Методическая статья

Грызун поведенческое тестирование оценить функциональные дефициты, вызванные микроэлектродные имплантации в моторной коры крыса

DOI:

10.3791/57829

⸱

18 августа 2018 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Advanced Platform Technology Center, Rehabilitation Research and Development, Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center, 2Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы показали, что микроэлектродные имплантации в моторной коры крыс вызывает немедленное и прочное моторного дефицита. Наброски здесь предложены методы, хирургия имплантации микроэлектродные и три грызунов поведенческих задач для выяснения возможных изменений в штраф или грубой моторной функции имплантации вызвало повреждение моторной коры.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Медицинские приборы, имплантированных в мозг провести огромный потенциал. В рамках системы мозга машина интерфейс (BMI) intracortical микроэлектродов продемонстрировать способность записать потенциалы действия отдельных лиц или небольших групп нейронов. Такие записанные сигналы были использованы успешно разрешить пациентам интерфейс с или управлять компьютерами, Роботизированная конечностей и их собственных конечностей. Однако предыдущие исследования на животных показали, что микроэлектродные имплантации в мозге не только повреждений окружающих тканей, но также может привести к функциональным дефицита. Здесь мы обсуждаем ряд поведенческих тестов для количественной оценки потенциальных моторных дефектов после имплантации intracortical микроэлектродов на моторной коры крысы. Методы для открытого поля сетки, лестница пересечения и сцепление прочность тестирования предоставляют ценную информацию о возможных осложнений в результате имплантации микроэлектродные. Результаты поведенческих тестирования соотносятся с конечной гистологии, предоставляющих дополнительную информацию о патологических результатов и воздействия этой процедуры на соседние ткани.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Intracortical микроэлектродов первоначально были использованы для сопоставления схемы мозга и превратились в ценный инструмент для обнаружения мотор намерений, которые могут быть использованы для производства функциональных мероприятий1. Обнаруженные функциональных мероприятий может предложить лиц, страдающих от травм спинного мозга, ДЦП, боковой амиотрофический склероз (ALS) или других условий, ограничивающих движение контроль компьютер курсор2,3 или роботизированной рука4,5,6, или восстановить их собственных инвалидов конечности7функция. Таким образом intracortical микроэлектродные технология стала перспективное и быстро растущей области8.

Из-за успехи в области проводятся клинические исследования совершенствовать и лучше понять возможности BMI технологии5,9,10. Реализуя потенциал связи с нейронов в головном мозге, реабилитации приложений воспринимаются как безграничные8. Хотя есть большой оптимизм в отношении будущего intracortical микроэлектродные технологии, это также хорошо известно, что микроэлектродов в конечном итоге не11, возможно из-за острого neuroinflammatory ответ, после имплантации. Имплантация иностранных материалов в мозге приводит к немедленному повреждения окружающих тканей и приводит к дальнейшего ущерба, причиненного в ответ neuroinflammatory, который варьируется в зависимости от свойств имплантат12. Кроме того, имплантант в мозг может вызвать эффект microlesion: снижение метаболизма глюкозы, как считается, быть вызваны острый отек и кровотечение из-за вставки устройства13. Кроме того качество сигнала и продолжительность времени, которое полезно сигналы могут быть записаны несовместимы, независимо от модели на животных11,14,,1516. Несколько исследований показали связь между neuroinflammation и микроэлектродные производительности17,18,19. Таким образом консенсус сообщества является, что воспалительной реакции нервной ткани, которая окружает микроэлектродов, по крайней мере частично, подрывает надежность электрода.

Многие исследования изучены местные воспаления11,20,,2122 или изучить методы для уменьшения повреждения головного мозга, вызванные вставки11,23, 24,25, с целью повышения эффективности записи за время14,26. Кроме того мы недавно показали, что ятрогенной травмы, вызванные микроэлектродные вставки в моторной коры крыс вызывает немедленное и прочное тонкой моторные дефицит27. Таким образом, протоколов, представленные здесь призвана дать исследователям количественный метод для оценки возможного моторного дефицита в результате травмы головного мозга после имплантации и постоянное присутствие intracortical устройств (микроэлектродов в в случае этой рукописи). Поведение тесты, описанные здесь были разработаны дразнить из обоих нарушениями общей и мелкой моторики и может использоваться во многих моделях черепно-мозговой травмы. Эти методы являются простым, воспроизводимые и может быть легко реализован в модели грызунов. Кроме того представленные здесь методы позволяют корреляции моторного поведения гистологические результаты, выгоды, которые до недавнего времени не видели авторы опубликованных в поле BMI. Наконец, как эти методы были разработаны для проверки тонкой моторики28, грубые двигательные функции29и стресса и тревоги поведение29,30, представленные здесь методы могут также осуществляться в разнообразие моделей травмы головы, где исследователи хотят правило (или) любой дефицит двигательной функции.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Все процедуры и практики ухода за животными были одобрены и выполнены в соответствии с Луи Стокса Кливленд Департамента из ветеранов дел медицинский центр институциональных Уход за животными и использования комитетов.

Примечание: Воспитывать исследователей на решение об использовании модели травмы удар как элемент управления, рекомендуется рассмотреть работу, проделанную Поттер и др. 21.

1. микроэлектродные имплантации хирургическая процедура

  1. Предоперационного животных подготовка
    1. Анестезировать животного в камеру всасывание с помощью изофлюрановая (2-4%). Под наркозом, постоянно контролировать с помощью системы измерения жизненно важное значение для мониторинга сердечного ритма и содержание кислорода в крови животного.
    2. Переместите животное носовой конус продолжать анестетиков. Подкожно (SQ) придать цефалоспоринового антибиотика, например цефазолина (25 мг/кг) и нестероидные противовоспалительные, например carprofen (5 мг/кг) для предотвращения инфекции и управлять болью, соответственно.
    3. Либерально применять глазные мази в глаза животного, чтобы предотвратить их от высыхания.
    4. С помощью небольших животных кусачки, обрежьте ногти для предотвращения животное от царапин швы во время заживления ран. Убедитесь, что ногти не закреплены слишком коротким, поскольку это может привести к боли и кровотечения для животных.
    5. Бритье головы животного тщательно за уши, чтобы между глазами, используя электрическая бритва триммер.
    6. Предоставить местного обезболивания SQ инъекции бупивакаин (0,3 мл 0,125% Бупивакаин, разбавленным с Стоковый раствор) в верхней части головы животного в области разреза.
    7. Смонтируйте животное на стереотаксической рамки, с помощью уха баров держать голову от перемещения во время операции. Место циркулирующей воды, грелку под животного поддерживать внутреннюю температуру животного.
    8. Примените стерильные пелерина, например, институционально утвержденного стерильной полиэтиленовой пленкой, чтобы изолировать на операционном поле.
    9. Скраб хирургические области с помощью переменного Бетадин решения и изопропаноле скрабы.
    10. Выполните щепотку мыс согласно институциональных протокола для обеспечения что животное находится в плоскости хирургического.
  2. Готовить животных для имплантации
    1. Создание разреза около 1 в вниз средней линии, подвергая черепа с помощью лезвие скальпеля № 10. Тупо удалить надкостницы, используя хлопок наконечником аппликатором и остановить любое кровотечение используя марлевый тампон. Убрать окружающие ткани с помощью крокодил и чистые и обезвоживанию череп с перекисью водорода.
    2. Место несколько капель ткани на основе Цианакрилатный клей на подвергается черепа для улучшения стоматологического цемента, склеивание в последующих шагах.
    3. В выбранной полушарии Марк региона моторной коры соответствует лапы движение приблизительно 3 мм боковые средней линии и 2 мм впереди bregma, создавая Ник в кости.
    4. Удалите часть черепа с помощью сверла Стоматологическая 1,75 мм закругленными подсказка, принимая особое внимание не сверлить слишком быстро или слишком глубоко и поддержка одной рукой на Стереотаксическая рама. Упражнение следует применять к черепу периодически, чтобы избежать перегрева31.
    5. Отражать с помощью подобрать прекрасные зацепили 45° Дура Дура.
    6. Чистота, любое кровотечение с помощью хлопок наконечником аппликатором и физраствора, заботясь, чтобы непосредственно не коснитесь поверхности мозга.
  3. Вставки микроэлектродные в моторной коры
    1. Тщательно закрепите стерилизовать микроэлектродные в универсальный держатель на Стереотаксическая рама, принимая осторожностью не ударить хвостовик электрода. Убедитесь, что разъем интерфейса headstage электрода прочно удерживается держателем.
      Примечание: Здесь, был использован нефункциональные Мичиган стиль кремния хвостовик Электроды измерения 2 мм x 123 мкм x 15 мкм, и хвостовик был вставлен с помощью тонкой щипцами.
    2. С помощью микроманипуляторов на Стереотаксическая рама, тщательно Расположите наконечник электрода над открытым краниотомии.
    3. Аккуратно опустите электрода около 2 мм в мозг с помощью микроманипуляторов как измерения руководство (в зависимости от выбора электрода, автоматической вставки контролируемой скоростью может потребоваться.) Соблюдайте осторожность, чтобы избежать каких-либо видимых сосудистую, когда это возможно. Как только электрода в место, тщательно освободить разъем от держателя универсальной и убрать руку вставки.
    4. Тщательно очистите, любое кровотечение из вокруг электрода, используя хлопок наконечником аппликатором и физиологического раствора.
    5. Отрезать краниотомии вокруг имплантированных электродов с помощью силиконового эластомера.
    6. Исправьте электрода к черепу, с использованием стоматологического цемента.
    7. Как только цемент полностью высохнет, объединить края разреза на передней и задней headcap цемента и шовный материал, который их закрыть.
  4. Послеоперационный уход
    1. Разрешить животное, чтобы восстановить на циркулирующей воды, грелку продолжая контролировать его жизнедеятельности. Избегайте использования тепла лампы, как температура от лампы более трудно контролировать и животных может перегреться.
    2. Как только животное полностью проснулся, переместите животное чистой клетке с легким доступом к продовольствию и воде.
    3. Дни 1-3, послеоперационные предоставляют животных с кв цефалоспоринового антибиотика (25 мг/кг) и нестероидные противовоспалительные (5 мг/кг) для предотвращения инфекции и управлять их боль.
    4. Мониторинг животных ежедневно на признаки боли или дискомфорта, кровотечение, изменение веса или шов вопросов через по крайней мере послеоперационный день 5.

2. поведенческое тестирование

  1. Для всех испытаний поведение, подопытных животных 2 x одно испытание в течение недели до операции имплантации электродов для вычисления их предоперационного базовые ноты. После операции позволяют животных, чтобы отдохнуть за 1 неделю до начала тестирования 2 x в неделю на каждого испытания поведения. Последовательную условия испытаний должны использоваться на протяжении всего исследования для пред- и послеоперационные, тестирование, чтобы свести к минимуму воздействие стресса на производительность, что может привести к измерение тревоги.
    1. Очистите все оборудование с sterilant, на основе диоксида хлора, в начале каждой сессии тестирования и после каждого животного.
    2. Фильм открытое поле сетки и лестница тестирования. Эти тесты требуют видеокамера (1080p, минимум 15 fps, 78° диагональная поле зрения), ноутбук и комната для хранения видеоданных.
    3. В начале каждого дня тестирования, приносят животные в комнату, тестирования и позволяют им акклиматизироваться по крайней мере 20 минут до начала тестирования. Комната должна быть легкой и контролем температуры, и же персонала должен завершить все тестирования. В идеале же номер будет использоваться для всех животных на протяжении тестирования без изменений в комнату.
    4. Использование пищи награды поощрять животных для выполнения задач, особенно во время обучения лестница. Злаков или небольшие кусочки банановые чипсы или крекеры сделать хорошее вознаграждение.
    5. Нормализовать все загрузок тестирования выступления для предоперационного баллов для каждого отдельного животного (уравнение 1).
      Уравнение 1:figure-protocol-1
  2. Откройте поле сетки тестирование
    Примечание: Открытое поле сетки тест был построен дом и есть беговая поверхность 1 m2 с приблизительно 40 см высокой непрозрачный боковые стенки. Рабочей поверхности сетки нижней делится на 9 равных квадратов снизу с помощью ленты (рис. 1А). Запись камеры постоянно монтируется над центр сетки на леса.
    1. Чтобы начать тестирование сетки открытое поле, поместите животное в центре сетки, стоящие вдали от тестера.
    2. Разрешить животное для запуска свободно на 3 мин во время записи видео.
    3. Когда животное завершил тестирование, удалите животное из сетки и вернуть его в клетке. Очистите сетку с тщательно sterilant на основе диоксида хлора.
    4. Проверьте каждое животное 1 x в день тестирования.
    5. Проанализируйте количество пересекли линии сетки, общее пройденное и максимальная скорость животного как показатели валового двигательной функции, с помощью программного обеспечения отслеживания видео.
      Примечание: Данные, представленные здесь были количественно вручную, подготовленных исследователями, но он предпочитает использовать недавно разработанных собственными силами отслеживания алгоритм32.
  3. Лестница тестирование
    Примечание: Тест лестница был построен дом и состоит из 2 акриловый боковых стенок, каждый 1 м в длину, соединены ступенями диаметром 3 мм на расстоянии 2 см друг от друга(рис. 2). Лестница тестирование является квалифицированный тест и поэтому требует 1 неделя подготовки до записи предоперационного базовые ноты. Протокол для обучения и тестирования является то же самое.
    1. Переместите животное временное чистой клетке, чтобы начать тестирование лестница.
    2. Настройте по лестнице, чтобы мосты 2 клетки. Начало конец лестницы основывается на чистой клетке, и готово конце зиждется на дома клетка животного в качестве мотивации для завершения выполнения.
    3. Позиция же (или аналогичный) видео камеру на штатив в центре по лестнице. Положение камеры должны быть на высоте ступеньки и позволяют для всей лестницы, чтобы увидеть.
    4. С видео-камеры запуска Держите животное на стартовую линию лестницы, позволяя их передние лапы на ощупь первая ступень.
    5. Разрешить животное, чтобы пересечь лестницы в своем собственном темпе. Время, прошедшее с момента, когда животное лапой трогает первую ступень и финиша в третий к последней инстанцией будет определять время животного пересечь.
    6. Если животное поворачивается на лестнице или не двигаться в течение 20 сек, рассмотреть животное удалось запустить. Назначьте штраф Оценка времени для каждого не удалось запустить животных. Определите время казни, низкую производительность, записанный во время предоперационного тестирования27.
    7. Разрешить каждое животное пересечь лестница 5 раз в день с приблизительно 1 мин отдыха между каждого запуска тестирования.
    8. Средняя быстрый 3 работает в день как метрики тонкой моторики. Кроме того Запишите количество раз каждый из передней лапы квитанции от перекладины, с помощью программного обеспечения отслеживания видео.
      Примечание: Данные, представленные здесь были количественно вручную, подготовленных исследователями, но он предпочитает использовать алгоритм недавно разработанных собственными силами отслеживания с помощью Дона и др. 32.
  4. Испытания прочности сцепления
    1. Калибровку метра прочности сцепления перед каждой сессии тестирования и измерения силы в граммах.
    2. Позиция сцепление сила метр на краю счетчика с руль сцепление, продлен на пол.
    3. Разрешить животное, чтобы захватить руль с обеими передними лапами удерживая животное по основанию хвоста (рисA).
    4. Как только животное имеет крепко с каждой лапой, тяните животных от метр основания хвоста с силой медленный и стабильный.
    5. Запишите максимальное сцепление прочность, оказываемое животное, которое будет отображаться на цифровой выход на метр прочности сцепления.
    6. Тестирование каждого животного 3 x за тестирование день с приблизительно 2 мин отдыха между каждого теста.
    7. В метрике тонкой моторики запись и среднее максимальное сцепление прочность выход от каждой из 3 испытания.

3. После поведенческие протокол

  1. После всех поведенческих тестирования (например, 8-16 недель после имплантации), анестезировать животных, глубоко с использованием кетамина (160 мг/кг) и ксилазина (20 мг/кг), transcardially perfuse их, урожай их мозги и крио ломтик их и пятно ткани с помощью иммуногистохимических маркеров для количественного определения клеточный ответ вокруг места имплантации33,34,35,36,,3738.

4. Статистический анализ

Примечание: Анализ перспективных питания настоятельно предложил для любых исследований, пытаясь ответить на вопрос конкретного исследования. Анализ питания, который сообщает количество животных, необходимых для обеспечения статистической значимости для дизайна конкретного исследования, должны основываться на конкретной исследовательской гипотезы, Дизайн эксперимент, размер сметных эффекта и изменчивость предполагаемого лечения, как хорошо эффект размер, необходимый для достижения клинической или научное значение.

  1. Проводить статистический анализ с помощью общего статистического программного обеспечения.
  2. Табулирование описательные статистические данные и отображать их в виде среднее ± стандартная ошибка.
  3. Анализ поведенческих показателей [в открытом поле сетки (шаг 2.2), лестница (шаг 2.3) и сцепление прочность тестирования (шаг 2.4)] в каждой загрузок момент времени для сравнения управления против имплантированных групп, используя двухвыборочный t тест. Рассмотрим каждую точку за время независимого меру.
  4. Количественно продольной производительности с использованием смешанных эффект линейной модели. Недели и группы являются фиксированными факторы и экспериментальных животных является вложенным внутри группы как случайный эффект. Дисперсионный анализ (ANOVA) используется для определения влияния фактора с уровнем значимости p < 0,05.
  5. Сравните производительность лестница с immunoglobin G (IgG) интенсивность используя линейный регрессионный анализ. Вычислить коэффициент корреляции Пирсона методом.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

С использованием представленные здесь методы, микроэлектродные хирургия имплантации в моторной коры – завершенных следующих установленных процедур39,40,41,42, следуют открытые поля сетки тестирования для оценки валового двигательные функции и лестница и сцепление прочность, тестирование для оценки тонкой двигателя функционировать27. Мотор...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Протокол, изложенные здесь был использован для герметизации и эффективно измерить мелкой и крупной моторного дефицита в модели грызунов черепно-мозговой травмы. Кроме того она позволяет для корреляции тонкой моторного поведения гистологические результаты после имплантации микроэлектродные в моторной коры. Методы легко следовать, недорогой для установки и может быть изменен с учетом индивидуальных потребностей исследователь. Кроме того тестирование поведения не вызвать большой стресс или боль для животных; скорее исследов...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы не имеют ничего сообщать.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Это исследование было поддержано в части обзора заслуги #B1495-R (Capadona) и премии президента ранней карьеры для ученых и инженеров (PECASE, Capadona) от Соединенных Штатов Америки (США) Отдел ветеранов вопросам реабилитации исследований и Служба развития. Кроме того эта работа частично поддерживалась Управлением из помощника министра обороны по вопросам здравоохранения через Peer обзор медицинских исследований программы под № премии W81XWH-15-1-0608. Содержимое не представляют взгляды Департамента США по делам ветеранов или правительства Соединенных Штатов. Авторы хотели бы поблагодарить Доктор Хироюки Arakawa в ядре поведение грызунов КЕЙЗА за его руководство в разработке и грызунов поведенческих протоколы испытаний. Авторы также хотели бы поблагодарить Джеймса Дрейк и Кевин Talbot от КЕЙЗА Департамент механической и аэрокосмической инженерии за их помощь в проектировании и производстве теста грызунов лестница.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Крысы Sprague Dawley, самец, 201-225гCharles RiverCD
Compac5 система для анестезииVetequip901812
Электрические триммерыWahl9918-6171
Стереотаксическая рамаDavid Kopf Instruments1760
Gaymar подогреваемая водяная подушка и насосBraintree Scientific Inc  TP-700
Тканевый клей Vetbond3M07-805-5031
Бормашина стоматологическаяPearson DentalO60-0045
Dura pickFine Science Tools10064-14
Микроэлектрод с силиконовым хвостовикомСделано в Медицинском центре Кливленда штата ВирджинияN/A
KwikCast силиконовый эластомерWorld Precision InstrumentsСтоматологический цемент KWIK-CAST
Teets A-M Systems525000
Веб-камера HD Pro c920Logitec960-000764
Измеритель силы захватаHarvard Apparatus565084
Minitab 17 статистическое программное обеспечениеMinitab Inc
Испытание сетки в открытом полеСделано в Университете Кейс Вестерн РезервН/Д
Лестничное испытаниеСделано в Кейсе Western Reserve UniversityN/A
Rabbit anti rat IgG антителаBio-Rad618501

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Donoghue, J. P. Bridging the brain to the world: a perspective on neural interface systems. Neuron. 60 (3), 511-521 (2008).
  2. McFarland, D. J., Sarnacki, W. A., Wolpaw, J. R. Electroencephalographic (EEG) control of three-dimensional movement. Journal of Neural Engineering. 7 (3), 036007(2010).
  3. Wolpaw, J. R., McFarland, D. J. Control of a two-dimensional movement signal by a noninvasive brain-computer interface in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (51), 17849-17854 (2004).
  4. Bell, C. J., Shenoy, P., Chalodhorn, R., Rao, R. P. Control of a humanoid robot by a noninvasive brain-computer interface in humans. Journal of Neural Engineering. 5 (2), 214-220 (2008).
  5. Collinger, J. L., et al. High-performance neuroprosthetic control by an individual with tetraplegia. The Lancet. 381 (9866), 557-564 (2013).
  6. Hochberg, L. R., et al. Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm. Nature. 485 (7398), 372-375 (2012).
  7. Ajiboye, A. B., et al. Restoration of reaching and grasping movements through brain-controlled muscle stimulation in a person with tetraplegia: a proof-of-concept demonstration. The Lancet. 389 (10081), 1821-1830 (2017).
  8. Bowsher, K., et al. Brain-computer interface devices for patients with paralysis and amputation: a meeting report. Journal of Neural Engineering. 13 (2), 023001(2016).
  9. Taylor, D. M., Tillery, S. I., Schwartz, A. B. Direct cortical control of 3D neuroprosthetic devices. Science. 296 (5574), 1829-1832 (2002).
  10. Taylor, D. M., Tillery, S. I., Schwartz, A. B. Information conveyed through brain-control: cursor versus robot. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 11 (2), 195-199 (2003).
  11. Jorfi, M., Skousen, J. L., Weder, C., Capadona, J. R. Progress towards biocompatible intracortical microelectrodes for neural interfacing applications. Journal of Neural Engineering. 12 (1), 011001(2015).
  12. Anderson, D. J. Penetrating multichannel stimulation and recording electrodes in auditory prosthesis research. Hearing Research. 242 (1-2), 31-41 (2008).
  13. Pourfar, M., et al. Assessing the microlesion effect of subthalamic deep brain stimulation surgery with FDG PET. Journal of Neurosurgery. 110 (6), 1278-1282 (2009).
  14. Hermann, J. K., et al. Inhibition of the cluster of differentiation 14 innate immunity pathway with IAXO-101 improves chronic microelectrode performance. Journal of Neural Engineering. , (2018).
  15. Bedell, H. W., et al. Targeting CD14 on blood derived cells improves chronic intracortical microelectrode performance in chronic modified state of neuroinflammation. Biomaterials. 163, 163-173 (2018).
  16. Kozai, T. D. Y., Jaquins-Gerstl, A. S., Vazquez, A. L., Michael, A. C., Cui, X. T. Brain tissue responses to neural implants impact signal sensitivity and intervention strategies. ACS Chemical Neuroscience. 6 (1), 48-67 (2015).
  17. Rennaker, R. L., Miller, J., Tang, H., Wilson, D. A. Minocycline increases quality and longevity of chronic neural recordings. Journal of Neural Engineering. 4 (2), 1-5 (2007).
  18. Saxena, T., et al. The impact of chronic blood-brain barrier breach on intracortical electrode function. Biomaterials. 34 (20), 4703-4713 (2013).
  19. Kozai, T. D., et al. Effects of caspase-1 knockout on chronic neural recording quality and longevity: insight into cellular and molecular mechanisms of the reactive tissue response. Biomaterials. 35 (36), 9620-9634 (2014).
  20. Biran, R., Martin, D., Tresco, P. Neuronal cell loss accompanies the brain tissue response to chronically implanted silicon microelectrode arrays. Experimental Neurology. 195 (1), 115-126 (2005).
  21. Potter, K. A., Buck, A. C., Self, W. K., Capadona, J. R. Stab injury and device implantation within the brain results in inversely multiphasic neuroinflammatory and neurodegenerative responses. Journal of Neural Engineering. 9 (4), 046020(2012).
  22. Szarowski, D. H., et al. Brain responses to micro-machined silicon devices. Brain Research. 983 (1-2), 23-35 (2003).
  23. Gunasekera, B., Saxena, T., Bellamkonda, R., Karumbaiah, L. Intracortical recording interfaces: current challenges to chronic recording function. ACS Chemical Neuroscience. 6 (1), 68-83 (2015).
  24. Villalobos, J., et al. Preclinical evaluation of a miniaturized Deep Brain Stimulation electrode lead. Conference Proceedings: Annual International Conferences of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2015, 6908-6911 (2015).
  25. Zhong, Y., Bellamkonda, R. V. Controlled release of anti-inflammatory agent alpha-MSH from neural implants. Journal of Controlled Release. 106 (3), 309-318 (2005).
  26. Gage, G. J., et al. Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals. Journal of Visualized Experiments. (60), e3565(2012).
  27. Goss-Varley, M., et al. Microelectrode implantation in motor cortex causes fine motor deficit: implications on potential considerations to brain computer interfacing and human augmentation. Scientific Reports. 7, 15254(2017).
  28. Metz, G. A., Whishaw, I. Q. Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: a new task to evaluate fore- and hindlimb stepping, placing, and co-ordination. Journal of Neuroscience Methods. 115 (2), 169-179 (2002).
  29. Bailey, K. R., Crawley, J. N. Anxiety-related behaviors in mice. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. Buccafusco, J. J. , CRC Press. Boca Raton, FL. chapter 5 (2009).
  30. Prut, L., Belzung, C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. European Journal of Pharmacology. 463 (1-3), 3-33 (2003).
  31. Shoffstall, A. J., et al. Potential for thermal damage to the blood-brain barrier during craniotomy procedure: implications for intracortical recording microelectrodes. Journal of Neural Engineering. , (2017).
  32. Dona, K. R., et al. A novel single animal motor function tracking system using MATLAB's computer vision toolbox to assess functional deficits. Journal of Visualized Experiments. , Under Review (2018).
  33. Ereifej, E. S., et al. Implantation of neural probes in the brain elicits oxidative stress. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. , (2018).
  34. Ereifej, E. S., et al. The neuroinflammatory response to nanopatterning parallel grooves into the surface structure of intracortical microelectrodes. Advanced Functional Materials. , (2017).
  35. Ravikumar, M., et al. The roles of blood-derived macrophages and resident microglia in the neuroinflammatory response to implanted intracortical microelectrodes. Biomaterials. 0142-9612 (35), 8049-8064 (2014).
  36. Potter-Baker, K. A., et al. A comparison of neuroinflammation to implanted microelectrodes in rat and mouse models. Biomaterials. 34, 5637-5646 (2014).
  37. Nguyen, J. K., et al. Influence of resveratrol release on the tissue response to mechanically adaptive cortical implants. Acta Biomaterialia. 29, 81-93 (2016).
  38. Ravikumar, M., et al. The effect of residual endotoxin contamination on the neuroinflammatory response to sterilized intracortical microelectrodes. Journal of Materials Chemistry B. 2, 2517-2529 (2014).
  39. Potter, K. A., Simon, J. S., Velagapudi, B., Capadona, J. R. Reduction of autofluorescence at the microelectrode-cortical tissue interface improves antibody detection. Journal of Neuroscience Methods. 203 (1), 96-105 (2012).
  40. Potter, K. A., et al. Curcumin-releasing mechanically-adaptive intracortical implants improve the proximal neuronal density and blood-brain barrier stability. Acta Biomaterialia. 10 (5), 2209-2222 (2014).
  41. Nguyen, J. K., et al. Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response. Journal of Neural Engineering. 11, 056014(2014).
  42. Potter, K. A., et al. The effect of resveratrol on neurodegeneration and blood brain barrier stability surrounding intracortical microelectrodes. Biomaterials. 34, 7001-7015 (2013).
  43. McConnell, G. C., et al. Implanted neural electrodes cause chronic, local inflammation that is correlated with local neurodegeneration. Journal of Neural Engineering. 6 (5), 056003(2009).
  44. Hamm, R. J., Pike, B. R., O'Dell, D. M., Lyeth, B. G., Jenkins, L. W. The rotarod test: an evaluation of its effectiveness in assessing motor deficits following traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 11 (2), 187-196 (1994).
  45. Teuber, H. L. Recovery of function after brain injury in man. Ciba Foundation Symposium. (34), 159-190 (1975).
  46. Carmel, J. B., Kimura, H., Martin, J. H. Electrical stimulation of motor cortex in the uninjured hemisphere after chronic unilateral injury promotes recovery of skilled locomotion through ipsilateral control. Journal of Neuroscience. 34 (2), 462-466 (2014).
  47. Hayn, L., Koch, M. Suppression of excitotoxicity and foreign body response by memantine in chronic cannula implantation into the rat brain. Brain Research Bulletin. 117, 54-68 (2015).
  48. Marklund, N. Rodent models of traumatic brain injury: methods and challenges. Methods in Molecular Biology. 1462, 29-46 (2016).
  49. Metz, G. A., Whishaw, I. Q. The ladder rung walking task: a scoring system and its practical application. Journal of Visualized Experiments. (28), e1204(2009).
  50. Pajoohesh-Ganji, A., Byrnes, K. R., Fatemi, G., Faden, A. I. A combined scoring method to assess behavioral recovery after mouse spinal cord injury. Neuroscience Research. 67 (2), 117-125 (2010).
  51. Chesler, E. J., Wilson, S. G., Lariviere, W. R., Rodriguez-Zas, S. L., Mogil, J. S. Influences of laboratory environment on behavior. Nature Neuroscience. 5 (11), 1101-1102 (2002).
  52. Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284 (5420), 1670-1672 (1999).
  53. Richter, S. H., Garner, J. P., Auer, C., Kunert, J., Wurbel, H. Systematic variation improves reproducibility of animal experiments. Nature Methods. 7 (3), 167-168 (2010).
  54. Xiong, Y., Mahmood, A., Chopp, M. Animal models of traumatic brain injury. Nature Reviews Neuroscience. 14 (2), 128-142 (2013).
  55. Osier, N. D., Dixon, C. E. The controlled cortical impact model: applications, considerations for researchers, and future directions. Frontiers in Neurology. 7, 134(2016).
  56. Harrison, F. E., Hosseini, A. H., McDonald, M. P. Endogenous anxiety and stress responses in water maze and Barnes maze spatial memory tasks. Behavioural Brain Research. 198 (1), 247-251 (2009).
  57. Jackson, J. R., et al. Reduced voluntary running performance is associated with impaired coordination as a result of muscle satellite cell depletion in adult mice. Skeletal Muscle. 5, 41(2015).
  58. Potter-Baker, K. A., et al. Implications of chronic daily anti-oxidant administration on the inflammatory response to intracortical microelectrodes. Journal of Neural Engineering. 12 (4), 046002(2015).
  59. Ware, T., Simon, D., Rennaker, R. L., Voit, W. Smart polymers for neural interfaces. Polymer Reviews. 53 (1), 108-129 (2013).
  60. Ecker, M., et al. Sterilization of thiol-ene/acrylate based shape memory polymers for biomedical applications. Macromolecular Materials and Engineering. 302 (2), 160331(2017).
  61. Kozai, T., et al. Reduction of neurovascular damage resulting from microelectrode insertion into the cerebral cortex using in vivo two-photon mapping. Journal of Neural Engineering. 7 (4), 046011(2010).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи