O implante coclear (IC) permitem ouvir pela estimulação elétrica direta do nervo auditivo. No entanto, a má frequência e intensidade resolução limita a qualidade de ouvir com CIs. Aqui descrevemos estimulação optogenética do nervo auditivo em ratos como uma estratégia alternativa para a investigação auditiva e desenvolvimento de futuros ICs.
É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.
Artigo de método
A estimulação optogenética do nervo auditivo
Neste artigo
Resumo
Resumo
Estimulação elétrica direta de neurônios do gânglio espiral (SGNs) por implantes cocleares (IC) permite a compreensão da fala aberta na maioria dos surdos implantados 1 e 6. No entanto, o som de codificação com CIs atuais tem baixa freqüência e resolução de intensidade devido a ampla propagação atual de cada contato do eletrodo de ativar um grande número de SGNs ao longo do eixo tonotópico da cóclea 7 a 9. Estimulação óptica é proposto como uma alternativa à estimulação elétrica que promete espacialmente mais confinado a ativação de SGNs e, portanto, a resolução de frequência mais elevada de codificação. Nos últimos anos, a iluminação infravermelha directa da cóclea foi utilizado para evocar respostas do nervo auditivo 10. No entanto, exige energias mais elevadas do que a estimulação elétrica 10,11 e incerteza quanto ao mecanismo subjacente 12. Aqui nós descrevemos um método baseado na optogenética para estimular SGNscom luz azul de baixa intensidade, utilizando camundongos transgênicos com expressão neuronal de channelrodopsina 2 (ChR2) 13 ou expressão mediada pelo vírus da captura ChR2 variante 14. Foram utilizados micro-díodos emissores de luz (μLEDs) e lasers de fibra acoplado para estimular ChR2 expressam SGNs através de uma pequena abertura artificial (cocleostomias) ou da janela redonda. Analisamos as respostas por gravações couro cabeludo dos potenciais evocados de luz (optogenetic auditivo de tronco cerebral de resposta: oABR) ou por gravações microeletrodos da via auditiva e os comparou com estimulação acústica e elétrica.
Introdução
Segundo a Organização Mundial de Saúde, 360 milhões de pessoas no mundo sofrem de perda auditiva. Em indivíduos surdos, estimulação elétrica direta de SGNs por CIs permitir a compreensão da fala aberta na maioria deles 1,2,4,5. Apesar de CIs foram implantados em mais de 200.000 pessoas, sendo portanto o neuroprosthesis maior sucesso, codificação de som impulsionado pelos atuais implantes cocleares é limitado. IC são baseados na estimulação eléctrica através de um certo número de eléctrodos, em que cada um de uma região activa tonotópico do nervo auditivo, saltando, assim, o órgão de Corti disfuncional sensorial da cóclea. Ouvintes com audição normal podem ....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Protocolo
Todos os experimentos apresentados neste trabalho foram realizados com os padrões éticos definidos pela lei alemã de proteção dos animais experimentais. O conselho da Universidade de Goettingen para bem-estar animal e do animal escritório de assistência social do estado da Baixa Saxônia aprovou os experimentos.
1 Preparação de μLED-estimulador
- Para μLEDs, primeiro prepare o estimulador μLED. Use LEDs azuis com 200 por 200 mM superfície ativa (μLED, ver Tabela Materiais).
- Fios solda na μLED. Em seguida, encapsular o μLED e as conexões usando cola epóxi. Deixe o dispositivo durante a noite para permitir a cura epóxi.
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Resultados
Um cocleostomias ideal é crítica e aumenta a probabilidade de uma experiência de sucesso. Isto significa que a janela é regular, pequena, e não há prejuízo das estruturas internas da cóclea. Por exemplo, sangramento indica lesão da estria vascular. Um bom exemplo é apresentado na Figura 1B.
Usando ratinhos transgénicos ChR2, ChR2 é expresso nas SGNs dentro da cóclea (Figura 1C). Iluminação azul claro, seja por μLED ou laser, provoca grande o.......
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Discussão
As experiências descritas demonstram a estimulação optogenetic dos SGNs, e pode, em princípio, também ser utilizado para estimular as células ciliadas internas e / ou externas, desde que a expressão de opsinas. Esses experimentos exigem muita paciência e carinho. Como mencionado antes, as etapas mais críticas são uma boa cocleostomias / janela redonda de inserção, bem como uma posição adequada e orientação da fonte de luz.
Há limitações com estimulação optogenética ao usar ChR2. No nosso cas.......
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Divulgações
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Agradecimentos
Este trabalho foi financiado pelo Ministério Federal Alemão de Educação e Pesquisa (Bernstein Foco para Neurotechnology conceder 01GQ0810, a T. Moser, e MED-EL Alemanha); Fundação Alemã de Pesquisa, através do Centro de Microscopia nanoescala e Fisiologia Molecular do Cérebro (fzt 103, T. Moser) e através do SFB889, a N. Strenzke e T. Moser).
....Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Uretano | Sigma Aldrich | U2500-100G | Anestésico |
| Xilazina HCl | RXV | Sedativo e analgésico | |
| Buprenorfina | Reckitt Benckiser | Analgésico | |
| Dumont #5 Pinças | Fine Science Tools | 11251-10 | É usado para segurar tecidos duros, por exemplo, ossos ou materiais. Nunca os use para segurar tecido macio e delicado |
| Dumont #5 - Fórceps Fino | Ferramentas de Ciência Fina | 11254-20 | Apenas para ser usado para segurar tecidos |
| moles Tesouras Finas - Ferramentas de | Ciência Fina | 14060-09 | Para abrir a pele e ajudar na dissecção muscular |
| Lempert Rongeurs | Ferramentas de Ciência Fina | 16004-16 | Eles são muito úteis para remover facilmente o osso do laser bulla |
| 473 nm | Changchun New Industries | MLL-III473 | 100 mW estado sólido 473 nm laser |
| driver | Changchun New Industries | DPSSL MLL 100 mW | TTL operado driver a laser |
| 250 µ m fibra óptica | Qualquer comercial; por exemplo, Thorlabs | M42L05 | |
| Modulador acústico-óptico | Crystal Technology, Inc. | PCAOM VIS | Controle a quantidade de luz acoplada à fibra do controlador de laser |
| para modulador acústico-óptico | Crystal Technology, Inc. | 160T1-8SAR-24-0.8 | Controle o modulador acústico-óptico |
| Solo2 medidor de potência e energia do laser | Gentec-EO | Usado para medir a intensidade da luz do LED e do laser acoplado à fibra | |
| Azul e micro; LED | Cree | C470UT200 | É necessário construir vários μ Dispositivos LED porque são facilmente danificados ou o isolamento não é bom o suficiente |
| Sistema TDT | Tucker-Davis Technologies | RZ6-A-P1 | Pode ser usado em qualquer sistema para geração de estímulos e aquisição |
| de dados Sonda de silício de 16 canais de haste única | Neuronexus | a1x16-5mm-100-177-CM16LP | Estes são dispositivos frágeis, devem ser manuseados com cuidado e limpos após o uso |
| Instrumentos de Precisão Mundial | Omnidrill | 503598 | Realizar craniotomia para gravações de IC e implantação de parafuso de referência |
| Micro Broca de Aço Micro Drill Burrs | qualquer comercial; e.g. Fine Science Tools | 19007-07 | |
| Parafuso ósseo auto-roscante | qualquer comercial; e.g. Ferramentas de Fine Science | 19010-10 | |
| Micromanipulador | de parafuso de referênciaqualquer comercial; e.g. Luigs+NeumannInVivo Unit Junior 4 eixos | Posicionamento da sonda de gravação |
Referências
- Rubinstein, J. T. Paediatric cochlear implantation: prosthetic hearing and language development. Lancet. 360 (9331), 483-485 (2002).
- Middlebrooks, J. C., Bierer, J. A., Snyder, R. L. Cochlear implants: the view from the brain. Current opinion in neurobiology. ....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Reimpressões e permissões
