Метод систематической электрохимический и электрофизиологические оценки нейронных регистрирующих электродов

Summary

Различные электродные покрытия влияет нейронной производительность записи путем внесения изменений в электрохимические, химические и механические свойства. Сравнение электродов в пробирке является относительно простым, однако сравнение ответа в естественных условиях, как правило, осложняется изменений в расстоянии электрод / нейронов и между животными. Эта статья предусматривает надежный метод для сравнения нейронных электроды записи.

Abstract

Новые материалы и конструкции для нейронных имплантатов обычно испытывают отдельно, с демонстрацией производительности, но без ссылок на другие имплантов характеристик. Это исключает рациональное выбор конкретного имплантата как оптимальной для конкретного применения и развития новых материалов на основе наиболее важных параметров производительности. Эта статья развивает протокол для в пробирке и в естественных условиях тестирования нейронных электродов записи. Рекомендуемые параметры для электрохимического и электрофизиологических испытаний документируются с ключевых шагов и возможных вопросов, которые обсуждались. Этот метод устраняет или уменьшает воздействие многих систематических ошибок, присутствующих в простых естественных условиях тестирования парадигм в, особенно изменениям в расстоянии электрод / нейрона и между животных моделях. Результатом является сильная корреляция между критической в пробирке и в естественных условиях ответов, таких как сопротивление и сигнал-шум. Этот протокол может быть легко адаптирована для тестирования других электродных материалов и конструкций. Методы в пробирке может быть расширена до любого другого неразрушающим методом для определения дальнейшего важные показатели эффективности. Принципы, используемые для хирургического подхода в слухового пути также могут быть модифицированы в другие нейронных областей или ткани.

Introduction

Нервные имплантаты все чаще используются для научных исследований, управления протезирование и лечение расстройств, таких как болезнь Паркинсона, эпилепсия, и сенсорной ^1,2 потери. Измерение и / или контроля как химические и электрические состав мозга является основой для всех нейронных имплантатов. Тем не менее, важно управлять лечение только тогда, когда нервная ткань находится в состоянии аберрантной чтобы уменьшить побочные эффекты ^3. Например, глубокие стимуляторы мозга для лечения эпилепсии, должны применяться только электрический импульс в мозг во время приступа. Некоторые побочные эффекты могут быть дистония, потеря памяти, дезориентация, нарушение когнитивной функции, индуцированных галлюцинации, депрессии или анти-депрессии ^3,4. Во многих устройствах, система с замкнутым контуром Поэтому необходимо записать электрическую активность и вызывать раздражение, когда ненормальное состояние обнаружено. Запись электроды также используются для контроля заsthetic устройств. Очень важно, чтобы записать целевую нейронной активности с максимально возможной сигнал-шум для достижения наиболее точного срабатывания и управления устройствами. Большое отношение сигнал-шум Также весьма желательно для исследовательских целей, так как более надежные данные могут быть получены, в результате чего меньше требуемых испытуемых. Это также позволит более глубокое понимание механизмов и путей, участвующих в нейронной стимуляции и записи.

После нейронная имплантат был помещен в мозг, иммунный ответ срабатывает ^5,6. Временной ход реакции, как правило, делится на острых и хронических фаз, каждая из которых состоит из различных биологических процессов ^7. Иммунный ответ может иметь драматические последствия для производительности имплантата, например, изоляции электродов из целевых нейронов по инкапсуляции в глиальных шрам или химическому разложению имплантата материалов ^8.Этот может уменьшить отношение сигнал-шум записи электрода и выходную мощность стимулирующего электрода, и привести к электроду отказ ^9. Тщательный выбор дизайна и материалов имплантата необходимы для предотвращения сбоя в течение всего срока имплантата.

Много различных материалов и имплантатов конструкции были разработаны недавно, чтобы улучшить отношение сигнал-шум и стабильности имплантата для нервной записи. Электродные материалы включали платину, иридий, вольфрам, оксид иридия, оксид тантала, графен, углеродные нанотрубки, легированных проводящих полимеров, а в последнее гидрогели. Испытанные материалы подложки также включает кремния, оксид кремния, нитрид кремния, шелк, тефлон, полиимид, и силикон. Различные модификации электродов также исследовались, используя покрытий, таких как ламинином, нейротрофинов или самоорганизующихся монослоев и процедур с использованием электрохимического, плазменные и оптические методы. Имплантат дизайнс может быть 1 -, 2 - или 3-мерные с электродами обычно на кончике зонда изолирующей или вдоль кромки хвостовика для проникновения электродов или в 2-мерного массива поверхностных имплантатов мозга. Независимо от конструкции электрода или вещества, предыдущий литературе обычно продемонстрировали эффективность нового имплантата без ссылки на другие имплантов конструкций. Это предотвращает систематическую оценку их свойств.

Этот протокол предусматривает способ сравнения различных электродных материалов через диапазоне аналитических и электрофизиологических методов. Он основан на недавно опубликованной статье, которая по сравнению 4 различных легированных проводящих полимерных покрытий (полипиррола (PPY) и поли-3 ,4-этилендиокситиофен (PEDOT) с примесью сульфата (SO ₄₎ или пара-толуолсульфонат (PTS)) и 4 отличается покрытие толщиной ^10. Эта статья нашел один материал, PEDOT-СТ с времени осаждения 45 сек,был самый высокий коэффициент и шип количество сигнал-шум с наименьшим фонового шума, и что эти параметры зависят от электродного импеданса. PEDOT-СТ также отображается превосходную острый биостабильности по сравнению с другими легированных проводящих полимеров и голыми иридия электродов. Протокол позволяет критические параметры регулирования соотношения сигнал-шум и стабильности, которые будут определены и использоваться для дальнейшего повышения производительности нейронных электродов записи.

Protocol

Протокол был одобрен La Trobe University (09-28Р) и Университет RMIT комитетов животных этики (1315).

1. Электрод Подготовка и Предварительное тестирование в пробирке

1. Подготовка решения осаждения электродного покрытия; например 10 мм 3,4-этилендиокситиофен (EDOT) и 0,1 пара-толуол М натрий сульфонат (Na ₂ PTS) с образованием поли-3 ,4-этилендиокситиофен-СТ (PEDOT-СТ).
2. Подключите матрицу электродов, чтобы потенциостатом.
3. Осторожно поместите матрицу электродов в раствор осаждения и зажим на место.
4. Поставьте платины сетки противоположный электрод и Ag / AgCl электрод в раствор осаждения и подключиться к потенциостатом.
5. Использование потенциостата, депозитные покрытий на желаемых электродов. Условий осаждения (потенциал, тока и времени) будет варьироваться в зависимости от желаемых покрытий. Для PEDOT-СТ покрытий, применяются Poteбыл использован ntial 1 V в течение 15, 30, 45, или 60 сек. Четыре электроды на массиве должны быть покрыты покрытия в шахматном порядке (рис. 1).
6. Удалить электродной решетки из раствора для осаждения и осторожно промыть деионизированной водой.
7. Повторите процедуру покрытия с другими материалами по желанию.
8. Подготовка в пробирке тестирования раствор (0,3 М фосфатного ди-натрий (Na ₂ HPO ₄₎ в деионизированной воде).
9. Подключите матрицу электродов, чтобы потенциостатом.
10. Осторожно поместите матрицу электродов в испытательной решения и зажим на место.
11. Поставьте платины сетки противоположный электрод и Ag / AgCl электрод сравнения в тестировании решения и подключиться к потенциостатом.
12. Использование потенциостата, выполнять последовательное электрохимической импедансной спектроскопии (EIS) (потенциал смещения 0 В, амплитуда 10 мВ, диапазон частот 10-100000 Гц) и циклической вольтамперометрии (1 цикл, потенциал диапазон 00,8 до -0,8 В, скорость сканирования 100 мВ / с) на всех электродов. Непроверенные электроды находиться на открытом потенциала замыкания и тихое время 1 сек используется между каждым испытанием. Все 32 электроды находятся в контакте с раствором для полного тестирования сессии 1 часа.
13. Удалить электродной решетки из тестового раствора и осторожно промыть деионизированной водой.
14. Выполните любые другие необходимые анализы, такие как оптической микроскопии.
15. Храните зонды в сухом защитном контейнере для предотвращения повреждения и деградации поверхности электродов.

2. Электрод Имплантация

1. Взвесьте крысу.
2. Введите уретан (20% вес / объем в дистиллированной воде, 1,3 г / кг, внутрибрюшинно) для nonrecovery анестезии.
3. Убедитесь анестезии начало путем тестирования для ног щепотка отмены рефлекса. Если анестезия недостаточна, дополнительные дозы уретана следует вводить (0,3 г / кг, внутрибрюшинно).
4. Применить глаз смазку, а затем побрить голову апIMAL.
5. Поместите животное в положении лежа на теплокровного тарелку и вставить ректальной зонд (37,5 ° С).
6. Поместите один бар уха в примерно ожидается окончательное положение в стереотаксической рамы, а затем настроить животное позиционировать бар уха в наружный слуховой проход.
7. Совместите второй бар уха в противоположную наружного слухового прохода. Сдвиг животное в ухо баров, чтобы выровнять с держателем зуба.
8. Использование щипцов крыса-зубные, открыть челюсти животного, подключить верхние резцы на держатель зубной и зажать нос на месте.
9. Создание разрез в коже головы, примерно 1 мм вправо от средней линии и от 10 мм ростральнее до 10 мм хвостового лямбда.
10. Уберите кожу и мышцы в поперечном направлении от разреза, чтобы разоблачить теменной и межтеменной кости с помощью 20%-ного раствора перекиси водорода и марлевый тампон, скраб поверхности обнаженной кости.
11. Просверлите отверстие примерно3 мм ² в межтеменной кости как можно ближе к лямбда и средней линии, как это возможно и удалить кости вилку. Использование стерильного физиологического раствора, промойте отверстие для удаления костей пыль или фрагменты, которые могут повредить электрод.
12. Использование тупые-тупые ножницы, препарировать ниже шиворот и создать полость. Оберните провод Ag / AgCl в вату, насыщают ее физиологическим раствором, а затем вставить электрод в полость.
13. Сделайте надрез в твердой мозговой оболочки на сагиттальной плоскости с помощью кончика иглы.
14. Прикрепите матрицу электродов к электроду манипулятора и скорректировать свою позицию по поводу открытия с 19 ° ростро-каудальном углом. Вручную вставить электрод около 2 мм в мозг к нижней бугорок.
15. Прикрепите колонку к левому полого бар уха.
16. Убедитесь, что усилитель включен. Затем проверьте животных наркоз перед уплотнением записи камеры.

3.В естественных условиях тестирования

1. Поставьте белые всплески шума, (распределенного по Гауссу шума, 1-44 кГц; 10 мс Время нарастания падения) и контролировать деятельность по каждому электроду. Максимальная скорость, с которой врывается должны быть доставлены является одним взрыв каждые 200 мсек.
2. Использование моторизованных микродисков медленно вставьте матрицу электродов, пока акустически приводом деятельность не записывается на 3 самых дистальных электродов на каждой голени (количество и положение записи электроды деятельности может меняться в зависимости от размещения электродов или конструкции электрода).
3. Выполните протокол звуковой стимуляции с помощью 300 повторений 50 мс всплесков белого шума (распределенного по Гауссу шума, 1-44 кГц; 10 мс Время нарастания падения) с частотой повторения 1 сек на 70 дБ, и запишите нескольких единиц активности на каждый электрод ( 24.4 Частота дискретизации кГц).
4. Аккуратно вставьте электродной решетки еще 200 μ м в СК позиционировать каждый электрод примерно в том же положении, что более дистального электрода от гоэ исходное положение записи.
5. Повторите акустическую стимуляцию и нейронной протокол записи.
6. Продолжайте установку матрицу электродов в 200 μ т шагов и выполнения акустическую стимуляцию и нейронной протокол записи, пока все электроды не записали акустически приводом деятельность, по крайней мере 3-х положениях (как правило, 8-12 электродов позиции в целом).
7. Уберите матрицу электродов в 200 μ т шагов и продолжению выполнения акустическую стимуляцию и нейронной протокол записи, пока начальная позиция множество электрода достигается.
8. Тщательно убрать матрицу электродов вручную.
9. Введите передозировки пентобарбитона натрия (Lethobarb; 200 мг / кг внутрибрюшинно) усыпить животное.
10. Осторожно промыть массив электрод дистиллированной водой. Тогда магазин зонды в сухом защитном контейнере для предотвращения повреждения и деградации поверхности электродов.

4. После имплантации в витро Тестирование

1. Осторожно промыть массив электрод дистиллированной водой, чтобы удалить любые загрязнения.
2. Подключите матрицу электродов, чтобы потенциостатом.
3. Осторожно поместите матрицу электродов в испытательной решения и зажим на место.
4. Поставьте платины сетки противоположный электрод и Ag / AgCl электрод сравнения в тестировании решения и подключиться к потенциостата.
5. Использование потенциостата, выполнять последовательное электрохимической импедансной спектроскопии (EIS) (потенциал смещения 0 В, амплитуда 10 мВ, диапазон частот 10-100000 Гц) и циклической вольтамперометрии (1 цикл, потенциал диапазон от 0,8 до -0,8 В, скорость сканирования 100 мВ / с ) на всех электродах. Непроверенные электроды находиться на открытом потенциала замыкания и тихое время 1 сек используется между каждым испытанием. Все 32 электроды находятся в контакте с раствором для полного тестирования сессии 1 часа.
6. Удалить электродной решетки из тестового раствора и осторожно промыть деионизированной водой.
7. Ркружева электродной решетки в ферментативной моющего раствора в течение 24 часов.
8. Удалить электродной решетки из раствора и промыть дистиллированной водой.
9. Подключите матрицу электродов, чтобы потенциостатом.
10. Осторожно поместите матрицу электродов в испытательной решения и зажим на место.
11. Поставьте платины сетки противоположный электрод и Ag / AgCl электрод сравнения в тестировании решения и подключиться к потенциостата.
12. Использование потенциостата, выполнять последовательное электрохимической импедансной спектроскопии (EIS) (потенциал смещения 0 В, амплитуда 10 мВ, диапазон частот 10-100000 Гц) и циклической вольтамперометрии (1 цикл, потенциал диапазон от 0,8 до -0,8 В, скорость сканирования 100 мВ / с ) на всех электродах. Непроверенные электроды находиться на открытом потенциала замыкания и тихое время 1 сек используется между каждым испытанием. Все 32 электроды находятся в контакте с раствором для полного тестирования сессии 1 часа.
13. Удалить электродной решетки из тестового раствора иосторожно промыть деионизированной водой.
14. Храните зонды в сухом защитном контейнере для предотвращения повреждения и деградации поверхности электродов.

Representative Results

Типичный множество электрода используется для этого экспериментального протокола показан на рисунке 1. Есть 32 иридиевые электроды на 4 хвостовиков с 413 μ м ² номинальная геометрической площади и 200 μ м поле. Каждый второй электрод на массиве была покрыта с одной из четырех различных электродных покрытий, маркированные 1-4. Материалы покрытия были тщательно подобраны для их химических, механических и электрохимических свойств. Как упоминалось ранее ^10, увеличенные раз осаждения будет увеличивать площадь электрода и толщины покрытия, в то время как больший подаваемый ток или потенциал также может увеличить скорость осаждения, конкурирующие реакции может оказаться, что влияет на процесс осаждения. Протокол осаждения была оптимизирована ранее для этого конкретного проводящем полимере обеспечить воспроизводимые покрытия достигается и так она ограничивается электрода (т.е. не распространяется на adjaceнт электрод) ^10.

После того, как матрица электродов была изменена, ряд оптических и электрохимических анализов следует проводить. В этом случае циклической вольтамперометрии (рис. 2) и электрохимический импеданс спектроскопии (рис. 3) были использованы. Этот протокол использует циклической вольтамперометрии на большой потенциальный диапазон, начиная с восстановительным направлении сканирования. Если плотность электрода заряд требуется, циклические данные вольтамперометрические должны быть преобразованы в ток-времени сюжета и либо восстановительного или окислительные регионы интегрированы (рис. 2б). Импеданс получены в широком диапазоне частот с малой амплитудой при 0 В. Эти данные импеданса может быть представлена ​​в различных форматах, включая импеданса (рис. 3а) или фазы против частота (рис. 3b) или в качестве Найквиста участок (фиг.3С ).

Группа электродов следует вручную вставляется так кончики хвостовиком лишь через поверхность мозга. Белый шум используется для привода нескольких аппаратов активности, тогда как Microdrive медленно вставляет массив в нижней бугорок (IC) в 200 μ т шагов. В ответ электрод следует контролировать как массив вставляется, и как только примерно нижние электроды 3 на каждой хвостовика проявляют акустически приводной активность (фиг.4А), белый шум может быть выключен. Естественных протокол в акустической стимуляции Затем проводится. Типичные данные потока из массива электродов покажет значительное увеличение RMS в синхронизации с шумового импульса над стабильной базовой линии (рис. 5). Важно, чтобы свести к минимуму все внешние электрические и акустические шумы, чтобы уменьшить исходную активность. По завершении протокола звуковой стимуляции, массив электрод вставлен и убирается в 200 μ м шагов. ACOustically приводом активность представлена ​​в виде гистограммы peristimulus времени (PSTH) или сырого потока данных в разных положениях электродной решетки в IC показано на фиг.4 и 5.

После полного ввода массива и процесса отвода, электроды осторожно промывают и повторно с протоколом в пробирке для определения стабильности покрытия. Более подробная информация о воздействии белка загрязнения могут быть получены из предыдущей статьи ^10.

VIVO Данные в может быть всесторонне проанализированы. Одним из важнейших параметров для записи нейронной это отношение сигнал-шум (SNR) ^10. Два электрода из того же массива, один покрытием и один без покрытия, были изначально не в IC (рис. 6а). После 400 вставки μ м, электрод, покрытый отображает увеличение SNR в то время как без покрытия электрода требуется 1200 вставку μ м.; SNR на обоих электродах колеблется в разных положениях в IC, но не деградируют со временем (позиции). Это указывает на то, что нейроны все еще жизнеспособными в течение эксперимента и что электродные покрытия являются стабильными при использовании этого протокола. Изменение SNR с позиции было обусловлено биологической шума (различного количества и положения нейронов в непосредственной близости от электродов) ^10.

Различные уровни звукового давления (SPL) может быть использован для акустической стимуляции тех пор, пока они находятся выше акустического порога и не оглушают животное. SNR зависит от SPL и поэтому должны быть согласованы (рис. 6б). Высокий уровень звукового давления, рекомендуется для генерации большего нескольких приводной агрегат ответ, как более площадь IC будет стимулироваться, что делает размещение электрода легче и снижение биологической шум а также обеспечивает большее количество электродов позиций для статистических Analysесть.

Таблицы и рисунки:

Рисунок 1. Оптические микрофотографии из проводящего полимера изменение матрицы электродов. Этикетки (1-4) представляют четыре различных покрытий, что позволит статистический анализ каждого покрытия в пределах одного эксперимента. Один электрод без покрытия также помечены. В этом примере 1-4 являются 15, 30, 45, и в 60 раз осаждения сек из PEDOT-СТ. Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

ЦВА проводящей полимерным покрытием электрода (сплошная линия) отображается по сравнению с (а) потенциал и (б) время с окисления и восстановления заряда затененной для измерения плотности электрода заряд. без покрытия электрода (пунктирная линия) показана для сравнение. Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

Рисунок 3. (А) Сопротивление, (б) фаза и (с) высокочастотный диапазон участке Найквиста для представительного без покрытия (пунктирная) и проводящего полимера, покрытого (твердые) электроды. Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

. Рисунок 4 раз гистограмма Peristimulus измеряется на каждом электроде, в среднем более чем 300 повторений на 70 дБ белого шума на двух различных глубинах в IC; (а) 0 μ м и (б) глубины вставки 800 μ м. Звездочки указывают электроды покрытые. Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

Рисунок 5. Данных Потоковое измеренные на каждом электроде с 70 дБ белых всплесков шума на двух разных глубинах в тон IC; (а) 0 μ м и (б) глубина вставки 800 μ м. Звездочки указывают электроды покрытые. Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.

Рисунок 6. Шуму S ignal в процессе введения и втягивания электродной решетки в IC. (А) 70 дБ белый шум на представительной без покрытия (пунктирная) и проводящего полимера, покрытого (твердые) электродов и (б) различны уровни звукового давления ( 40-70 дБ) на проводящую полимерным покрытием электрода. Нажмите здесь, чтобы увеличить мнимойэ.

Discussion

Этот протокол предусматривает способ сравнения нейронных записи электродных покрытий в течение одного животного. Конструкция электрода используется является идеальным для имплантации в крысиной нижней бугорок (IC), с размерами примерно того же масштаба. Вариации этого электрода, такие как больше пространства между хвостовиками помешало бы все хвостовики будучи в крысиной IC в то же время, в то время как более длинные черенки и больший шаг между электродами увеличить риск, что кончики хвостовик придет в контакт с основанием черепа во время введения. Меньший шаг электрод увеличивает риск покрытия от одного электрода, контактирующего смежный электрод. Площадь электрода влияет на нейронную реакцию записи, и, следовательно, должны быть согласованы между экспериментами. Область выбрана идеально подходит для измерения нескольких аппаратов активность, что приводит к более последовательных данных с переменными расстояниями электрод-нейронных. Используя 4 электроды с тем же покрытием позволяет статистического анализа FROM в данных животных и достаточных одного могут быть получены из 2 животных с 2 разных матриц электродов (размер выборки 8 для каждого материала). Электродные покрытия были также в шахматном порядке на каждом хвостовиком, чтобы минимизировать ошибку, таких как гибели нейронов при вставке матрицу электродов над ходе эксперимента или электрического поля эффектов от изменения ширины хвостовика от кончика до основания. Эти типы ошибок даст другой электрофизиологического ответа на электродов на конце хвостовика сравнению с теми, у основания. Были найдены Интер-пакетные электрохимические и электрофизиологические отклонения от электродных массивов, поэтому рекомендуется серия экспериментов выполняются с матриц электродов из той же партии. 3D множество электрода может также использоваться, чтобы собрать больше данных из одного животного, хотя необходимо позаботиться, чтобы обеспечить электроды последовательно покрытием как перенос массы может не совпадать с электродами на краю против сеГюнтер черенки.

Эксперименты в пробирке были выполнены в недегазированный буферного раствора, чтобы лучше представлять условия в естественных условиях. Хотя это и не критично, оно должно быть последовательно через экспериментов, чтобы предотвратить колебания, связанные с восстановления кислорода. Конкретный состав испытательной раствора на основе рекомендаций NeuroNexus (частным обменом), но возможны варианты, например, добавлением электролита или корректировки рН. В конечном счете, с высокой проводимостью, инертен решение требуется для обеспечения ответ в пробирке доминирует поведение электрода, но это должны быть согласованы между экспериментами. Более подробную информацию о выполнении электрохимический анализ должны быть получены из соответствующих источников ^11. Покрытие электрода или циклический протокол вольтамперометрический при использовании иридия электроды должны быть выбраны тщательно, как применение очень положительных потенциалов в течение длительного периодас времени сформирует иридий оксид и изменить электродные свойства. С другой стороны, платиновые электроды могут быть использованы, исключая возможность образования оксида. Скорость сканирования и потенциал диапазон основан на предыдущей литературы и должны быть согласованными по экспериментов, хотя корреляции между плотностью заряда и нервной реакции записи не были замечены ^10, более подробно по этим параметрам будут рассмотрены в будущих публикациях. Важно также, чтобы сохранить параметры EIS последовательным, как большие амплитуды, различные потенциалы смещения и конфигураций электрохимическая ячейка изменит реакцию импеданса.

Диапазон частот, используемый для EIS обсуждался в предыдущей статье ^10. Электрод сопротивление для нейронных имплантатов обычно только на расстоянии 1 кГц. Это может привести к потере значимой информации. Например без покрытия и с покрытием электрод может генерировать подобный импедансзначения при 1 кГц (рис. 3а). Однако на более низких частотах, это покрытие электрод обладает значительно более низкий импеданс. Аналогично для фазового (рис. 3б), при 1 кГц непокрытые и покрытые электроды имеют очень разную фазу, но при более низких и более высоких частотах они похожи. Это различие в свойствах очень очевидно на участке Найквиста (рис. 3, в), где без покрытия электрода линейна в то время как электрод, покрытый обладает полукруг на высоких частотах и вертикальной ответ на низких частотах.

Центральный ядро ​​ИЦ животной модели крысы была выбрана в качестве подходящего места для сравнения записи электродов из-за его легкой доступности, относительно большого размера, и прямой моно иннервации через контралатеральной кохлеарного ядра. Tonotopic расположение позволяет легко начальное позиционирование зонда и доставки чистых частот тональных также могут быть использованы, чтобы помочь сразмещение зонда. Во электрода вставки массива в IC, нейронная активность к белому шуму контролируется. В зависимости от угла и точного позиционирования электродной решетки, один боковой хвостовик может зарегистрировать акустически, приводимый в ответ только наиболее дистальной электродом в то время как контралатеральной хвостовик отображает активность на 3 или 4 электродами. Конкретный характер активности на электродной решетки не является критическим, так как только серия записи ответов на каждый электрод требуются с различных расстояний электрод-нейронов. Если деятельность не видел на всех 4 черенков, множество электрода не может быть в правильном положении. В этой ситуации, массив должен быть полностью закрыт, при его положение относительно лямбда и средней линии немного изменены, а затем повторно. Если несколько мест в одном животном безуспешно имплантированы, уха баров должны быть проверены на правильность положения. Инспекция потоковыми данными может указывать на проблемы остроумиеч электрод, например, один электрод на рисунке 5 показывает только большой шум по сравнению с другими электродами, это была прослежена до неисправного разъема и объясняет отсутствие ответа в PSTH (рис. 4).

Операция описано в данном протоколе доступ правильный нижние холмики крыши со спикером в левой панели уха. Это может быть легко изменена, чтобы поставить динамик на правой панели уха и электродной решетки в левую IC.

Этот протокол был разработан для использования с электродных покрытий на коммерчески доступных электродных массивов (NeuroNexus). Этот конкретный протокол тестирования не могут быть пригодны для различных конфигураций электродов. Например, введение гибких массивов полиимид подложки и сравнение с массивами Юта стиля может быть затруднено. Материалы должны быть совместимы с этих массивов, как определенные материалы или их способы нанесения покрытия может ухудшитьзонды. Некоторые потенциальные проблемы в том, что методом вакуумного осаждения должно обеспечить только электроды с покрытием; растворители, используемые не должно растворяться или травления металла, кремния или проволоки герметика связь; и температуры обработки не должна быть слишком высокой. Этот протокол также не испытывает хроническую производительность имплантата как показано в Людвиг и др.. ¹² Тем не менее, этот протокол может быть расширена, чтобы включить много других электродных конфигураций, типов материалов и протоколов испытаний. Например другие аналитические методы могут быть использованы для тестирования в пробирке. Уборщик ферментативная могут быть изменены на другие виды лечения, чтобы лучше понять электрод нагара происходит во время острой имплантации. Другие методы осаждения также может быть использован для изменения электроды. Тем не менее, без покрытия электродов всегда должны быть включены в качестве ссылки на тестовых электродов.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Programmable Attenuator	TDT	PA5	Controls the amplitude of the acoustic signal across frequencies
Electrostatic speaker driver	TDT	ED1	Drives the electrostatic speakers (EC1)
Coupled electrostatic speaker	TDT	EC1	Delivers sound to the animal
Processing base station	TDT	RZ2	Records neural activity from electrode array (using PZ2 preamplifier)
Preamplifier	TDT	PZ2-256	256-channel high impedance preamplifier
Multifunction Processor	TDT	RX6	Used to generate acoustic stimuli
Multichannel electrode	NeuroNexus Technologies	A4 × 8–5mm-200-200-413	4-shank 32-channel electrode array
Potentiostat	CH Instruments	CHI660B	Deposits electrode coatings and performs cyclic voltammetry and EIS (used with CHI684)
Multiplexer	CH Instruments	CHI684	Switches between electrodes on the potentiostat
Disodium phosphate	Fluka	71644	Used in the test solution
3,4-Ethylenedioxythiophene (EDOT)	Sigma Aldrich	483028	An electrode coating material
para-Toluene sulfonate (Na2pTS)	Sigma Aldrich	152536	An electrode coating material
Urethane	Sigma Aldrich	U2500	Used to anesthetize the animal
Silver/Silver chloride electrode	CH Instruments	CHI111	Used for testing the electrode in vitro
Platinum electrode	CH Instruments	MW4130	Used for testing the electrode in vitro
Motorized microdrive	Sutter Instruments	DR1000	To control the electrode array position during surgery
Enzymatic cleaner	Advanced Medical Optics	Ultrazyme	Cleans the protein off the electrode array after implantation
Acoustic enclosure	TMC Ametek	83-501	Isolates the animal from acoustic and electrical noise
Stereotaxic frame	David Kopf Instruments	1430	Secures and positions the animal
Temperature controller	World Precision Instruments	ATC1000	Controls the animal temperature
Bone drill	KaVo Dental	K5Plus	Used to perform the craniectomy
Aspirator	Flaem	Suction pro	Used to perform the craniectomy