Przygotowanie elektrod stymulujących nerwy obwodowe do przewlekłej implantacji u szczurów

Stymulacja nerwów obwodowych jest coraz częściej badana jako metoda leczenia różnych chorób, w tym chorób zapalnych i zaburzeń nerwowych. Budowa przewlekle wszczepialnych elektrod mankietowych nerwów obwodowych dla małych zwierząt laboratoryjnych może być czasochłonna i kosztowna. Protokół ten opisuje proste, tanie podejście do konstruowania przewlekle wszczepialnych elektrod stymulujących nerwy obwodowe do stosowania u szczurów.

Metoda ta wymaga bardzo niewielu i łatwo dostępnych materiałów i materiałów eksploatacyjnych oraz zmniejszonej liczby niebezpiecznych lub technicznie wymaganych kroków w porównaniu z podobnymi technikami, co zmniejsza zarówno koszt urządzenia, jak i czas potrzebny na przeszkolenie personelu i montaż urządzenia. Technika ta została zaprojektowana, aby umożliwić badania przedkliniczne, które testują skuteczność przewlekłej stymulacji nerwów Vegas podczas rekonwalescencji po udarze lub innych rodzajach dysfunkcji metra. Zacznij od przygotowania rurki mankietu.

Użyj żyletki, aby przeciąć 2.5-milimetrowy kawałek polimerowej rurki. Następnie włóż spinacz do papieru lub końcówki na siłę przez rurkę i przesuń się wzdłuż przez ściankę rurki po jednej stronie mankietu. Wyjmij kleszcze z rurki i włóż dużą igłę do szycia przez linię środkową mankietu.

Umieść igłę w płycie piankowej, aby przypiąć mankiet na miejscu podczas pozostałych etapów montażu. Aby umieścić szew zabezpieczający zamknięcie mankietu podczas implantacji, włóż małą igłę do szycia przez ścianę mankietu na linii środkowej, mniej więcej wskaż pięć milimetrów od górnej szczeliny po jednej stronie. Następnie włóż dwa centymetry szewu z sześcioma zerami przez oczko igły i przeciągnij igłę przez ściankę rurki, aby wkręcić szew do mankietu.

Przebij drugi otwór w ściance rurki mniej więcej pięć milimetrów poniżej pierwszego otworu wzdłuż linii środkowej mankietu. Wprowadzić szew przez oczko igły i przeciągnąć igłę przez ściankę rurki. Nałóż niewielką ilość kleju utwardzanego promieniami UV na krótki koniec szwu wychodzący z dolnego otworu i pociągnij dłuższy koniec szwu, aż dolny ogon będzie prawie równo z zewnętrzną ścianą rurki.

Następnie utwardź klej za pomocą różdżki UV. Powtórz ten proces, aby umieścić kolejny szew po przeciwnej stronie mankietu. Następnie umieść przewody Platinum Iridium.

Użyj małej igły do szycia, aby zrobić cztery otwory w ścianie mankietu. Następnie ponownie włóż igłę do szycia, tym razem pracując od zewnątrz do wewnątrz przez pierwszy otwór ołowiany. Włóż około pięciu centymetrów 7.5-centymetrowego drutu platynowo-irydowego przez oczko igły i przeciągnij igłę przez rurkę, aby przewlec przewód przez ściankę mankietu.

Wyreguluj drut tak, aby około 4.5 centymetra wystawało na zewnątrz mankietu. Włóż igłę ponownie przez pierwszy otwór ołowiany, a następnie przez drugi otwór ołowiany. Włóż punkt pięciu centymetrów krótszego końca drutu przez oczko igły i przeciągnij igłę przez rurkę, aby przewlec drut przez ścianki mankietu.

Powtórz proces, aby przewlec drut przez trzeci i czwarty otwór ołowiany. Za pomocą zapalniczki butanowej ostrożnie usuń izolację z pięciu do sześciu milimetrów przewodów wystających z drugiego i czwartego otworu ołowianego Następnie delikatnie pociągnij za koniec drutu rozciągającego się od pierwszego otworu, aż nieizolowana część drutu zrówna się z otworem. Powtórz to z drugim przewodem, aby wyrównać nieizolowany koniec drutu przewleczonego przez trzeci i czwarty otwór oprowadzeniowy.

Nałóż niewielką ilość kleju utwardzanego promieniami UV na druciane pętle po zewnętrznej stronie mankietu w pierwszym i trzecim otworze ołowianym. Następnie użyj różdżki UV, aby utwardzić klej i zabezpieczyć przewody na miejscu. Użyj małej końcówki pipety, aby docisnąć nieizolowane przewody do wewnętrznej ścianki mankietu.

Pociągnij milimetrowe końcówki drutu płasko do zewnętrznej powierzchni mankietu, uważając, aby ich nie zwarć. Następnie nałóż niewielką ilość kleju UV, aby pokryć tylko dwa ogonki i utwardzić je. Wyjmij dużą igłę z zespołem mankietu z płyty piankowej.

Przełóż trzycentymetrowy szew z sześcioma zerami przez oczko igły i przeciągnij igłę przez rurkę, aby przewlec szew przez dolną część mankietu w punkcie środkowym. Włóż małą igłę do szycia przez ten sam otwór w linii środkowej, pracując od wewnątrz na zewnątrz, aby uniknąć deformacji, rurki i przewodów. Następnie włóż zewnętrzny ogon szwu przez oczko igły i przeciągnij igłę przez ściankę mankietu, aby utworzyć pętlę szwu wokół krawędzi mankietu.

Utwórz drugą pętlę wokół przeciwległego końca mankietu, wiążąc końce szwu i pół węzła po zewnętrznej stronie mankietu. Trzymając węzeł płasko przy rurce, nałóż niewielką ilość kleju UV na pół węzła i utwardź go. Ostrożnie odetnij końce nici do szwu jak najbliżej węzła.

Następnie użyj zapalniczki butanowej, aby usunąć izolację z około trzech milimetrów na końcu każdego z przewodów Platinum Iridium. stronę miseczki złotego pinu do nieizolowanego końca każdego przewodu. Przed przystąpieniem do implantacji przetestuj impedancję zmontowanego urządzenia, aby sprawdzić, czy zmontowany mankiet ma impedancję mniejszą niż dwa kiloomy przy jednym kilohercu.

Po złożeniu nasadki na głowę i wszczepieniu elektrod mankietu zgodnie ze wskazówkami manuskryptu, stymuluj nerw błędny, gdy szczur nie śpi. Podłącz szczura do generatora bodźców za pomocą wszczepionej nasadki na głowę i dostosuj ustawienia stymulacji. W przypadku indukowanej przez VNS reorganizacji mapy kory ruchowej należy dostarczyć pojedynczy ciąg 15 impulsów dwufazowych, każdy o szerokości 100 mikrosekund i amplitudzie 800 mikroamperów przy częstotliwości 30 herców.

Ciąg stymulacji jest dostarczany natychmiast po wykryciu każdego udanego naciśnięcia dźwigni podczas 10-30-minutowych sesji treningowych. Użyj oscyloskopu, aby monitorować pomyślne dostarczenie stymulacji prądu. Protokół ten był stosowany do przewlekłego wszczepiania elektrod mankietu nerwu błędnego i czapek na głowę u szczurów.

Podczas implantacji przeprowadzono walidację funkcjonalną wszystkich mankietów poprzez testowanie pod kątem wywołanego przez VNS spadku nasycenia krwi tlenem. Aby wywołać tę reakcję, 10-sekundowy ciąg impulsów 30 herców, każdy o szerokości 100 mikrosekund, o amplitudzie 800 mikroamperów został dostarczony przez przewody mankietowe. W przypadku wszystkich mankietów zaobserwowaliśmy zaprzestanie oddychania wywołane przez VNS na czas 10-sekundowej stymulacji, któremu towarzyszył spadek nasycenia krwi tlenem o co najmniej 5%, potwierdzający funkcję mankietu i prawidłową implantację.

Aby przetestować długoterminową funkcjonalność urządzeń, szczury znieczulono sześć tygodni po implantacji, a następnie ponownie zastosowano VNS. W przypadku siedmiu z dziewięciu urządzeń wielkość stymulacji wywołała zmianę nasycenia krwi tlenem, nie różniła się od tej obserwowanej przy początkowej implantacji, co sugeruje kontynuację doskonałej wydajności. Pozostałe dwa urządzenia, zwiększając amplitudę stymulacji do 1,6 miliampera, były wystarczające, aby wywołać niezawodne zmniejszenie nasycenia krwi tlenem o co najmniej 5%, co sugeruje, że urządzenia te nadal działały.

Jednak zmiany impedancji, uszkodzenia nerwów lub orientacji mankietu mogły spowodować zmniejszenie wydajności. Aby dalej testować długoterminową funkcjonalność chronicznie wszczepianych urządzeń, druga grupa szczurów została przeszkolona w zakresie uproszczonej wersji zadania polegającego na umiejętnym dosięganiu za dźwignię. Szczury musiały sięgać dwóch centymetrów na zewnątrz kabiny treningowej, aby całkowicie wcisnąć dźwignię, a następnie zwolnić ją w ciągu dwóch sekund.

Zgodnie z wcześniejszymi badaniami wykazującymi, że stymulacja nerwu błędnego napędza ekspansję reprezentacji mapy motorycznej istotnych dla danego zadania, szczury leczone VNS wykazywały znacznie większe reprezentacje bliższych kończyn przednich niż szczury leczone Sham. Protokół ten można łatwo dostosować do eksperymentów z przewlekłą stymulacją u innych gatunków laboratoryjnych lub w innych miejscach nerwów obwodowych, w tym nerwów kulszowych lub krzyżowych. Na przykład.