Summary
Nous avons conçu une procédure dans laquelle un cadavre humain formaldéhyde-fixe est utilisé pour aider les neurochirurgiens en formation pour l’implantation de tableaux de la microélectrode dans le néocortex du cerveau humain.
Abstract
Ce protocole décrit une procédure pour aider les chirurgiens en formation pour l’implantation de tableaux de la microélectrode dans le néocortex du cerveau humain. Les progrès technologiques récents ont permis la fabrication de matrices de microélectrodes qui permettent l’enregistrement de l’activité de neurones individuels multiples dans le néocortex du cerveau humain. Ces tableaux ont le potentiel d’apporter un éclairage unique sur les corrélats neurones de la fonction cérébrale dans la santé et la maladie. En outre, l’identification et le décodage de l’activité neuronale volitive ouvre la possibilité d’établir des interfaces cerveau-ordinateur et donc pourrait aider à restaurer les fonctions neurologiques perdues. L’implantation de tableaux de la microélectrode néocorticale est une procédure invasive nécessitant une craniotomie centimétrique précité et l’exposition de la surface corticale ; ainsi, la procédure doit être effectuée par un neurochirurgien dûment formé. Afin de fournir une occasion de formation chirurgicale, nous avons conçu une procédure basée sur un modèle de cadavre humain. L’utilisation d’un cadavre humain formaldéhyde-correction permet de contourner les difficultés pratiques, éthiques et financières des pratiques chirurgicales sur des animaux (en particulier les primates non-humains) tout en préservant la structure macroscopique du chef, crâne, méninges et cérébrale surface et permettant aux réalistes, bloc opératoire comme positionnement et instrumentation. En outre, l’utilisation d’un cadavre humain est plus proche de la pratique clinique quotidienne que n’importe quel modèle de non-humains. Les principaux inconvénients de la simulation de cadavres sont l’absence de pulsation cérébrale et de la circulation sanguine et le liquide céphalorachidien. Nous suggérons qu’un modèle de formaldéhyde-fixe un cadavre humain est une approche adéquate, pratique et économique pour assurer une formation chirurgicale adéquate avant d’implanter les tableaux de la microélectrode dans le néocortex humain vivant.
Introduction
Ces dernières années ont vu le développement de solutions technologiques pour relever le défi d’enregistrer l’activité de neurones individuels multiples dans la vie du cerveau1,2,3. Matrices de microélectrodes à base de silicium à des microélectrodes de fil métallique en fonction des propriétés de signal, effectuer de la même façon, et ils peuvent enregistrer des dizaines à des centaines de neurones dans une petite parcelle de tissu cérébral4,5, 6 , 7. matrices de microélectrodes ont permis aux scientifiques d’établir la correspondance entre l’activité neuronale dans le cortex moteur primaire de singes et bras mouvements8, qui à son tour a donné un coup de pouce au développement de cerveau-ordinateur interfaces (BCIs)9.
Matrices de microélectrodes ont été utilisés chez les humains dans deux situations : comme les implants chroniques au contrôle BCIs et comme implants semi-chronique pour étudier l’activité de neurones individuels chez les patients souffrant d’épilepsie. Les implants chroniques, ciblant la représentation fonctionnelle de la main dans le cortex moteur primaire, ont permis des patients souffrant de tétraplégie à contrôler le mouvement d’un bras robotique ou de l’ordinateur curseurs10,11,12 ,,13. Semi-chronique implants, insérés avec électrodes subdural expression (ECOG) chez les patients atteints d’épilepsie pharmacorésistante qui sont candidats à la chirurgie de l’épilepsie14, permettent des enregistrements unitaires avant, pendant et après les crises, et ont commencé à faire la lumière sur l’activité de neurones individuels pendant et entre les crises d’épilepsie15,16,17,18,19. Matrices de microélectrodes ont le potentiel d’améliorer considérablement notre compréhension de la façon dont le cerveau fonctionne en établissant un lien entre l’activité des neurones, d’une part et les perceptions, les mouvements et les pensées des êtres humains, en santé et en maladie, les autres20,,21.
Matrices de microélectrodes à base de silicium sont maintenant disponibles sur le marché et leur utilisation chez les humains a été approuvée par les autorités réglementaires aux Etats-Unis dans l’indication épilepsie semi-chronique. Cependant, ces dispositifs sont envahissantes et doivent être insérés dans le cerveau. Les conséquences négatives de la technique d’insertion incorrecte, au-delà de la défaillance du dispositif de l’activité neuronale record, incluent une hémorragie cérébrale et l’infection, avec le risque de dysfonction neurologique permanente ou de longue durée. Bien que le taux de complication de l’implantation de tableau microélectrode est actuellement inconnu, le taux de complications potentiellement graves de l’implantation de macroelectrodes intracrânienne électroencéphalographie (EEG) est de 1 à 5 %22, 23. par conséquent, l’implantation correcte de matrices de microélectrodes nécessite les vastes compétences neurochirurgicales et formation procédure spécifique.
Les méthodes disponibles pour les chirurgiens parfaire leurs connaissances avec les baies de la microélectrode dans un environnement sécuritaire comprennent les mammifères non humains et des cadavres humains. Le modèle de formation idéal serait reproduire fidèlement la taille et l’épaisseur du crâne humain ; la robustesse et la ramification vasculaire de la dure-mère ; le modèle de gyrification, la cohérence et la pulsation du cerveau humain ; la présence de circulation de sang et le liquide céphalorachidien ; et le positionnement global du sujet en salle d’opération (OR)-comme l’environnement. Ainsi, des modèles animaux ont besoin d’être d’une taille suffisante pour fournir une expérience significative pour les chirurgiens. Grands primates non humains viennent plus proche de vous, mais leur utilisation pour la formation chirurgicale n’est pas viable d’un point de vue éthique et parce qu’ils sont chers. Les rongeurs n’entrent pas d’examen à cause de leur petite taille ; l’utilisation même des chats ou des lapins implique la diverge sensiblement d’une OR-comme l’environnement.
Cadavres humains représentent une alternative intéressante. Leurs avantages comprennent la vie comme taille et la forme de la tête et du cerveau et de la possibilité de mettre en place une formation chirurgicale dans un environnement de type OR. Les départs plus évidentes d’une situation réaliste sont l’absence de pulsations cérébrales et saignements et les modifications de l’aspect et la consistance des tissus de l’organisme qui sont spécifiques à la technique employée pour le cadavre préservation24. Les cadavres frais congelé préserver la cohérence et la flexibilité de nombreux organes et tissus dans une certaine mesure, mais ils ont plusieurs inconvénients : ils commencent à dégrader dès le dégel commence, afin que le cerveau devient trop dégradé pour l’insertion d’une microélectrode tableau à accomplir de façon réaliste et ils sont une ressource relativement rare et chère. Formaldéhyde-correction cadavres, en revanche, sont plus abordables et disponibles et beaucoup plus durable, au détriment de la cohérence du tissu endurci.
Ici, nous établissons une procédure en utilisant un modèle de formaldéhyde-fixe un cadavre humain pour assurer la formation neurochirurgicale à l’implantation d’un microélectrodes néocorticale. Notre approche permet de réaliste, OR-comme positionnement et instrumentation ; effectuant la craniotomie et durotomy et exposer la surface néocorticale ; fixer le socle de l’électrode à l’os du crâne des voisins la craniotomie ; et en insérant des microélectrodes dans le néocortex avec un élément de frappe pneumatique25. Critique, il permet aux chirurgiens de pratiquer l’alignement précis du tableau microélectrode (ce qui est branché sur le socle de l’électrode par un faisceau de fils or individuellement isolés) parallèle à la surface néocorticales26. Notre protocole reproduit fidèlement l’indication de l’implantation de la microélectrode array avec implantation d’ECOG chez les patients qui sont candidats à la chirurgie pour l’épilepsie. Les indications de la chirurgie d’implantation sont significativement influencées par le type exact de microélectrodes ; Nous décrivons ici la procédure pour un tableau qui a récemment reçu l’approbation réglementaire pour une utilisation chez l’homme aux Etats-Unis. Le tableau de Utah dit comprend un 4 x 4 mm, la grille de la microélectrode 100 ; un piédestal Transcutané qui est attaché à la table externe du crâne ; et un faisceau de fils reliant les deux.
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Protocol
Le cadavre humain utilisé dans ce travail a été fourni dans le cadre des dons d’organe pour l’éducation médicale. Le consentement éclairé pour le don du corps a été obtenu par écrit du vivant du donateur. Conformément aux lois fédérales et cantonales, aucun examen par un Comité d’éthique a été nécessaire.
Remarque : Ce protocole suppose que les personnes exécutant la chirurgie pratique sont des neurochirurgiens avec formation et expertise dans les procédures de neurochirurgie standards, y compris le positionnement du patient et fixation de la tête, craniotomie et durotomy et suture. Outre les outils et les équipements spécifiques à des microélectrodes, équipements et outils neurochirurgicaux standard sont utilisés.
1. sélection du cadavre et le programme d’installation de la salle d’opération
- Prélever un spécimen n’ayant aucun antécédent de maladie ou de blessures à la tête, le crâne et le cerveau.
- Vous pouvez également effectuer un balayage de la tomodensitométrie (TDM) de tête de cadavre pour s’assurer qu’il n’y a aucune lésion intracrânienne importante (Figure 1 a), par exemple, hématome sous-dural chronique ou une lésion expansive intra-axiale. À l’aide de la tomodensitométrie, identifier une zone corticale de cible pour l’implantation de la microélectrodes (par exemple, le domaine de la « poignée de main » du gyrus précentral, correspondant à la représentation de la main dans le cortex moteur primaire27, dans le cas de la formation pour l’implantation d’un BCI).
- Cadavre de position en décubitus latéral sur une table d’opération. Utiliser une table d’opération plutôt qu’une dissection tableau afin d’ajouter au réalisme de l’OR-comme l’environnement et facilite la fixation de la pince du crâne et de frappe pneumatique. Positionner le cadavre en décubitus latéral afin de permettre l’approche fronto-temporales dans un cadavre de formaldéhyde-correction, dans lesquels la rotation du cou est limitée.
- Fixer la tête dans la bride du crâne (Figure 1 b). Couvrir avec des draps chirurgicaux (Figure 1).
Remarque : Dans notre cas, les broches postérieurs de la pince du crâne sont exceptionnellement positionnées dans le plan sagittal de la tête (voir Figure 1 b), parce que nous avons utilisé une pince de crâne qui avait été modifiée à des fins de formation chirurgicale à garder une tête cadavérique, séparée du reste de l’organisme.- Lorsque vous utilisez une pince standard crâne sur une table d’opération, placez les broches postérieures fixer la tête perpendiculaire au plan sagittal.
2. exposition de la surface néocorticale
- Inciser le cuir chevelu à l’aide d’un scalpel, suite à une incision de point d’interrogation pour exposer le temporel et l’os frontal. Disséquer le muscle temporal le long du bord postérieur de l’incision. Incliner le muscle du cuir chevelu et temporalis par dissection par clivage (Figure 1).
- Effectuer une craniotomie fronto-temporales carré grande, par exemple 5 x 5 cm (Figure 2 a). Pour cela, percez quatre trous de burr aux coins de la craniotomie prévue. Ensuite, utilisez le craniotome pour relier les trous de burr. Retirez le lambeau osseux à l’aide d’une spatule, exposant la dure-mère. Stocker le lambeau osseux dans une solution saline.
- Ouverture de la dure-mère sur trois côtés de la craniotomie avec des ciseaux dura (Figure 2 b). Inclinez-le et exposer l’arachnoïde et la surface du néocortex cérébral (Figure 2).
3. fixation du socle de l’électrode
- Sélectionnez un gyrus cortical où sera implanté le microélectrodes. Sélectionnez une surface gyral cérébrale qui est environ plate afin que le tableau de la microélectrode résidera affleurant avec lui lorsqu’il est inséré. S’assurer qu’il n’a pas coursé des vaisseaux sanguins visibles sur la surface corticale où sera inséré le microélectrodes.
- Sélectionnez un site pour la fixation du socle de l’électrode sur le bord supérieur de la craniotomie, à proximité de l’incision cutanée et permettant une marge suffisante pour le faisceau de fils pour que le tableau de la microélectrode peut atteindre le gyrus cible. Vissez le socle sur la table externe de l’os du crâne à côté de la craniotomie (Figure 2D). Utilisez 6 à 8 vis autotaraudeuses os cortical (longueur 6 mm, 2 mm de diamètre) pour assurer une fixation appropriée.
- Lors de la manipulation du piédestal, toujours s’assurer que le tableau de la microélectrode ne touche pas n’importe quoi (il peut être endommagé ou pu lacérer la surface néocorticale) en tenant le faisceau de fils à proximité des microélectrodes avec des pincettes avec plastique - ou recouvert de caoutchouc conseils (Figure 2E).
4. positionnement et l’insertion de la microélectrodes
- Le tableau de la microélectrode position parallèle à la surface du gyrus cible. Courber le faisceau de fils nécessaires à cet effet (Figure 3 a).
Remarque : Le faisceau de fils rigide n’est pas facilement conforme aux souhaits du chirurgien. Soins et la patience sont nécessaires pour obtenir le bon alignement des microélectrodes et la surface corticale.- Éventuellement, utiliser les sangles de titane « dog-bone » pour fixer le faisceau de fils du crâne et contrôler son cours vers le gyrus cible. Ne vissez pas la sangle trop serré pour éviter d’endommager le faisceau de fils.
- Aligner l’élément de frappe pneumatique approximative avec le dos de la microélectrodes (Figure 3 b). Contrôler les connexions de l’élément de frappe pneumatique à son boîtier de commande et puis allumez le boîtier de commande.
Remarque : Assurez-vous que l’élément de frappe pneumatique est au moins 5 mm du tableau avant d’allumer le boîtier de commande, comme l’élément de frappe pneumatique pourrait être déclenchée dès mis en marche. - Utiliser les vis millimétriques du titulaire de frappe pneumatique pour affiner l’alignement de l’élément de frappe avec le dos du tableau microélectrode (Figure 3 bencart). À l’aide de l’élément de frappe, appliquer un excursion distance - et sous pression contrôlée robinet à l’arrière du tableau microélectrode et insérez-le dans la surface corticale, poussant par l’intermédiaire de l’arachnoïde.
Remarque : Vérifiez que le tableau de la microélectrode est affleure la surface corticale.
5. positionnement de la grille ECOG sous-dural
Remarque : Cette étape est facultative.
- Placez une grille ECOG sous-dural sur la surface corticale (Figure 3D). Si nécessaire, retirez les électrodes en coupant à travers la grille de sorte que la forme globale de la grille de l’ECOG s’adapte la craniotomie.
- Orientez la grille ECOG afin que son fils seront fermera le mater de dura et le crâne supérieurement ou postérieurement.
- Irriguer la grille ECOG avec du sérum physiologique avant de le mettre en contact avec la surface corticale.
- Fixer la grille ECOG il suture de la dure-mère sur les bords de la durotomy.
6. repositionnement et fermeture de la dure-mère, lambeau osseux et lambeau cutané
- Tenir compte de la dure-mère sur la surface corticale exposée et il suture aux bords de la durotomy.
- Vissez les sangles de titane de « dog-bone » sur les bords du lambeau osseux à l’aide de l’os cortical vis autotaraudeuses. Repositionner le lambeau osseux dans la craniotomie. Fixez le lambeau osseux voisins des os du crâne avec les sangles de titane « dog-bone » et l’os cortical vis autotaraudeuses. Prendre soin de ne pas pour écraser le faisceau de fils du tableau microélectrode (et ceux de la grille ECOG facultative) entre les bords de l’OS.
- Refléter et suture du lambeau cutané. Refermer l’incision de la peau autour du cou du piédestal électrode (Figure 3E).
- Sinon, laissez le piédestal d’évacuer le véhicule du cuir chevelu à travers une incision séparée de coup de poignard dans le lambeau de cuir chevelu.
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Representative Results
Notre protocole utilise un modèle de formaldéhyde-fixé un cadavre humain pour permettre les chirurgiens à pratiquer cette intervention chirurgicale d’implanter un microélectrodes dans le néocortex cérébral dans un environnement réaliste, OR-comme. L’option d’exécution post mortem neuro-imagerie, comme la tête CT, confirmera l’absence de toute lésion intracrânienne importante (Figure 1 a) et peut aider avec la sélection du site d’implantation. Travailler avec un ensemble de l’échantillon et la mise en place d’une intervention chirurgicale sur une table d’opération augmentent le réalisme de la procédure de formation (Figure 1 b-1 C). Bien que la fixation de formaldéhyde modifie quelque peu la couleur, la texture et la raideur des tissus du corps, chaque étape de la procédure chirurgicale afin d’exposer la surface néocorticale (incision cutanée, craniotomie et durotomy) peut être effectuée facilement selon la norme pratique neurochirurgicale (Figure 1 et Figure 2 a-2 C).
Les étapes de l’approche chirurgicale qui sont spécifiques à des microélectrodes procéder très semblable à la situation in vivo . La première étape consiste en vissant le piédestal de l’électrode à l’OS crânien près la craniotomie ( Figure 2D-2E). Apporter des microélectrodes dans l’alignement de la surface néocorticale est une des étapes plus délicates de la procédure (Figure 3 a)26. Le positionnement et le fonctionnement de l’élément de frappe pneumatique sont également effectués en mode réaliste (Figure 3 b). Notre protocole de formation fournit amplement l’occasion pour les chirurgiens à expérimenter avec ces étapes cruciales. Un départ de réalisme réaliste est l’absence de pulsation cérébrale dans un modèle de cadavre (la légère vers le haut et vers le bas les mouvements de la surface exposée néocorticale causées par la respiration et des battements de cœur). Néanmoins, le résultat final du protocole formation (Figure 3-3E) étroitement reproduit la réalité26.
Si effectuées par deux chirurgiens, la durée moyenne du dispositif pour l’implantation de tableau microélectrode est à moins de 30 minutes, comme également signalés par d’autres26.
Figure 1 . Mise en place l’environnement opératoire. (A), à la tête CT scan peut confirmer l’absence de toute lésion intracrânienne importante. (B) Position la tête dans la bride du crâne. (C) drapé la tête. Nez de l’échantillon est à droite de l’image, l’occiput vers la gauche. Incise (D) et les muscles du cuir chevelu et temporalis d’inclinaison. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2 . Exposer la surface néocorticale et y attacher le piédestal de l’électrode. (A) effectuer une craniotomie grande carrée. (B) exécuter durotomy. (C) reflètent la dure-mère et exposer la surface néocorticale. Vis (D) le piédestal de l’électrode à l’OS crânien près du bord de la craniotomie (encart : gros plan sur la fixation du socle avec vis à OS). (E) Maintenez la microélectrodes fragile avec des pincettes pour éviter les dommages causés par les contacts non souhaités. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3 . Positionnement et en insérant des microélectrodes. (A) courbure le faisceau de fils afin d’amener les microélectrodes dans l’alignement de la surface corticale (encart : gros plan sur l’alignement des microélectrodes et cortex). (B) apporter l’élément de frappe pneumatique dans l’alignement de l’arrière du tableau microélectrode (encart : gros plan sur l’alignement du tableau de frappe et la microélectrode). Vue d’ensemble (C) du tableau de microélectrodes, fil bundle et électrode de piédestal. (D) grille ECOG Position au-dessus de la surface corticale. (E) fermer la peau autour du cou du socle de l’électrode. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
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Discussion
Le modèle de formaldéhyde-fixe un cadavre humain et le protocole chirurgical décrit ici reproduire l’approche chirurgicale d’implantation des matrices de microélectrodes dans le néocortex cérébral humain. Chaque étape de la procédure, y compris le positionnement de la microélectrodes et son insertion avec l’injecteur pneumatique, procéder presque de la même façon que dans un patient de la vie réelle, à l’exception de cette pulsation cérébrale et la circulation sont absents. Les étapes cruciales dans le protocole sont l’alignement du tableau microélectrode avec la surface néocorticale et son impaction dans le cortex à l’aide de l’applicateur pneumatique. Il faut rapprocher le tableau comme parallèle à la surface corticale que possible. Dans le cas que le tableau ne mensonge pas affleure la surface néocorticale après la première prise de l’injecteur pneumatique, un robinet supplémentaire peut être livré. Tout au long de la procédure, le tableau de la microélectrode devrait être protégé contre les dommages mécaniques. Dans le cas de l’implantation chez l’homme patient dans des conditions cliniques, s’il y a des dommages visibles aux microélectrodes, bundle ou connecteur, le tableau doit être jeté et un autre employé.
Le tableau de l’Utah est actuellement le microélectrodes seulement néocorticales qui a reçu l’approbation réglementaire pour une utilisation chez l’homme. Toutefois, les autres types de microélectrodes ont été développés chez les animaux et peuvent être utilisés chez l’homme au sein de projets de recherche spécifiques28. Chaque approche comporte ses propres avantages et inconvénients, principalement liées à la conception des électrodes. Par exemple, la technique d’insertion balistique du tableau de l’Utah, qui a été développé sur nécessité25, exige que le tableau d’être précisément aligné sur la surface corticale ; Cette exigence ne s’applique pas nécessairement aux autres microélectrodes, qui peuvent être poussés doucement dans la matière grise. Quelques électrodes permettent l’accès à l’activité de toutes les couches corticales29, qu’alors que le tableau de Utah échantillons de neurones à une profondeur unique et prédéterminée. Un des avantages majeurs de la matrice de l’Utah est le grand nombre de neurones qui peuvent être enregistrés simultanément, rendant particulièrement approprié pour moteur BCIs11.
Pour les formations de laboratoire neurochirurgicaux, spécimens provenant de cadavres sont considérés comme des modèles de haute valeur, permettant le retour haptique dans un environnement présentant plus précisément l’anatomie humaine,30,31. Il n’y a pas de modèle universel de cadavre, cependant, et la technique d’embaumement doit être adaptée aux objectifs de chaque procédure : sont des tissus mous (tels que le cuir chevelu) d’importance, ou plutôt les os, la dure-mère, cortex, ventricules ou vaisseaux sanguins32, 33,34,35,36? Échantillons (cryoconservés) frais ou frais-congelé, bien que souvent considéré comme le meilleur modèle pour une variété de procédures chirurgicales, portent le risque de transmission de maladies infectieuses. En outre, ils ont un temps de travail très limité en raison de la décomposition rapide31,37,38,39, suivie d’une diminution de tissus conformité, effondrement ventriculaire et pneumocéphalie 35. dans le cas de notre protocole, maintenir une surface corticale un peu ferme était une exigence pour permettre l’insertion de microélectrodes, empêchant ainsi l’utilisation d’un spécimen frais congelé. Embaumement solutions fournissant le fixateur à long terme et propriétés germicides sont également largement accepté30,33,35,40. Cadavres embaumés selon la fixation Thiel sont très appréciés en termes de cohérence des tissus mous et de l’élaboration des plans fasciaux ou internervous36, mais on pense que la préservation du cerveau manquent de réalisme,41. Fixation à base de formaldéhyde provoque des renforcements de tissu et de la rentrée ainsi que la décoloration35,36,37. Cependant, la fixation de formaldéhyde est largement disponible et abordable et formaldéhyde-correction des cadavres sont très durables. Dans le contexte présenté dans cet article, le durcissement des tissus mous causée par la fixation de formaldéhyde, tout en étant un désavantage pour les nombreux cours de formation en chirurgie (en particulier pour les approches orthopédiques), s’est avéré être un modèle adéquat, présentant une étable, mais pas trop rigide surface du cerveau, ce qui permet une application réaliste de la corticale microélectrodes sur le post mortem cerveau. Techniques ont été développés pour simuler la circulation du sang et de liquide céphalo-rachidien dans les cadavres de formaldéhyde-correction30,31,39 et pourraient compléter le présent Protocole afin de favoriser augmenter le réalisme de l’OR-comme l’environnement.
Impression en trois dimensions de (3D) est récemment devenu un moyen accessible et abordable de reproduire les parties du corps pour l’enseignement médical et chirurgical. Nouveau 3D printing et de moulage à l’aide de moulages gélatineux synthétiques fournit un modèle de cerveau réaliste avec la rétroaction tactile. Cette approche a l’avantage d’offrir une structure déformable qui peut être imprimée pour reproduire l’anatomie cérébrale d’une personne en particulier et n’est donc plus anatomiquement précises que plus générique modèles42. En revanche, il y a encore réserves au sujet de la rigidité et les propriétés de coupe de tissu de la matière synthétique43. En ce sens, le modèle cadavérique donne un cadre plus large et anatomique, y compris la stratigraphie complète, non seulement la surface du cerveau lui-même.
Une alternative à la formation chirurgicale sur des cadavres humains est pratiquer sur des animaux vivants. Implanter un microélectrodes sur un modèle de primate, par exemple un singe macaque, reproduirait la plupart des caractéristiques de la procédure réelle chez un patient humain, y compris chirurgicales positionnement et instruments similaires à celles utilisées chez l’homme, un gyrencephalic cerveau d’une taille pas très loin de celui d’un être humain et la présence de pulsation cérébrale ainsi que la circulation sanguine et le liquide céphalorachidien. Toutefois, s’il est acceptable d’implanter les tableaux de la microélectrode dans singes aux fins de la recherche en neurosciences, l’utilisation de singes uniquement pour la formation en chirurgie est largement déconseillée, pour des raisons éthiques, ainsi qu’en raison de leur coût très élevé. Parce que peu de centres neurosciences implants matrices de microélectrodes chez les singes à des fins de recherche, et que ces centres utilisent peu d’animaux à la fois (en raison du coût des singes eux-mêmes et la longue et fastidieuses formation que la recherche en neurosciences avec des singes entraîne généralement), formation pour l’implantation de la microélectrode tableau chez le singe n’est pas une option pour la plupart des chirurgiens. À l’aide de petits animaux, tels que les rongeurs et même les chats ou les lapins, dérogerait trop de réalisme comme OR. Un des avantages potentiels des modèles animaux, c’est qu’une guérison permet de répéter toute la procédure plusieurs fois au cours de la durée de vie de l’animal. Dans un modèle de cadavre humain, l’ensemble de la procédure peut être répétée une fois par hémisphère. Cela étant dit, craniotomie ne présente aucune difficulté particulière à un neurochirurgien qualifié. Pourvu que la craniotomie est assez grand, les étapes spécifiques de fixation du socle et la microélectrode positionnement et l’insertion peuvent être répétés aussi souvent que désiré pendant une session donnée, fournissant l’occasion d’une formation adéquate pour plus d’un chirurgien. Ainsi, nous pensons que des cadavres humains embaumés sont le modèle le plus approprié pour former des chirurgiens pour implanter des matrices de microélectrodes.
Récentes avancées dans le développement de la BCI suggèrent que les matrices de microélectrodes pourraient représenter une addition cliniquement significative aux solutions thérapeutiques et réparatrice qui existe aujourd'hui disponible pour les patients avec moteur sévère ou communicative d’incapacité 11 , 13 , 44. dans un proche avenir, l’implantation de tableaux de la microélectrode pourrait donc devenir une partie nécessaire de la formation des neurochirurgiens. Des améliorations dans la conception des microélectrodes eux-mêmes, ainsi que des améliorations dans la connexion des électrodes à l’ordinateur de traitement des signaux neurones (probablement par le biais de connexions sans fil), permettra de réduire le caractère invasif de matrices de microélectrodes et renforcer leur facilité d’utilisation pour les médecins et les patients et leurs aidants.
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Disclosures
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Acknowledgments
Les auteurs sont reconnaissants à m. Rob Franklin (Blackrock Microsystems), Prof. Margitta Seeck (Division de neurologie, hôpitaux universitaires de Genève, Genève, Suisse), Dr. Andrea Bartoli et Prof. Karl Schaller (service de neurochirurgie, Université de Genève Hôpitaux, Genève, Suisse) et M. Florent Burdin et Prof. John P. Donoghue (Wyss Center for Bio et neuro-ingénierie, Genève, Suisse) pour leur soutien dans la préparation de ce travail.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Mayfield skull clamp | Integra LifeSciences, Cincinnati, OH | A1059 | |
| Midas Rex MR7 system for craniotomy | Medtronic, Minneapolis, MN | EC300 | |
| Dura scissors | Sklar Surgical Instruments, West Chester, PA | 22-2742 | |
| Self-tapping bone screws | OrthoMed Inc., Tigard, OR | OM SYN211806 | |
| Microelectrode array and pedestal | Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT | LB-0612 | Mock-up arrays are available from the manufacturer upon request |
| Pneumatic impacter | Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT | LB-0088 | |
| 64-channel electrocorticography grid | Ad-Tech Medical Instrument Corporation, Racine, WI | FG64C-SP10X-0C6 | Optional |
References
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