realizm środowiska podobnego do sali operacyjnej i ułatwić mocowanie zacisku czaszki i impaktora pneumatycznego. Umieścić zwłoki w odleżynie bocznej, aby umożliwić dostęp czołowo-skroniowy w zwłokach utrwalonych formaldehydem, u których rotacja szyi jest ograniczona.</li>
	<li>Zamocuj głowę w zacisku czaszki (<silna klasa="xfig">Rysunek 1B). Przykrycie z obłożeniami chirurgicznymi (<klasa silna="xfig">Rysunek 1C). 
	Uwaga: W naszym przypadku tylne szpilki zacisku czaszki są nietypowo umieszczone w płaszczyźnie strzałkowej głowy (patrz <silna klasa = "xfig">Rysunek 1B), ponieważ użyliśmy zacisku czaszki, który został zmodyfikowany do celów treningu chirurgicznego, aby utrzymać głowę zwłok oddzielnie od reszty ciała.
	<ol>
		<li>Używając standardowego zacisku czaszki na stole operacyjnym, tylne kołki mocujące głowę należy umieścić prostopadle do płaszczyzny strzałkowej.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Odsłonięcie powierzchni kory nowej
<ol>
	<li>Naciąć skórę głowy za pomocą skalpela, po nacięciu ze znakiem zapytania, aby odsłonić kości skroniowe i czołowe. Wypreparuj mięsień skroniowy wzdłuż tylnej krawędzi nacięcia. Odchyl skórę głowy i mięsień skroniowy przez rozwarstwienie (<silna klasa="xfig">Rysunek 1D).</li>
	<li>Wykonaj dużą kwadratową kraniotomię czołowo-skroniową, np. 5 x 5 cm (<silna klasa="xfig">Ryc. 2A). W tym celu wywierć cztery otwory w rogach planowanej kraniotomii. Następnie użyj kraniotomu, aby połączyć otwory w zadziorach. Usuń płat kostny za pomocą szpatułki, odsłaniając oponę twardą. Płat kostny należy przechowywać w roztworze soli fizjologicznej.</li>
	<li>Otwórz oponę twardą z trzech stron kraniotomii za pomocą nożyczek do opony twardej (<silna klasa="xfig">Ryc. 2B). Rozłóż go i odsłoń błonę pajęczynówkową oraz powierzchnię kory nowej mózgu (<silna klasa="xfig">Ryc. 2C).</li>
</ol>
3. Mocowanie cokołu elektrody
<ol>
	<li>Wybierz zakręt korowy, w którym zostanie wszczepiony układ mikroelektrod. Wybierz powierzchnię żyralną, która jest w przybliżeniu płaska, tak aby układ mikroelektrod leżał równo z nią po włożeniu. Upewnij się, że na powierzchni kory mózgowej, do której zostanie wprowadzony układ mikroelektrod, nie ma widocznych naczyń krwionośnych.</li>
	<li>Wybierz miejsce zamocowania cokołu elektrody na górnej krawędzi kraniotomii, blisko nacięcia skóry i pozostawiając wystarczający luz dla wiązki drutów, aby układ mikroelektrod mógł dotrzeć do zakrętu docelowego. Przykręć cokół do zewnętrznego stołu kości czaszki obok kraniotomii (<silna klasa="xfig">Rysunek 2D). Użyj od 6 do 8 samogwintujących korowych z kością (6 mm długości, 2 mm średnicy), aby zapewnić odpowiednie mocowanie.
	<ol>
		<li>Podczas manipulowania cokołem zawsze upewnij się, że układ mikroelektrod niczego nie dotyka (może być uszkodzony lub może uszkodzić powierzchnię kory nowej), trzymając wiązkę przewodów blisko układu mikroelektrod za pomocą pęsety z końcówkami pokrytymi plastikiem lub gumą (<silna klasa = "xfig">Rysunek 2E).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Pozycjonowanie i wstawianie układu mikroelektrod
<ol>
	<li>Ustawić układ mikroelektrod równolegle do powierzchni zakrętu docelowego. Zegnij wiązkę przewodów w razie potrzeby w tym celu (<silna klasa="xfig">Rysunek 3A). 
	Uwaga: Sztywna wiązka drutu nie spełnia łatwo życzeń chirurga. Wymagana jest ostrożność i cierpliwość, aby uzyskać dobre wyrównanie układu mikroelektrod i powierzchni kory mózgowej.
	<ol>
		<li>Opcjonalnie użyj tytanowych pasków typu "psia kość", aby przymocować wiązkę drutu do czaszki i kontrolować jej kurs w kierunku zakrętu docelowego. Nie skręcaj paska zbyt mocno, aby uniknąć uszkodzenia wiązki przewodów.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ustaw impaktor pneumatyczny w przybliżonym położeniu względem tylnej części układu mikroelektrod (<silna klasa="xfig">Rysunek 3B). Sprawdzić połączenia udaru pneumatycznego ze skrzynką sterowniczą, a następnie włączyć skrzynkę sterowniczą. 
	Uwaga: Przed włączeniem skrzynki sterowniczej należy upewnić się, że udar pneumatyczny znajduje się w odległości co najmniej 5 mm od układu, ponieważ impaktor pneumatyczny może zostać uruchomiony po pierwszym włączeniu.</li>
	<li>Użyj milimetrowych pneumatycznego uchwytu udaru, aby poprawić wyrównanie udaru z tylną częścią układu mikroelektrod (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 3B, wstawka). Za pomocą impaktora przyłóż kran z kontrolowaną odległością i ciśnieniem do tylnej części układu mikroelektrod i włóż go do powierzchni korowej, przepychając go przez błonę pajęczynówki. 
	Uwaga: Sprawdź, czy układ mikroelektrod jest zlicowany z powierzchnią kory mózgowej.</li>
</ol>
5. Umiejscowienie podtwardówkowej siatki ECOG
Uwaga: Ten krok jest opcjonalny.
<ol>
	<li>Umieść podtwardówkową siatkę ECOG na odsłoniętej powierzchni kory mózgowej (<silna klasa="xfig">Rysunek 3D). W razie potrzeby usuń elektrody, przecinając siatkę tak, aby ogólny kształt siatki ECOG pasował do kraniotomii.</li>
	<li>Ustaw siatkę ECOG tak, aby jej przewody wychodziły z opony twardej i czaszki powyżej lub do tyłu.</li>
	<li>Przepłukać siatkę ECOG solą fizjologiczną przed umieszczeniem jej w kontakcie z powierzchnią kory mózgowej.</li>
	<li>Zabezpiecz siatkę ECOG, przyszywając ją do opony twardej na krawędziach durotomii.</li>
</ol>
6. Repozycja i zamknięcie opony twardej, płata kostnego i płata skóry
<ol>
	<li>Odbić oponę twardą z powrotem na odsłoniętą powierzchnię kory mózgowej i przyszyć ją do krawędzi durotomii.</li>
	<li>Przykręć tytanowe paski "psa kości" do krawędzi płata kostnego za pomocą samogwintujących korowych do kości. Zmienić położenie płata kostnego w obrębie kraniotomii. Przymocuj płat kostny do sąsiednich kości czaszki za pomocą tytanowych pasków "ps-bone" i samogwintujących korowych do kości. Należy uważać, aby nie zgniecić wiązki przewodów układu mikroelektrod (i wiązki przewodów opcjonalnej siatki ECOG) między krawędziami kości.</li>
	<li>Odbij i zszyj płat skóry. Zamknij nacięcie skóry wokół szyjki cokołu elektrody (<silna klasa="xfig">Rysunek 3E).
	<ol>
		<li>Alternatywnie, pozwól, aby cokół wydostał się ze skóry głowy przez osobne nacięcie wykonane w płatku skóry głowy.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Campbell, P. K., Jones, K. E., Huber, R. J., Horch, K. W., Normann, R. A. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1937509">A silicon-based, 3-dimensional neural interface - manufacturing processes for an intracortical electrode array.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 38 (8), 758-768 (1991).</li>
<li>Jones, K. E., Campbell, P. K., Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+glass%2Fsilicon+composite+intracortical+electrode+array%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">A glass/silicon composite intracortical electrode array.</a> Ann. Biomed. Eng. 20 (4), 423-427 (1992).</li>
<li>Maynard, E. M., Nordhausen, C. T., Normann, R. A. <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 (3), 228-239 (1997).</li>
<li>Csicsvari, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively+parallel+recording+of+unit+and+local+field+potentials+with+silicon-based+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Massively parallel recording of unit and local field potentials with silicon-based electrodes.</a> J. Neurophysiol. 90 (2), 1314-1314 (2003).</li>
<li>Kelly, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+recordings+from+microelectrode+arrays+and+single+electrodes+in+the+visual+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Comparison of recordings from microelectrode arrays and single electrodes in the visual cortex.</a> J. Neurosci. 27 (2), 261-264 (2007).</li>
<li>Nordhausen, C. T., Maynard, E. M., Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+unit+recording+capabilities+of+a+100+microelectrode+array%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Single unit recording capabilities of a 100 microelectrode array.</a> Brain Res. 726 (1-2), 129-140 (1996).</li>
<li>Nordhausen, C. T., Rousche, P. J., Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimizing+recording+capabilities+of+the+Utah+Intracortical+Electrode+Array%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Optimizing recording capabilities of the Utah Intracortical Electrode Array.</a> Brain Res. 637 (1-2), 27-36 (1994).</li>
<li>Maynard, E. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+interactions+improve+cortical+population+coding+of+movement+direction%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neuronal interactions improve cortical population coding of movement direction.</a> J. Neurosci. 19 (18), 8083-8093 (1999).</li>
<li>Serruya, M. D., Hatsopoulos, N. G., Paninski, L., Fellows, M. R., Donoghue, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Instant+neural+control+of+a+movement+signal%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Instant neural control of a movement signal.</a> Nature. 416 (6877), 141-142 (2002).</li>
<li>Hochberg, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+ensemble+control+of+prosthetic+devices+by+a+human+with+tetraplegia%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia.</a> Nature. 442 (7099), 164-171 (2006).</li>
<li>Hochberg, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reach+and+grasp+by+people+with+tetraplegia+using+a+neurally+controlled+robotic+arm%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm.</a> Nature. 485 (7398), 372(2012).</li>
<li>Simeral, J. D., Kim, S. P., Black, M. J., Donoghue, J. P., Hochberg, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+control+of+cursor+trajectory+and+click+by+a+human+with+tetraplegia+1000+days+after+implant+of+an+intracortical+microelectrode+array%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Neural control of cursor trajectory and click by a human with tetraplegia 1000 days after implant of an intracortical microelectrode array.</a> J. Neural Eng. 8 (2), 25027(2011).</li>
<li>Jarosiewicz, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virtual+typing+by+people+with+tetraplegia+using+a+self-calibrating+intracortical+brain-computer+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Transl.+Med%22%5BJournal%5D)">Virtual typing by people with tetraplegia using a self-calibrating intracortical brain-computer interface.</a> Sci. Transl. Med. 7 (313), 313ra179(2015).</li>
<li>Seeck, M., Schomer, D. L., Niedermeyer, E. <a target="_blank" href="https://neupsykey.com/intracranial-monitoring-depth-subdural-and-foramen-ovale-electrodes/">Intracranial Monitoring: Depth, Subdural, and Foramen Ovale Electrodes.</a> Niedermeyer’s Electroencephalogr. , 677-714 (2011).</li>
<li>Truccolo, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-neuron+dynamics+in+human+focal+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Single-neuron dynamics in human focal epilepsy.</a> Nat. Neurosci. 14 (5), 635-641 (2011).</li>
<li>Truccolo, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+ensemble+synchrony+during+human+focal+seizures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neuronal ensemble synchrony during human focal seizures.</a> J. Neurosci. 34 (30), 9927(2014).</li>
<li>Keller, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heterogeneous+neuronal+firing+patterns+during+interictal+epileptiform+discharges+in+the+human+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Heterogeneous neuronal firing patterns during interictal epileptiform discharges in the human cortex.</a> Brain. 133 (Pt 6), 1668-1681 (2010).</li>
<li>Schevon, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+of+an+inhibitory+restraint+of+seizure+activity+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Evidence of an inhibitory restraint of seizure activity in humans.</a> Nat. Commun. 3, 1060(2012).</li>
<li>Weiss, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ictal+high+frequency+oscillations+distinguish+two+types+of+seizure+territories+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Ictal high frequency oscillations distinguish two types of seizure territories in humans.</a> Brain. 136 (Pt 12), 3796-3808 (2013).</li>
<li>Cash, S. S., Hochberg, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Emergence+of+Single+Neurons+in+Clinical+Neurology%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">The Emergence of Single Neurons in Clinical Neurology.</a> Neuron. 86 (1), 79-91 (2015).</li>
<li>Donoghue, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bridging+the+brain+to+the+world%3A+a+perspective+on+neural+interface+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Bridging the brain to the world: a perspective on neural interface systems.</a> Neuron. 60 (3), 511-521 (2008).</li>
<li>Hader, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complications+of+epilepsy+surgery+-+A+systematic+review+of+focal+surgical+resections+and+invasive+EEG+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Complications of epilepsy surgery - A systematic review of focal surgical resections and invasive EEG monitoring.</a> Epilepsia. 54 (5), 840-847 (2013).</li>
<li>Arya, R., Mangano, F. T., Horn, P. S., Holland, K. D., Rose, D. F., Glauser, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adverse+events+related+to+extraoperative+invasive+EEG+monitoring+with+subdural+grid+electrodes%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsia%22%5BJournal%5D)">Adverse events related to extraoperative invasive EEG monitoring with subdural grid electrodes: A systematic review and meta-analysis.</a> Epilepsia. 54 (5), 828-839 (2013).</li>
<li>Hayashi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((History+and+future+of+human+cadaver+preservation+for+surgical+training%3A+from+formalin+to+saturated+salt+solution+method%5BTitle%5D)+AND+%22Anat.+Sci.+Int%22%5BJournal%5D)">History and future of human cadaver preservation for surgical training: from formalin to saturated salt solution method.</a> Anat. Sci. Int. 91 (1), 1-7 (2016).</li>
<li>Rousche, P. J., Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+method+for+pneumatically+inserting+an+array+of+penetrating+electrodes+into+cortical+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">A method for pneumatically inserting an array of penetrating electrodes into cortical tissue.</a> Ann. Biomed. Eng. 20 (4), 413-422 (1992).</li>
<li>Waziri, A., Schevon, C. A., Cappell, J., Emerson, R. G., McKhann, G. M., Goodman, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Initial+surgical+experience+with+a+dense+cortical+microarray+in+epileptic+patients+undergoing+craniotomy+for+subdural+electrode+implantation%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Initial surgical experience with a dense cortical microarray in epileptic patients undergoing craniotomy for subdural electrode implantation.</a> Neurosurgery. 64 (3), 540-545 (2009).</li>
<li>Yousry, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localization+of+the+motor+hand+area+to+a+knob+on+the+precentral+gyrus.+A+new+landmark%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Localization of the motor hand area to a knob on the precentral gyrus. A new landmark.</a> Brain. 120 (1), 141-157 (1997).</li>
<li>Tóth, E., Fabó, D., Entz, L., Ulbert, I., Erőss, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracranial+neuronal+ensemble+recordings+and+analysis+in+epilepsy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Intracranial neuronal ensemble recordings and analysis in epilepsy.</a> J. Neurosci. Methods. 260, 261-269 (2016).</li>
<li>Cash, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+human+K-complex+represents+an+isolated+cortical+down-state%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">The human K-complex represents an isolated cortical down-state.</a> Science. 324 (5930), 1084-1087 (2009).</li>
<li>Olabe, J., Olabe, J., Sancho, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+cadaver+brain+infusion+model+for+neurosurgical+training%5BTitle%5D)+AND+%22Surg.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Human cadaver brain infusion model for neurosurgical training.</a> Surg. Neurol. 72 (6), 700-702 (2009).</li>
<li>Winer, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebrospinal+fluid+reconstitution+via+a+perfusion-based+cadaveric+model%3A+feasibility+study+demonstrating+surgical+simulation+of+neuroendoscopic+procedures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Cerebrospinal fluid reconstitution via a perfusion-based cadaveric model: feasibility study demonstrating surgical simulation of neuroendoscopic procedures.</a> J. Neurosurg. 123 (5), 1316-1321 (2015).</li>
<li>Cardali, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microsurgical+Anatomic+Features+of+the+Olfactory+Nerve%3A+Relevance+to+Olfaction+Preservation+in+the+Pterional+Approach%5BTitle%5D)+AND+%22Oper.+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Microsurgical Anatomic Features of the Olfactory Nerve: Relevance to Olfaction Preservation in the Pterional Approach.</a> Oper. Neurosurg. 57, 17-21 (2005).</li>
<li>Alvernia, J. E., Pradilla, G., Mertens, P., Lanzino, G., Tamargo, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Latex+injection+of+cadaver+heads%3A+technical+note%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Latex injection of cadaver heads: technical note.</a> Neurosurgery. 67 (2 Suppl Operative), 362-367 (2010).</li>
<li>Chowdhury, F. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endoscopic+endonasal+transsphenoidal+exposure+of+circle+of+Willis+%28CW%29%3B+can+it+be+applied+in+vascular+neurosurgery+in+the+near+future%3F+A+cadaveric+study+of+26+cases%5BTitle%5D)+AND+%22Turk.+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Endoscopic endonasal transsphenoidal exposure of circle of Willis (CW); can it be applied in vascular neurosurgery in the near future? A cadaveric study of 26 cases.</a> Turk. Neurosurg. 22 (1), 68-76 (2012).</li>
<li>Benet, A., Rincon-Torroella, J., Lawton, M. T., González Sánchez, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+embalming+solution+for+neurosurgical+simulation+in+cadavers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Novel embalming solution for neurosurgical simulation in cadavers.</a> J. Neurosurg. 120 (5), 1229-1237 (2014).</li>
<li>Tomlinson, J. E., Yiasemidou, M., Watts, A. L., Roberts, D. J. H., Timothy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cadaveric+Spinal+Surgery+Simulation%3A+A+Comparison+of+Cadaver+Types%5BTitle%5D)+AND+%22Glob.+spine+J%22%5BJournal%5D)">Cadaveric Spinal Surgery Simulation: A Comparison of Cadaver Types.</a> Glob. spine J. 6 (4), 357-361 (2016).</li>
<li>Krishnamurthy, S., Powers, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+fabric+softener+in+neurosurgical+prosections%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">The use of fabric softener in neurosurgical prosections.</a> Neurosurgery. 36 (2), 420-3-4at(1995).</li>
<li>Hamlyn, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurovascular+relationships+in+the+posterior+cranial+fossa%2C+with+special+reference+to+trigeminal+neuralgia.+1.+Review+of+the+literature+and+development+of+a+new+method+of+vascular+injection-filling+in+cadaveric+controls%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Anat%22%5BJournal%5D)">Neurovascular relationships in the posterior cranial fossa, with special reference to trigeminal neuralgia. 1. Review of the literature and development of a new method of vascular injection-filling in cadaveric controls.</a> Clin. Anat. 10 (6), 371-379 (1997).</li>
<li>Tubbs, R. S., Loukas, M., Shoja, M. M., Wellons, J. C., Cohen-Gadol, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasibility+of+ventricular+expansion+postmortem%3A+a+novel+laboratory+model+for+neurosurgical+training+that+simulates+intraventricular+endoscopic+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Feasibility of ventricular expansion postmortem: a novel laboratory model for neurosurgical training that simulates intraventricular endoscopic surgery.</a> J. Neurosurg. 111 (6), 1165-1167 (2009).</li>
<li>Aktas, U., Yilmazlar, S., Ugras, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anatomical+restrictions+in+the+transsphenoidal%2C+transclival+approach+to+the+upper+clival+region%3A+a+cadaveric%2C+anatomic+study%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Craniomaxillofac.+Surg%22%5BJournal%5D)">Anatomical restrictions in the transsphenoidal, transclival approach to the upper clival region: a cadaveric, anatomic study.</a> J. Craniomaxillofac. Surg. 41 (6), 457-467 (2013).</li>
<li>Yiasemidou, M., Roberts, D., Glassman, D., Tomlinson, J., Biyani, S., Miskovic, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Multispecialty+Evaluation+of+Thiel+Cadavers+for+Surgical+Training%5BTitle%5D)+AND+%22World+J.+Surg%22%5BJournal%5D)">A Multispecialty Evaluation of Thiel Cadavers for Surgical Training.</a> World J. Surg. , (2017).</li>
<li>Ploch, C. C., Mansi, C. S. S. A., Jayamohan, J., Kuhl, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+3D+Printing+to+Create+Personalized+Brain+Models+for+Neurosurgical+Training+and+Preoperative+Planning%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Using 3D Printing to Create Personalized Brain Models for Neurosurgical Training and Preoperative Planning.</a> World Neurosurg. 90, 668-674 (2016).</li>
<li>Del Castillo-Calcáneo, J., Donoghue, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Novel+Method+for+3-Dimensional+Printing+a+Brain+That+Feels+and+Looks+Like+One%3A+The+Next+Step+in+the+Search+of+the+Perfect+Neurosurgical+Simulator%5BTitle%5D)+AND+%22World+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">A Novel Method for 3-Dimensional Printing a Brain That Feels and Looks Like One: The Next Step in the Search of the Perfect Neurosurgical Simulator.</a> World Neurosurg. 91, 620-622 (2016).</li>
<li>Martin, S., Millán, J. D. R., Knight, R. T., Pasley, B. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+intracranial+recordings+to+decode+human+language%3A+Challenges+and+opportunities%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Lang%22%5BJournal%5D)">The use of intracranial recordings to decode human language: Challenges and opportunities.</a> Brain Lang. , (2016).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Model ludzkich zwłok utrwalonych formaldehydem i opisany tutaj protokół chirurgiczny odtwarzają procedurę chirurgiczną polegającą na wszczepianiu układów mikroelektrod do ludzkiej kory nowej mózgu. Każdy etap procedury, w tym ustawienie układu mikroelektrod i jego wprowadzenie za pomocą podajnika pneumatycznego, przebiega prawie tak samo, jak u prawdziwego pacjenta, z wyjątkiem tego, że nie ma pulsacji i krążenia mózgowego. Krytycznymi etapami protokołu są wyrównanie układu mikroelektrod z powierzchnią kory nowej i jej w...

Ostatnie lata przyniosły rozwój technologicznych rozwiązań dla wyzwania rejestrowania aktywności wielu pojedynczych neuronów w żywym mózgu1,2,3. Matryce mikroelektrod na bazie krzemu działają podobnie do konwencjonalnych mikroelektrod drucianych pod względem właściwości sygnału i mogą rejestrować od dziesiątek do setek neuronów w małym fragmencie tkanki mózgowej 4,5,6,7. Układy mikroelektrod pozwoliły naukowcom ustalić związek między aktywnością neuronalną w pierwotnej korze ruchowej małp a ruchami ramion8, co z kolei przyczyniło się do rozwoju interfejsów mózg-komputer (BCI)9.
Układy mikroelektrod były używane u ludzi w dwóch sytuacjach: jako przewlekłe implanty do kontroli BCI i jako półprzewlekłe implanty do badania aktywności poszczególnych neuronów u pacjentów cierpiących na epilepsję. Przewlekłe implanty, ukierunkowane na funkcjonalną reprezentację ręki w pierwotnej korze ruchowej, pozwoliły pacjentom cierpiącym na tetraplegię kontrolować ruch ramienia robota lub kursora komputerowego10,11,12,13. Implanty półprzewlekłe, wszczepiane razem z elektrodami elektrokortykografii podtwardówkowej (ECOG) u pacjentów z padaczką lekooporną, którzy są kandydatami do operacji epilepsji14, umożliwiają zapisy pojedynczych jednostek przed, w trakcie i po napadach i zaczęły rzucać światło na aktywność pojedynczych neuronów podczas i pomiędzy napadami padaczkowymi15,16,17,18,19. Układy mikroelektrod mogą znacznie poprawić nasze zrozumienie funkcjonowania mózgu, ustanawiając związek między aktywnością neuronów z jednej strony, a percepcją, ruchami i myślami ludzi, zarówno w zdrowiu, jak i chorobie, z drugiej20,21.
Matryce mikroelektrod na bazie krzemu są teraz dostępne na rynku, a ich stosowanie u ludzi zostało zatwierdzone przez organy regulacyjne w USA we wskazaniu do leczenia padaczki półprzewlekłej. Jednak urządzenia te są inwazyjne i muszą być wprowadzone do mózgu. Negatywne konsekwencje niewłaściwej techniki wprowadzania, poza niezdolnością urządzenia do rejestrowania aktywności neuronalnej, obejmują krwotok mózgowy i infekcję, z możliwością długotrwałej lub trwałej dysfunkcji neurologicznej. Chociaż częstość powikłań implantacji matrycy mikroelektrod jest obecnie nieznana, częstość występowania potencjalnie poważnych powikłań podczas implantacji makroelektrod elektroencefalografii wewnątrzczaszkowej (EEG) wynosi 1-5%22,23. W związku z tym prawidłowa implantacja układów mikroelektrod wymaga zarówno rozległych umiejętności neurochirurgicznych, jak i szkolenia specyficznego dla zabiegu.
Metody dostępne dla chirurgów do doskonalenia swoich umiejętności z układami mikroelektrod w bezpiecznym środowisku obejmują ssaki niebędące ludźmi i ludzkie zwłoki. Idealny model treningowy wiernie odwzorowywałby rozmiar i grubość ludzkiej czaszki; wytrzymałość i rozgałęzienia naczyniowe opony twardej; wzorzec gyryfikacji, konsystencja i pulsacja ludzkiego mózgu; obecność krążącej krwi i płynu mózgowo-rdzeniowego; oraz ogólne umiejscowienie obiektu w środowisku podobnym do sali operacyjnej (OR). W związku z tym modele zwierzęce muszą mieć wystarczające rozmiary, aby zapewnić chirurgom znaczące doświadczenie. Najbliżej tego typu są duże ssaki naczelne, ale ich wykorzystanie do szkolenia chirurgicznego jest nie do utrzymania zarówno z etycznego punktu widzenia, jak i dlatego, że są drogie. Gryzonie nie są brane pod uwagę ze względu na ich niewielkie rozmiary; używanie nawet kotów lub królików oznacza znaczne odejście od środowiska podobnego do sali operacyjnej.
Ludzkie zwłoki stanowią atrakcyjną alternatywę. Do ich zalet należy realistyczny rozmiar i kształt głowy i mózgu oraz możliwość zorganizowania szkolenia chirurgicznego w środowisku podobnym do sali operacyjnej. Najbardziej oczywistymi odstępstwami od realistycznej sytuacji są brak pulsacji mózgowych i krwawień oraz modyfikacje w wyglądzie i konsystencji tkanek ciała, które są specyficzne dla techniki stosowanej do konserwacji zwłok24. Świeżo mrożone zwłoki zachowują do pewnego stopnia konsystencję i elastyczność wielu narządów i tkanek, ale mają kilka wad: zaczynają się rozkładać, gdy tylko zaczyna się rozmrażanie, tak że mózg staje się zbyt zdegradowany, aby wprowadzenie układu mikroelektrod mogło być wykonane realistycznie, i są stosunkowo rzadkim i drogim zasobem. Z drugiej strony zwłoki utrwalone formaldehydem są tańsze i bardziej dostępne oraz znacznie trwalsze, kosztem stwardniałej konsystencji tkanki.
Tutaj ustalamy procedurę wykorzystującą model ludzkich zwłok utrwalonych formaldehydem, aby zapewnić szkolenie neurochirurgiczne w zakresie implantacji układu mikroelektrod kory nowej. Nasze podejście pozwala na realistyczne pozycjonowanie i oprzyrządowanie podobne do OR; wykonanie kraniotomii i durotomii oraz odsłonięcie powierzchni kory nowej; przymocowanie cokołu elektrody do kości czaszki sąsiadującej z kraniotomią; i wprowadzenie układu mikroelektrod do kory nowej za pomocą impaktora pneumatycznego25. Co najważniejsze, umożliwia chirurgom ćwiczenie precyzyjnego ustawiania matrycy mikroelektrod (która jest połączona z cokołem elektrody za pomocą wiązki indywidualnie izolowanych złotych drutów) równolegle do powierzchni kory nowej26. Nasz protokół wiernie odwzorowuje wskazanie implantacji matrycy mikroelektrod wraz z implantacją ECOG u pacjentów, którzy są kandydatami do operacji padaczki. Na szczegóły zabiegu implantacji znaczący wpływ ma dokładny rodzaj układu mikroelektrod; tutaj opisujemy procedurę dla macierzy, która niedawno otrzymała zgodę organów regulacyjnych do stosowania u ludzi w USA. Tak zwana matryca Utah składa się z siatki 100 mikroelektrod o wymiarach 4x4 mm; przezskórny cokół, który jest przymocowany do zewnętrznego stołu czaszki; i wiązka przewodów łącząca te dwa.

<table><tbody><tr><td>Zacisk czaszki Mayfield</td><td>Integra LifeSciences, Cincinnati, OH</td><td>A1059</td><td></td></tr><tr><td>System Midas Rex MR7 do kraniotomii</td><td>Medtronic, Minneapolis, MN</td> Nożyczki Dura <td>EC300</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Instrumenty chirurgiczne Sklar, West Chester, PA</td><td>22-2742</td><td></td></tr><tr><td>Wkręty samogwintujące do kości</td><td>OrthoMed Inc., Tigard, OR</td><td>OM SYN211806</td><td></td></tr><tr><td>Matryca mikroelektrod i cokół</td><td>Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT</td><td>LB-0612</td><td>Makiety są dostępne u producenta na życzenie</td></tr><tr><td>Udar pneumatyczny</td><td>Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT</td><td>LB-0088</td><td></td></tr><tr><td>64-kanałowa siatka elektrokortykograficzna</td><td>Ad-Tech Medical Instrument Corporation, Racine,</td><td>WI FG64C-SP10X-0C6</td><td>Opcjonalnie</td></tr></tbody></table>

szkolenie chirurgiczne w zakresie implantacji układów mikroelektrod kory nowej przy użyciu modelu zwłok ludzkich utrwalonych formaldehydem

Surgical Training for the Implantation of Neocortical Microelectrode Arrays Using a Formaldehyde-fixed Human Cadaver Model

Ten protokół opisuje procedurę, która ma pomóc chirurgom w szkoleniu do wszczepienia układów mikroelektrod do kory nowej ludzkiego mózgu. Niedawny postęp technologiczny umożliwił wytworzenie układów mikroelektrod, które umożliwiają rejestrowanie aktywności wielu pojedynczych neuronów w korze nowej ludzkiego mózgu. Matryce te mają potencjał, aby zapewnić unikalny wgląd w neuronalne korelaty funkcji mózgu w zdrowiu i chorobie. Co więcej, identyfikacja i dekodowanie wolicjonalnej aktywności neuronalnej otwiera możliwość ustanowienia interfejsów mózg-komputer, a tym samym może pomóc w przywróceniu utraconych funkcji neurologicznych. Implantacja układów mikroelektrod kory nowej jest zabiegiem inwazyjnym wymagającym kraniotomii nadcentymetrowej i odsłonięcia powierzchni kory mózgowej; W związku z tym zabieg musi być wykonany przez odpowiednio przeszkolonego neurochirurga. Aby zapewnić możliwość szkolenia chirurgicznego, zaprojektowaliśmy zabieg oparty na modelu zwłok ludzkich. Użycie utrwalonych formaldehydem zwłok ludzkich omija praktyczne, etyczne i finansowe trudności związane z praktyką chirurgiczną na zwierzętach (zwłaszcza naczelnych), zachowując jednocześnie makroskopową strukturę głowy, czaszki, opon mózgowych i powierzchni mózgu oraz umożliwiając realistyczne pozycjonowanie i oprzyrządowanie przypominające salę operacyjną. Co więcej, wykorzystanie ludzkich zwłok jest bliższe codziennej praktyce klinicznej niż jakikolwiek model inny niż ludzki. Głównymi wadami symulacji zwłok jest brak pulsacji mózgowej oraz krążenia krwi i płynu mózgowo-rdzeniowego. Sugerujemy, że model ludzkich zwłok utrwalony formaldehydem jest odpowiednim, praktycznym i opłacalnym podejściem do zapewnienia odpowiedniego szkolenia chirurgicznego przed wszczepieniem układów mikroelektrod do żywej ludzkiej kory nowej.

Nasz protokół wykorzystuje model ludzkiego zwłok utrwalonych formaldehydem, aby umożliwić chirurgom przećwiczenie procedury chirurgicznego wszczepiania macierzy mikroelektrod do neocortex mózgowego w realistycznym środowisku przypominającym salę operacyjną. Możliwość wykonania pośmiertnego obrazowania neurologicznego, takiego jak tomografia komputerowa (CT) głowy, pozwoli potwierdzić brak istotnych zmian wewnątrzczaszkowych (Rycina 1A) i może pomóc w wyborze miejsca implantacji. Praca na cał...

Zaprojektowaliśmy procedurę, w której utrwalone formaldehydem ludzkie zwłoki są używane do pomocy neurochirurgom w szkoleniu do wszczepiania układów mikroelektrod do kory nowej ludzkiego mózgu.

Szkolenie chirurgiczne w zakresie implantacji układów mikroelektrod kory nowej przy użyciu modelu zwłok ludzkich utrwalonych formaldehydem

This protocol describes a procedure to assist surgeons in training for the implantation of microelectrode arrays into the neocortex of the human brain. ...

Mikroelektrody pozwalają rejestrować aktywność poszczególnych neuronów w żywym mózgu. Dzięki najnowszym osiągnięciom w dziedzinie inżynierii, matryce mikroelektrod stają się dostępne do stosowania u ludzi. Mogą one dać dostęp do ponad stu pojedynczych neuronów w ludzkiej korze nowej mózgu.Do tej pory układy mikroelektrod były stosowane u ludzi w dwóch okolicznościach. Jako implanty przewlekłe do kontroli interfejsów mózg-komputer oraz jako implanty tymczasowe do badania neuronalnych podstaw padaczki u pacjentów poddawanych ocenie za pomocą wewnątrzczaszkowego EEG. Matryce mikroelektrod są urządzeniami inwazyjnymi, a ich wszczepienie wymaga otwarcia czaszki i opon mózgowych oraz wprowadzenia macierzy do kory mózgowej.Dlatego wszczepienie układów mikroelektrod u ludzi musi być wykonane przez neurochirurga. Oprócz specjalistycznej wiedzy z zakresu standardowych narzędzi i technik neurochirurgicznych, chirurg powinien zostać przeszkolony w zakresie anestezjologicznej procedury implantacji matrycy mikroelektrod. Zaprojektowaliśmy procedurę szkoleniową przy użyciu utrwalonego formaldehydu ludzkiego zwłok.Naszym celem było zapewnienie chirurgom środowiska przypominającego salę operacyjną, realistycznej anatomii oraz możliwości przećwiczenia i przećwiczenia krytycznych etapów zabiegu. Przedstawiony tutaj protokół ma zastosowanie w szczególności do macierzy Utah. Urządzenie to składa się z układu 100 mikroelektrod na bazie krzemu o wymiarach 4x4 mm, wiązki 100 indywidualnie izolowanych złotych drutów oraz przezskórnego tytanowego postumentu, który łączy się z komputerem rejestrującym sygnały neuronowe.W tym filmie instruktażowym omówiono etapy procedury operacyjnej, począwszy od ustawienia, odsłonięcia powierzchni kory mózgowej, zamocowania cokołu, wszczepienia samej matrycy mikroelektrod, umieszczenia elektrokortykografii lub siatki ECOG i zamknięcia kraniotomii. Wybierz próbkę bez historii chorób lub urazów głowy, czaszki i mózgu. Jeśli to możliwe, pośmiertna tomografia komputerowa głowy upewni się, że nie ma znaczącej zmiany wewnątrzczaszkowej.Zamocuj głowę w zacisku czaszki i przykryj serwetami chirurgicznymi. Naciąć i odchylić skórę głowy i mięsień skroniowy. Wykonaj dużą kwadratową kraniotomię, na przykład 5x5 centymetrów.Usuń płat kostny i odsłoń oponę twardą. Zarezerwuj płat kostny. Otwórz oponę twardą z trzech stron kraniotomii.Oprzyj go i odsłoń błonę pajęczynówkową i powierzchnię kory nowej mózgu. Pierwszym krokiem do zamocowania cokołu jest wybór zakrętu korowego, w którym zostanie wszczepiony układ mikroelektrod. Powierzchnia zakrętu musi być w przybliżeniu płaska, tak aby układ mikroelektrod leżał równo z nim po włożeniu.Na powierzchni kory mózgowej nie może być widocznych naczyń krwionośnych, do których ma być wprowadzony układ mikroelektrod. Następnie wybierz miejsce do zamocowania cokołu na górnej krawędzi kraniotomii w pobliżu nacięcia skóry. Pozostawić wystarczająco dużo luzu dla wiązki przewodów, aby układ mikroelektrod mógł dotrzeć do zakrętu docelowego.Użyj kostnych, aby przykręcić cokół do zewnętrznego stołu kości czaszki obok kraniotomii. Podczas całej procedury bardzo ważne jest, aby zawsze upewnić się, że matryca mikroelektrod niczego nie dotyka, ponieważ może to spowodować uszkodzenie lub uszkodzenie powierzchni kory nowej. Przytrzymaj wiązkę przewodów blisko układu mikroelektrod za pomocą pęsety z końcówkami pokrytymi plastikiem lub gumą.Ustawić układ mikroelektrod równolegle do powierzchni zakrętu docelowego. W tym celu zegnij wiązkę przewodów zgodnie z potrzebami. Jest to kluczowy krok.Wiązka przewodów jest nieco sztywna i nie dostosowuje się łatwo do życzeń chirurgów. Wymagana jest ostrożność i cierpliwość, aby uzyskać dobre wyrównanie układu mikroelektrod i powierzchni kory mózgowej. Paski tytanowe z kości psa mogą być używane do mocowania wiązki drutu do kości czaszki i kontrolowania jej kursu w kierunku zakrętu docelowego.Teraz ustaw uchwyt udaru pneumatycznego w przybliżonym ustawieniu z tylną częścią układu mikroelektrod. milimetrowe pneumatycznego uchwytu udaru zostaną później użyte do dokładniejszej regulacji. Zamocuj impaktor pneumatyczny w jego uchwycie.Sprawdź połączenia ze skrzynką kontrolną, a następnie włącz skrzynkę kontrolną. Teraz użyj milimetrowych, aby ustawić impaktor w ścisłej linii z tyłem układu mikroelektrod. Następnie za pomocą impaktora przyklej się do tylnej części układu mikroelektrod i wepchnij go w powierzchnię kory mózgowej.Sprawdź, czy układ mikroelektrod jest zlicowany z powierzchnią kory mózgowej. Opcjonalnie umieść podtwardówkową elektrokorową frakcję na odsłoniętej powierzchni kory mózgowej. Zabezpiecz go, przyszywając go do opony twardej.Układ mikroelektrod będzie pokryty klasą ECOG. Umieść oponę twardą na odsłoniętej powierzchni kory mózgowej i zszyj ją. Zmień położenie płata kostnego.Zabezpiecz go tytanowymi paskami z kości psa. Upewnij się, że wiązka przewodów układu mikroelektrod oraz ECOG nie zostaną zgniecione między krawędziami kości. Zmień położenie i zszyj płat skóry.Zamknij nacięcie skóry wokół szyi cokołu. Alternatywnie, cokół może wychodzić ze skóry głowy przez osobne nacięcie kłute wykonane w płatku skóry. Użyliśmy utrwalonych formaldehydem ludzkich zwłok, aby umożliwić chirurgom przećwiczenie procedury chirurgicznej polegającej na wszczepieniu układu mikroelektrod do ludzkiej kory nowej mózgu.Do zalet należy środowisko przypominające salę operacyjną i realistyczna anatomia człowieka, a także możliwość przećwiczenia kluczowych etapów procedury, w tym manipulacji samym układem mikroelektrod i użycia impaktora. Oczywistymi wadami korzystania ze zwłok jest brak krążenia krwi i płynu mózgowo-rdzeniowego oraz brak impulsów mózgowych spowodowanych oddychaniem i biciem serca. Podsumowując, praktyka implantacji mikroelektrod na zwłokach utrwalonych formaldehydem jest wystarczająca do szkolenia neurochirurgów.Zwłoki utrwalone formaldehydem są łatwo dostępne i stosunkowo niedrogie. Taka procedura omija kwestie etyczne i związane z kosztami szkolenia chirurgów z naczelnymi innymi niż ludzie.

surgical-training-for-implantation-neocortical-microelectrode-arrays

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Przedstawiamy przydatne informacje dla chirurgów uczących się procesu implantacji chronicznych elektrod do rejestracji sygnałów neuronalnych. Opisano techniki stosowane dla systemów elektrod penetrujących oraz powierzchniowych w modelu gryzoni.

Chirurgiczna implantacja chronicznych elektrod neuronowych do rejestracji aktywności pojedynczych jednostek i sygnałów elektrokortykograficznych

Film demonstruje procedurę wszczepienia bezprzewodowej dwukierunkowej wielokanałowej elektrody do mózgu szczura w celu nagrywania i stymulowania wielokanałowych sieci neuronowych.

Wszczepienie bezprzewodowego dwukierunkowego systemu mikroelektrod do mózgu szczura

Ten film demonstruje technikę wszczepiania zespołu elektrod do mózgu myszy. Zespół zawiera elektrody bipolarne do rejestrowania aktywności z hipokampa i elektrodę odniesienia do uzyskiwania podstawowej aktywności z móżdżku. Znieczuloną mysz umieszcza się na stereotaktycznej ramie, a zespół elektrod wszczepia się w docelowy obszar mózgu. Następnie zwierzę może dojść do siebie przed wykonaniem zapisu elektrofizjologicznego.

Wszczepienie zespołu elektrod do mózgu myszy w celu zapisu elektrofizjologicznego

Nauka unikania shuttle-boxów jest dobrze ugruntowana w neuronauce behawioralnej. Protokół ten opisuje, w jaki sposób uczenie się w pudełku wahadłowym u gryzoni można połączyć z specyficzną dla miejsca elektryczną mikrostymulacją wewnątrzkorową (ICMS) i jednoczesnymi przewlekłymi zapisami in vivo jako narzędzie do badania wielu aspektów uczenia się i percepcji.

Połączony trening w skrzynce wahadłowej z rejestracją i stymulacją kory elektrofizjologicznej jako narzędziem do badania percepcji i uczenia się

Opracowaliśmy całokorową matrycę elektrokortykograficzną dla marmozety pospolitej, która nieprzerwanie pokrywa prawie całą boczną powierzchnię kory, od bieguna potylicznego do bieguna skroniowego i czołowego. Protokół ten opisuje przewlekłą procedurę implantacji matrycy w przestrzeni zewnątrzoponowej mózgu marmozety.

Przewlekła implantacja całej korowej matrycy elektrokortykograficznej u marmozety zwyczajnej

Ta praca przedstawia protokół do przeprowadzenia stereotaktycznego, neurochirurgicznego wszczepienia matryc mikroelektrod u marmozety pospolitej. Metoda ta umożliwia zapisy elektrofizjologiczne u swobodnie zachowujących się zwierząt, ale może być łatwo dostosowana do każdej innej podobnej interwencji neurochirurgicznej u tego gatunku (np. kaniula do podawania leków lub elektrody do stymulacji mózgu).

Chirurgia stereotaktyczna do implantacji układów mikroelektrod w marmozecie zwyczajnej (Callithrix jacchus)

Ten raport opisuje metody generowania modelu padaczki skroniowej na podstawie elektrycznego rozpalenia transgenicznych myszy VGAT-Cre. Rozpalone myszy VGAT-Cre mogą być przydatne w określaniu, co powoduje padaczkę i w badaniach przesiewowych nowych terapii.

Przygotowanie i wszczepienie elektrod dla elektrycznie zapalających myszy VGAT-Cre w celu wygenerowania modelu padaczki skroniowej

Tutaj przedstawiamy lekki, opłacalny system implantacji sond dla przewlekłej elektrofizjologii u gryzoni, zoptymalizowany pod kątem łatwości użycia, odzyskiwania sondy, wszechstronności eksperymentalnej oraz zgodności z zachowaniem.

Implant DREAM: lekki, modułowy i opłacalny system implantów do przewlekłej elektrofizjologii u myszy zamocowanych na głowie i swobodnie zachowujących się

Protokół ten przedstawia skrzynkę behawioralną opartą na mikrokontrolerze do oceny hamowania przedimpulsowego (PPI) poprzez zbieranie danych o przyspieszeniu z czujnika znajdującego się pod skrzynką. Dane te oceniają deficyty bramkowania sensorycznego u społecznie izolowanych szczurów, z dodatkową metodą synchronizacji danych z aktywnością neuronalną w celu przyspieszenia badań neurofizjologicznych nad zaburzeniami zachowania.

Opracowanie pudełka behawioralnego do oceny hamowania prepulsu i aktywności neuronalnej w psychiatrycznych modelach zwierzęcych

Przedstawiamy tutaj ustrukturyzowany protokół treningu wprowadzania elektrod implantu ślimakowego, wykorzystujący nowatorski system symulacyjny, umożliwiający praktyczną praktykę na normalnych i deformowanych anatomiach ucha wewnętrznego.

Testowanie systemu treningowego wprowadzania elektrod implantu ślimakowego pod kątem optymalnego umiejscowienia matrycy elektrod w różnych anatomiach ucha wewnętrznego

Protokół ten opisuje dwufazową metodę chirurgiczną mającą na celu stworzenie dużego, ponownie zamykalnego, oszczędzającego dura okno czaszkowe u myszy. Technika ta umożliwia przewlekłe, wielomodalne zapisy elektrofizjologiczne z rozproszonych, głębokich sieci mózgowych, takich jak Sieć Trybu Domyślnego, przez kilka tygodni.

Protokół chirurgiczny dla dużego, zamykalnego okna czaszkowego umożliwiającego podłużne, wielomodalne rejestrowanie elektrofizjologii sieci domyślnej myszy

Poznaj metodę szkolenia neurochirurgów w implantacji mikroelektrod do kory nowej przy użyciu utrwalonych zwłok ludzkich. To podejście zapewnia realistyczne warunki operacyjne i poprawia precyzję zabiegów.

Szkolenie chirurgiczne w zakresie implantacji układów mikroelektrod kory nowej przy użyciu modelu zwłok ludzkich utrwalonych formaldehydem (Wideo) | JoVE Journal

Szkolenie chirurgiczne w zakresie implantacji układów mikroelektrod kory nowej przy użyciu modelu zwłok ludzkich utrwalonych formaldehydem

Przeglądaj więcej filmów