Mapeamento Cerebral Usando um Arranjo de Eletrodos de Grafeno

Summary

Apresentamos um procedimento de mapeamento cerebral baseado em arranjo de grafeno para reduzir a invasividade e melhorar a resolução espaço-temporal. Eletrodos de superfície baseados em arranjo de grafeno exibem biocompatibilidade de longo prazo, flexibilidade mecânica e adequação para mapeamento cerebral em um cérebro complicado. Este protocolo permite a construção simultânea e sequencial de múltiplas formas de mapas sensoriais.

Abstract

Os mapas corticais representam a organização espacial das respostas neurais dependentes da localização a estímulos sensório-motores no córtex cerebral, permitindo a predição de comportamentos fisiologicamente relevantes. Vários métodos, como eletrodos penetrantes, eletroencefalografia, tomografia por emissão de pósitrons, magnetoencefalografia e ressonância magnética funcional, têm sido utilizados para a obtenção de mapas corticais. No entanto, esses métodos são limitados por baixa resolução espaço-temporal, baixa relação sinal-ruído (SNR), altos custos e não biocompatibilidade ou causam danos físicos ao cérebro. Este estudo propõe um método de mapeamento somatossensorial baseado em arranjo de grafeno como uma característica da eletrocorticografia que oferece biocompatibilidade superior, alta resolução espaço-temporal, SNR desejável e dano tecidual minimizado, superando as desvantagens dos métodos anteriores. Este estudo demonstrou a viabilidade de um arranjo de eletrodos de grafeno para mapeamento somatossensorial em ratos. O protocolo apresentado pode ser aplicado não apenas ao córtex somatossensorial, mas também a outros córtices, como o córtex auditivo, visual e motor, fornecendo tecnologia avançada para implementação clínica.

Introduction

Um mapa cortical é um conjunto de manchas locais que representam propriedades de resposta a estímulos sensório-motores no córtex cerebral. Eles são uma formação espacial de redes neurais e permitem a previsão para percepção e cognição. Portanto, mapas corticais são úteis na avaliação de respostas neurais a estímulos externos e no processamento de informações sensório-motoras1,2,3,4. Métodos invasivos e não invasivos estão disponíveis para mapeamento cortical. Um dos métodos invasivos mais comuns envolve o uso de eletrodos intracorticais (ou ....

Protocol

Todos os procedimentos de manejo de animais foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade Nacional de Incheon (INU-ANIM-2017-08).

1. Preparo do animal para a cirurgia

NOTA: Use Sprague Dawley Rat (8-10 semanas de idade) sem o viés sexual para este experimento.

1. Anestesiar o rato com 90 mg/kg de cetamina e 10 mg/kg de coquetel de xilazina por via intraperitoneal. Para manter a profundidade de anestesia desejada durante toda a cirurgia, fornecer um coquetel suplementar de 45 mg/kg de quetamina e 5 mg/kg de xilazina quando o rato mostrar sinais de de....

Results

Este protocolo descreve como uma matriz multicanal de grafeno é montada na superfície do cérebro. O mapa somatossensorial foi construído por meio da aquisição de respostas neurais a estímulos físicos e do cálculo da amplitude da resposta. A Figura 1 mostra o esquema desse experimento.

A Figura 2A apresenta as características estruturais de um arranjo de eletrodos de grafeno. Há furos do substrato entre os eletrodos. Esses orifícios aj.......

Discussion

O protocolo apresentado fornece um processo detalhado e passo a passo que explica como acessar e mapear as respostas somatossensoriais de ratos usando um arranjo de eletrodos de grafeno. Os dados adquiridos pelo protocolo são SEPs que fornecem informações somatossensoriais que estão sinapticamente ligadas a cada parte do corpo.

Vários aspectos desse protocolo devem ser considerados. Ao extrair o líquido cefalorraquidiano para prevenir o edema cerebral e atenuar a inflamação, é crucial para o e.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Seringa de 1mL	KOREAVACCINE CORPORATION		injetando o medicamento para anestesia
Seringa de 3mL	KOREAVACCINE CORPORATION		injetando o medicamento para anestesia
Bone rongeur	Fine Science Tools	16220-14	remova o conector do crânio
	Gbrain		Conecte o eletrodo de grafeno à broca de cabeceira
	A ferramenta		moe as
brocas		osstem	moer o crânio
Graefe íris fórceps ligeiramente curvado serrilhado	vubu	vudu-02-73010	remova o tecido do crânio ou segure o conjunto de
multieletrodos de grafeno	Gbrain		registra sinais do neurônio
isoflurano	Hana Pharm Corporation		sacrifica o assunto
cetamina	yuhan corporation		usado para anestesia
lidocaína(2%)	Daihan pharmaceutical		anestésico local
Matlab R2021b	Mathworks		Software de análise de
dados mosquito hemostatos	Fine Science Tools	91309-12	prendem a
pomada	Alcon		evita que o olho seque
povidona	Green Pharmaceutical corporation		desinfeta a área de incisão
RHS 32ch Stim/Record headstage	intan technologies	M4032	conecta o conector ao cabo de interface e contém intan RHS stim/chip amplificador
RHS 6 pés (1,8 m) Cabo de interface Stim SPI	intan technologies	M3206	conecta eletrodo de grafeno ao
headstage RHS Stim/Software controlador de gravação	intan technologies		Software de aquisição de dados
RHS controlador de estimulação/gravação	intan technologies	M4200
solução salina	JW Bisturi farmacêutico
	Hammacher	HSB 805-03
instrumento estereotáxico	estoelting prender		o assunto
estéril Agulha	hipodérmicaKOREAVACCINE CORPORATION		remova a dura-máter
Steven Iris Tissue Forceps	KASCO	50-2026	dura-máter
no.11	FEATHER		inscise os
sicssors cirúrgicos	Fine Science Tools	14090-09	inscise o couro cabeludo e remova a estimulação do
bigode	vara
xilazina	Bayer Coréia		usada para anestesia