Хронический имплантации целом корковых Electrocorticographic массива в общей игрунка
1 февраля 2019 г.
Мы разработали в целом корковых electrocorticographic массив для общих Мармосет, который постоянно покрывает почти весь боковой поверхности коры, от затылочного полюса с временной и лобной поляков. Этот протокол описывает процедуру хронического вживления массива в эпидуральное пространство мозга игрунка.
Этот протокол демонстрирует имплантацию электрокортикографического массива в кору не-человеческого примата. Чтобы пролить свет на крупномасштабную обработку информации в приматов сдвиг неврологии. Основным преимуществом этого метода является то, что он предоставляет возможность для мониторинга крупномасштабной корковой активности с высоким пространственным временным разрешением.
Начните с четырех сантиметрового разреза кожи через середину кожи головы. Используйте curet для того чтобы отделить височную мышцу от черепа до тех пор пока вся хирургическая область не подвергаться действию. И очистить любые ткани от поверхности черепа.
Остановить кровотечение полностью с давлением гемостаз или костного воска по мере необходимости. Оберните край кожи и мышц увлажненной марлей. И поместите лобной край массива на край фронтального полюса.
Используйте карандаш, чтобы отметить область для запланированной краниотомии, щелей и отверстий на черепе. И распоить рассечение микроскопа над хирургической области. Просверлите краниотомию вдоль отметки 1.
Во время бурения, удар воздуха на передний край, чтобы сохранить четкое представление для хирурга, резки кости все пути вокруг знака два, как кусок кости будет по-прежнему прилагается к дура в центре. Медленно и осторожно поднимите фигуру с одного края. И снимите дуру шпателем.
Удалите кончики костей из костной части и держите кость, завернутую во влажную марлю, пока она не будет возвращена в череп в конце процедуры. Просверлите на отметках три и четыре, чтобы вставить электроды в орбитальные, лобные и затылочной областях, соответственно. Сверлить щели на отметке 5, чтобы обеспечить подтверждение, если массив правильно вставлен.
Дура теперь будет разоблачена. Вымойте область солевым раствором и остановить кровотечение с давлением гемостаз и желатин губки по мере необходимости. При необходимости очистите край открытой краниотомии и сделайте отметку шестью щелями, в которые будут помещены эталонные электроды.
Вставив шпатель под череп для защиты материи, используйте один миллиметр винт для бурения винт отверстия в четырех точках вокруг каждого стебля разъема. И установить пик винты в качестве якорей, чтобы исправить разъем к черепу. Затем, используя плоскоголовый типс для удержания массива, вставьте электрокардиографический массив в эпидуральное пространство.
Поместите эталонные электроды в эпидуральное пространство. Затем нанесите зубной акрил на ссылку. Поместите наземные электроды на черепную поверхность.
Затем нанесите зубной акрил на наземный электрод. Положите кусок кости обратно на место, и применить зубной акрил на винты, чтобы исправить разъем и головной столб к черепу. Затем используйте 6 O нейлоновый шов, чтобы закрыть кожу на лбу и в задней части конца.
И использовать замыкания кожи, чтобы исправить кожу по бокам разъема. Здесь показаны примеры слуховых потенциалов из нескольких слуховых областей в бодрствующим мармосете. При воздействии рандомизированных чистых тонов с 20 типами частот можно наблюдать различные формы волн из нижних и высших слуховых областей, что указывает на то, что пространственное разрешение электрокардиографического массива может захватывать различную обработку информации в различных корковых областях.
Вариант может быть вирусно транспонированных в мозг мармосета, потому что электрическая имплантация, чтобы долгосрочные хронической стимуляции фото и одновременного мониторинга корковых реакций.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной работе представлен протокол имплантации массива электрокортикографических электродов, охватывающего всю кору, у обыкновенной мармозетки. Такая хроническая имплантация позволяет осуществлять непрерывный мониторинг активности коры в различных областях, что дает представление о крупномасштабных процессах обработки информации в нейробиологии приматов.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейронаука
- Электрофизиология
- Нейротехнология
Теоретические основы
- В исследовании используется модель приматов, обыкновенная игрунка.
- Электрокортикографическая матрица охватывает почти всю латеральную поверхность коры.
- Данный метод позволяет осуществлять мониторинг коры с высоким пространственным и временным разрешением.
- Имплантация в различные области мозга обеспечивает функциональную оценку слухового восприятия.
Цель исследования
- Разработать протокол хронической имплантации электрокортикографической матрицы.
- Обеспечить возможность непрерывного мониторинга корковой активности у мармозета.
- Получить представление о процессах обработки информации в различных областях коры головного мозга.
Используемые методы
- Основной используемой платформой является имплантируемая электрокортикографическая матрица.
- В качестве биологической модели используются обыкновенные игрунки с акцентом на слуховые области.
- Этапы включают разрез кожи, краниотомию и тщательное размещение электродов.
- На протяжении всей процедуры применяются промывание физиологическим раствором и гемостаз путем давления.
- Данная методика позволяет осуществлять долгосрочный мониторинг и фотостимуляцию корковых ответов.
Основные результаты
- При воздействии звука в различных слуховых зонах были зафиксированы разные формы волн.
- Электрок иртикографическая матрица эффективно регистрировала пространственно разделенную обработку сигналов в коре.
- Данный метод потенциально позволяет осуществлять хроническую фотостимуляцию с одновременным мониторингом ответов.
- Были получены сведения о процессах слухового восприятия и возбудимости коры.
Выводы
- В исследовании продемонстрирован метод хронической имплантации электрокортикографической матрицы.
- Данная методика позволяет проводить комплексную оценку нейронных механизмов и пластичности.
- Она способствует пониманию корковой активности, связанной со слуховой обработкой, и потенциальному применению в нейротехнологиях.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Данный протокол обеспечивает электрофизиологический мониторинг всей коры головного мозга с высоким разрешением на трансляционной модели приматов, что способствует валидации мишеней и снижению механистических рисков при поиске новых нейробиологических препаратов. Фиксируя крупномасштабную динамику коры с миллиметровым пространственным и субмиллисекундным временным разрешением, этот метод позволяет с высокой степенью уверенности прогнозировать влияние соединений на функцию нейронных цепей. Данный подход связывает этапы поиска и доклинических исследований, предлагая релевантную для заболевания систему оценки вовлечения коры и биомаркеров сетевого уровня.
Стратегические приложения в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: Позволяет проверять терапевтические гипотезы путем прямого измерения активности кортикальных сетей во фронтальных, париетальных и темпоральных комплексах.
- Практическая ценность: Способствует снижению биологических рисков путем подтверждения взаимодействия с мишенью в лиссэнцефалическом мозге с организацией, гомологичной человеческой.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: Подготовка валидированных корковых систем для последующей стандартизации анализа путем обеспечения стабильных хронических электрофизиологических показателей.
- Практическая ценность: Облегчение воспроизводимости и масштабируемости анализа за счет фиксации эпидурального массива электродов и обеспечения долгосрочной стабильности сигнала.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Обеспечивает соответствие системы требованиям изучения заболеваний, позволяя осуществлять мониторинг слуховых вызванных потенциалов и процессов обработки информации в коре головного мозга.
- Практическая ценность: Обеспечивает трансляционную преемственность от этапа открытия до хронической имплантации, что позволяет проводить лонгитюдную оценку нейропластичности и ответа на лекарственную терапию.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Данный метод интегрируется в общий процесс научных открытий, обеспечивая проверку гипотез на ранних этапах биологических исследований, подготовку анализов для скрининга и количественный нейрофизиологический анализ для оценки взаимодействия с мишенью.
- Открытия в биологии: способствует уточнению путей передачи сигналов и снижению биологических рисков посредством картирования электрических потенциалов по всей коре головного мозга.
- Скрининг: обеспечивает готовность анализа за счет хронической имплантации и стабильной регистрации базовых показателей в различных областях коры.
- Аналитика: позволяет получать количественные измерения зависимых переменных, таких как амплитуды и латентность вызванных потенциалов, для сравнения различных условий.
- Трансляционные исследования: обеспечивает преемственность с доклиническими исследованиями путем моделирования организации коры, подобной человеческой, и реализации парадигм хронической стимуляции.
- Корпоративное повторное использование: позиционирует матрицу как многоразовую платформу для проведения повторных сеансов, что снижает вариабельность между субъектами и увеличивает пропускную способность.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Повышение прогностической уверенности в валидации мишени за счет мониторинга коры головного мозга с высоким пространственно-временным разрешением.
- Практическая ценность: Стандартизация и воспроизводимость благодаря эпидуральной фиксации и единообразной хирургической процедуре.
- Стратегическая ценность: Оптимизация принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) за счет снижения механистической неопределенности эффектов препаратов на кору головного мозга.
- Влияние на портфель: Приоритизация с учетом рисков на основе объективных биомаркеров нейронной активности.
Рекомендации по внедрению
- Требуется опыт в области нейрохирургии, электрофизиологии и работы с приматами.
- Зависит от наличия микрохирургических инструментов, боров, шовных материалов и биосовместимых адгезивов, таких как стоматологический акрил.
- Необходимо межкомандное согласование протоколов размещения электродов, выбора референсного электрода и заземления.
- Требуется адаптация под различные кортикальные мишени и парадигмы стимуляции.
- Ограничено инвазивностью хирургического вмешательства и необходимостью управления реакцией тканей в послеоперационном периоде при длительном использовании.
