Przewlekła implantacja całej korowej matrycy elektrokortykograficznej u marmozety zwyczajnej
1 lutego 2019
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.
Protokół ten demonstruje wszczepienie matrycy elektrokortykograficznej do kory naczelnego innego niż człowiek. Rzucenie światła na przetwarzanie informacji na dużą skalę w neuronauce o zmianie naczelnych. Główną zaletą tej techniki jest to, że daje ona możliwość monitorowania aktywności kory mózgowej na dużą skalę z wysoką rozdzielczością przestrzenną czasową.
Zacznij od wykonania czterocentymetrowego nacięcia skóry przez linię środkową skóry głowy. Użyj kiretu, aby odłączyć mięsień skroniowy od czaszki, aż cały obszar chirurgiczny zostanie odsłonięty. I usuń wszelkie tkanki z powierzchni czaszki.
W razie potrzeby całkowicie zatamuj krwawienie za pomocą hemostazy uciskowej lub wosku kostnego. Owiń brzeg skóry i mięśni zwilżoną gazą. I umieść przednią krawędź matrycy na krawędzi przedniego bieguna.
Za pomocą ołówka zaznacz obszar planowanej kraniotomii, szczeliny i otwory na czaszce. I umieść mikroskop sekcyjny nad obszarem operacyjnym. Wywierć kraniotomię wzdłuż znaku pierwszego.
Podczas wiercenia przedmuchuj powietrze na krawędź tnącą, aby zachować dobrą widoczność dla chirurga, przecinając kość dookoła znaku drugiego, ponieważ kawałek kości będzie nadal przymocowany do opony twardej pośrodku. Powoli i ostrożnie podnieś kawałek z jednej krawędzi. I oderwij oponę twardą szpatułką.
Usuń końcówki kości z kawałka kości i trzymaj kość owiniętą w zwilżoną gazę, aż wróci do czaszki pod koniec zabiegu. Wywierć znaki trzy i cztery, aby umożliwić wprowadzenie elektrod odpowiednio do obszaru oczodołu, czołowego i potylicznego. Wywierć szczeliny w znaku piątym, aby umożliwić potwierdzenie, czy tablica jest prawidłowo włożona.
Opona twarda zostanie teraz odsłonięta. Umyj obszar solą fizjologiczną i w razie potrzeby zatamuj krwawienie hemostazą ciśnieniową i gąbką żelatynową. W razie potrzeby oczyść krawędź otwartej kraniotomii i zaznacz sześć szczelin, w których zostaną umieszczone elektrody referencyjne.
Wkładając szpatułkę pod czaszkę, aby chronić oponę twardą, użyj o długości jednego milimetra, aby wywiercić otwory na w czterech punktach wokół każdego trzpienia łącznika. I zainstaluj daszkowe jako kotwy, aby przymocować łącznik do czaszki. Następnie, używając kleszczyków płaskich do przytrzymania matrycy, włóż matrycę elektrokardiograficzną do przestrzeni zewnątrzoponowej.
Umieść elektrody referencyjne w przestrzeni zewnątrzoponowej. Następnie nałóż akryl dentystyczny na odniesienie. Umieść elektrody uziemiające na powierzchni czaszki.
Następnie nałóż akryl dentystyczny na elektrodę uziemiającą. Umieść kawałek kości z powrotem na miejscu i nałóż akryl dentystyczny na, aby przymocować łącznik i słupek głowy do czaszki. Następnie użyj nylonowego szwu 6 O, aby zamknąć skórę na czole i z tyłu końca.
I użyj zamknięć skóry, aby przymocować skórę do boków złącza. W tym miejscu przedstawiono przykłady słuchowych potencjałów wywołanych z wielu obszarów słuchowych u obudzonej marmozety. Podczas ekspozycji na losowo wybrane czyste tony o 20 rodzajach częstotliwości, można zaobserwować różne kształty fal z niższych i wyższych obszarów słuchowych, co wskazuje, że rozdzielczość przestrzenna matrycy elektrokardiograficznej może uchwycić różne przetwarzanie informacji w różnych obszarach kory mózgowej.
Opcja może być wirusowo transdukowana w mózgu marmozety, ponieważ implantacja elektryczna umożliwia długotrwałą przewlekłą stymulację foto i jednoczesne monitorowanie odpowiedzi korowych.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia protokół implantacji macierzy elektrokortykograficznej obejmującej całą korę mózgową u marmosety zwyczajnej. Ta chroniczna implantacja umożliwia ciągłe monitorowanie aktywności kory w różnych obszarach, dostarczając wiedzy na temat wielkoskalowego przetwarzania informacji w neuronauce naczelnych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- neuronauka
- elektrofizjologia
- neurotechnologia
Wstęp
- W badaniu wykorzystano model naczelnych niebędących ludźmi – marmosetę zwyczajną.
- Matryca elektrokortykograficzna pokrywa niemal całą powierzchnię boczną kory.
- Metoda ta umożliwia monitorowanie kory z wysoką rozdzielczością przestrzenną i czasową.
- Implantacja w różnych obszarach mózgu pozwala na funkcjonalną ocenę przetwarzania słuchowego.
Cel badania
- Opracowanie protokołu chronicznej implantacji macierzy elektrokortykograficznej.
- Umożliwienie ciągłego monitorowania aktywności kory mózgowej u marmosety.
- Zdobycie wiedzy na temat przetwarzania informacji w różnych obszarach kory.
Zastosowane metody
- Główną wykorzystaną platformą jest implantowany układ elektrokortykograficzny.
- Model biologiczny obejmuje marmoszetę zwyczajną, z koncentracją na obszarach słuchowych.
- Kroki obejmują nacięcie skóry, kraniotomię oraz precyzyjne umieszczenie elektrod.
- W trakcie całej procedury stosuje się przemywanie solą fizjologiczną oraz hemostazę uciskową.
- Technika ta umożliwia długoterminowy monitoring oraz fotostymulację odpowiedzi korowych.
Główne wyniki
- Podczas ekspozycji na dźwięk zarejestrowano różne formy fal z wielu obszarów słuchowych.
- Matryca elektrokortykograficzna skutecznie uchwyciła przestrzennie odrębne procesy w korze mózgowej.
- Metoda ta ma potencjał, aby umożliwić przewlekłą fotostymulację przy jednoczesnym monitorowaniu odpowiedzi.
- Zaobserwowano nowe informacje na temat przetwarzania słuchowego i pobudliwości kory.
Wnioski
- Badanie przedstawia metodę przewlekłej implantacji macierzy elektrokortykoograficznej.
- Technika ta umożliwia kompleksową ocenę mechanizmów neuronalnych i plastyczności.
- Przyczynia się ona do zrozumienia aktywności kory związanej z przetwarzaniem słuchowym oraz potencjalnych zastosowań w neurotechnologii.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Niniejszy protokół umożliwia wysokorozdzielcze, pełnokorowe monitorowanie elektrofizjologiczne w translacyjnym modelu naczelnych, co wspiera walidację celu oraz ograniczanie ryzyka mechanistycznego w procesie odkrywania leków w neuronauce. Dzięki rejestracji wielkoskalowej dynamiki kory z milimetrową rozdzielczością przestrzenną i submilisekundową rozdzielczością czasową, metoda ta zapewnia pewność prognostyczną w ocenie wpływu związków na funkcje obwodów neuronalnych. Podejście to łączy etapy odkrywania i badań przedklinicznych, oferując system istotny z punktu widzenia jednostki chorobowej do oceny zaangażowania kory oraz biomarkerów na poziomie sieci.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesna faza odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych poprzez bezpośredni pomiar aktywności sieci korowej w obrębie kompleksów czołowych, ciemieniowych i skroniowych.
- Wartość operacyjna: Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez walidację oddziaływania na cel w mózgu lissencefalicznym o organizacji homologicznej do ludzkiej.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Przygotowuje zwalidowane układy korowe do późniejszej standaryzacji testów poprzez ustanowienie stabilnych, chronicznych odczytów elektrofizjologicznych.
- Wartość operacyjna: Ułatwia powtarzalność i skalowalność testów dzięki fiksacji macierzy nadtwardówkowej i długoterminowej stabilności sygnału.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Zapewnia dopasowanie systemu istotne dla badania chorób, umożliwiając monitorowanie potencjałów wywołanych słuchowo oraz przetwarzania informacji w korze mózgowej.
- Wartość operacyjna: Zapewnia ciągłość translacyjną od etapu odkryć po chroniczną implantację, wspierając podłużną ocenę plastyczności neuronalnej i odpowiedzi na leki.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum procesów odkrywczych, umożliwiając weryfikację hipotez we wczesnych etapach badań biologicznych, przygotowanie testów do screeningu oraz ilościową analitykę neurofizjologiczną w celu oceny zaangażowania celu.
- Biologia odkrywcza: Wspiera wyjaśnianie szlaków i ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez mapowanie potencjałów pola elektrycznego w całej korze mózgowej.
- Przesiewanie: Zapewnia gotowość testową dzięki chronicznej implantacji i stabilnym pomiarom linii bazowej w obszarach kory.
- Analityka: Generuje ilościowe pomiary zmiennych zależnych, takich jak amplitudy i latencje potencjałów wywołanych, w celu porównania między różnymi warunkami.
- Badania translacyjne: Zapewnia ciągłość przedkliniczną poprzez modelowanie organizacji kory podobnej do ludzkiej i umożliwienie paradygmatów chronicznej stymulacji.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Pozycjonuje macierz jako platformę wielokrotnego użytku do powtarzalnych sesji, co zmniejsza zmienność między osobnikami i zwiększa przepustowość.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Pewność prognostyczna w walidacji celu dzięki monitorowaniu kory o wysokiej rozdzielczości czasowo-przestrzennej.
- Wartość operacyjna: Standaryzacja i powtarzalność dzięki utrwaleniu znadtwardówkowemu i spójnej procedurze chirurgicznej.
- Wartość strategiczna: Usprawnienie decyzji go/no-go poprzez zmniejszenie niejednoznaczności mechanistycznej w zakresie efektów leków w korze mózgowej.
- Wpływ na portfolio: Priorytetyzacja skorygowana o ryzyko dzięki obiektywnym biomarkerom aktywności neuronalnej.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy specjalistycznej z zakresu neurochirurgii, elektrofizjologii oraz pracy z naczelnymi.
- Zależne od narzędzi mikrochirurgicznych, wierteł, szwów oraz klejów biokompatybilnych, takich jak akryl dentystyczny.
- Wymaga standaryzacji międzyzespołowej w zakresie protokołów rozmieszczania elektrod, referencji i uziemiania.
- Uwzględnia kwestie adaptacji do różnych celów korowych i paradygmatów stymulacji.
- Ograniczone przez inwazyjność chirurgiczną oraz konieczność zarządzania pooperacyjną reakcją tkanek w przypadku stosowania przewlekłego.
