Summary
Abbiamo progettato una procedura in cui viene utilizzato un cadavere umano formaldeide-fisso per assistere i neurochirurghi in formazione per l'impianto di microelettrodi nella neocorteccia del cervello umano.
Abstract
Questo protocollo descrive una procedura per aiutare i chirurghi in formazione per l'impianto di microelettrodi nella neocorteccia del cervello umano. Recente progresso tecnologico ha permesso la realizzazione di matrici di microelettrodi che consentono di registrare l'attività di singoli neuroni multipli nella neocorteccia del cervello umano. Queste matrici hanno il potenziale per portare una visione unica sui correlati neuronali della funzione cerebrale nella salute e nella malattia. Inoltre, l'identificazione e decodifica dell'attività neuronale volitiva apre la possibilità di stabilire le interfacce cervello-computer e così potrebbe contribuire a ripristinare perso le funzioni neurologiche. L'impianto di microelettrodi neocortical è una procedura invasiva che richiede un craniotomy supra centimetrico e l'esposizione della superficie corticale; così, la procedura deve essere eseguita da un neurochirurgo adeguatamente addestrato. Al fine di fornire un'occasione di formazione chirurgica, abbiamo progettato una procedura basata su un modello di cadavere. L'uso di un cadavere umano formaldeide-fisso consente di ignorare le difficoltà pratiche, etiche e finanziari di pratica chirurgica su animali (soprattutto non umano primati), preservando la struttura macroscopica della testa, cranio, meningi e cerebrale superficie e permettendo realistico, sala operatoria-come posizionamento e strumentazione. Inoltre, l'uso di un cadavere umano è più vicino alla pratica clinica quotidiana di qualsiasi modello di non-umani. Gli svantaggi principali della simulazione cadaverico sono l'assenza di pulsazione cerebrale e della circolazione di sangue e liquido cerebrospinale. Suggeriamo che un modello di formaldeide-fisso cadavere umano sia un approccio adeguato, pratico e conveniente per garantire un'adeguata formazione chirurgica prima di impiantare microelettrodi nella neocorteccia umana vivente.
Introduction
Anni recenti hanno visto lo sviluppo di soluzioni tecnologiche per la sfida di registrare l'attività di più singoli neuroni in vivo del cervello1,2,3. Microelettrodi a base di silicio eseguire allo stesso modo di microelettrodi legare convenzionale in termini di caratteristiche del segnale, e possono registrare da decine a centinaia di neuroni in una piccola zona di tessuto cerebrale4,5, 6 , 7. microelettrodi hanno permesso agli scienziati di stabilire la corrispondenza tra attività neurale nella corteccia motoria primaria di scimmie e braccio movimenti8, che a sua volta ha fornito una spinta per lo sviluppo del cervello-computer interfacce (BCIs)9.
Microelettrodi sono stati utilizzati in esseri umani in due situazioni: come cronici impianti a controllo BCIs e come gli impianti semi-cronici di studiare l'attività di singoli neuroni in pazienti affetti da epilessia. Gli impianti cronici, targeting per la rappresentazione funzionale della mano nella corteccia motoria primaria, hanno permesso a pazienti affetti da tetraplegia per controllare il movimento di un braccio robotico o computer cursori10,11,,12 ,13. Impianti semi-cronici, inseriti insieme con elettrodi subdurali electrocorticography (ECOG) in pazienti con epilessia resistente alla droga che sono candidati per la chirurgia di epilessia14, consentono registrazioni unitario prima, durante e dopo i grippaggi, e hanno cominciato a far luce sull'attività di singoli neuroni durante e tra i grippaggi epilettici15,16,17,18,19. Microelettrodi hanno il potenziale per migliorare significativamente la nostra comprensione di come il cervello funziona stabilendo un collegamento tra l'attività dei neuroni, da un lato e le percezioni, movimenti e pensieri degli esseri umani, sia nella salute e nella malattia, gli altri20,21.
Microelettrodi a base di silicio sono ora disponibili in commercio e loro uso in esseri umani è stato approvato dalle autorità di regolamentazione negli Stati Uniti nell'indicazione semicronica Epilessia. Tuttavia, questi dispositivi sono invasivi e devono essere inseriti nel cervello. Le conseguenze negative della tecnica di inserimento improprio, di là del guasto del dispositivo per registrare l'attività neuronale, includono emorragia cerebrale e l'infezione, con il potenziale per disfunzione neurologica permanente o di lunga durata. Anche se il tasso di complicazione dell'impianto array microelettrodo è attualmente sconosciuto, il tasso di complicanze potenzialmente gravi durante l'impianto di macroelectrodes intracranica elettroencefalografia (EEG) è 1-5%22, 23. Pertanto, l'impianto corretto di microelettrodi richiede ampie competenze neurochirurgiche e procedura-specifica formazione.
Gli approcci disponibili per i chirurghi affinare le loro abilità con microelettrodi in un ambiente sicuro comprendono mammiferi non umani e cadaveri umani. Il modello formativo ideale sarebbe riprodurre fedelmente la dimensione e lo spessore del cranio umano; la durezza e la ramificazione vascolare del dura; il modello gyrification, la coerenza e la pulsazione del cervello umano; la presenza di circolazione di sangue e liquido cerebrospinale; e il posizionamento complessivo del soggetto in una sala operatoria (OR)-come l'ambiente. Così, modelli animali devono essere di dimensioni sufficienti per fornire un'esperienza significativa per i chirurghi. Avvicinano grandi primati non umani, ma il loro uso per addestramento chirurgico è insostenibile sia dal punto di vista etico e perché essi sono costosi. Roditori non entrare in considerazione a causa delle loro piccole dimensioni; utilizzando anche gatti o conigli implica significativamente divergenti da un ambiente simile a OR.
Cadaveri umani rappresentano un'alternativa attraente. I loro vantaggi includono la vita-come dimensione e la forma della testa e del cervello e la possibilità di istituire training chirurgico in un ambiente simile a OR. Le partenze più evidente da una situazione realistica sono l'assenza di pulsazioni cerebrale e sanguinamento e le modifiche nell'aspetto e la consistenza dei tessuti del corpo che sono specifici per la tecnica impiegata per cadavere conservazione24. Fresco congelato cadaveri preservare la coerenza e la flessibilità di molti organi e tessuti in una certa misura, ma presentano numerosi svantaggi: iniziano a degradare, non appena lo scongelamento inizia, in modo che il cervello diventa troppo degradato per l'inserimento di un microelettrodo matrice da eseguirsi realisticamente e sono una risorsa relativamente rara e costosa. Formaldeide-fisso cadaveri, d'altra parte, sono più accessibili e disponibili e molto più durevole, a scapito della coerenza di tessuto indurito.
Qui, stabiliamo una procedura utilizzando un modello di formaldeide-fisso cadavere umano per fornire formazione neurochirurgico per l'impianto di una matrice di microelettrodi neocortical. Il nostro approccio permette realistico, OR-come posizionamento e strumentazione; esecuzione di durotomy e del craniotomy ed esponendo la superficie neocortical; associare il piedistallo di elettrodo all'osso del cranio vicini il craniotomy; e inserendo la matrice di microelettrodi nella neocorteccia con un pneumatico impactor25. Criticamente, consente ai chirurghi di praticare il preciso allineamento della matrice di microelettrodi (che è collegato con il piedistallo di elettrodo tramite un fascio di fili d'oro singolarmente isolati) parallela alla superficie neocortical26. Il nostro protocollo riproduce fedelmente l'indicazione dell'impianto di matrice di microelettrodi insieme con l'impianto di ECOG in pazienti che sono candidati per la chirurgia di epilessia. Le indicazioni della chirurgia dell'impianto sono influenzate significativamente dal tipo esatto di matrice di microelettrodi; qui, descriviamo la procedura per una matrice che ha recentemente ricevuto l'approvazione di regolamentazione per l'uso in esseri umani negli Stati Uniti. La cosiddetta matrice di Utah comprende un 4 x 4 mm, griglia 100 microelettrodo; un piedistallo transcutaneo che è collegato alla tabella esterna del cranio; e un fascio di cavo collega i due.
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Protocol
Il cadavere umano utilizzato in questo lavoro è stato fornito nel quadro di donazioni di corpo per l'educazione medica. Consenso informato per la donazione di corpo è stato ottenuto in scrittura durante il ciclo di vita del donatore. In conformità con le leggi federali e cantonali, non occorreva nessuna recensione da un comitato etico.
Nota: Questo protocollo si presuppone che le persone che effettuano operazioni di chirurgia pratica sono neurochirurghi con formazione e competenze in standard procedure neurochirurgiche, compreso il posizionamento del paziente e fissazione testa, craniotomia e durotomy e la sutura. Oltre gli strumenti e le attrezzature specifiche per la matrice di microelettrodi, attrezzature e strumenti neurochirurgici standard sono utilizzati.
1. selezione del cadavere e installazione della sala operatoria
- Selezionare un esemplare senza storia di malattia o infortunio per la testa, il cranio e il cervello.
- Facoltativamente, eseguire un'esplorazione di tomografia computata (CT) della testa del cadavere per assicurare che non c'è nessuna lesione intracranica significativa (Figura 1A), ad es. l'ematoma subdurale cronico o una lesione espansiva intra-assiale. Utilizzando l'esplorazione di CT, identificare un'area corticale di destinazione per l'impianto della matrice di microelettrodi (come l'area di "volantino" del giro precentrale, corrispondente alla rappresentazione della mano nella corteccia motoria primaria27, nel caso di formazione per l'impianto di un BCI).
- Cadavere di posizione in decubito laterale su un tavolo operatorio. Utilizzare un tavolo operatorio, piuttosto che una dissezione tabella allo scopo di aggiungere il realismo dell'OR-come ambiente e facilita il fissaggio della pinza di cranio e pneumatico dispositivo d'urto. Posizionare il cadavere in decubito laterale per consentire l'approccio fronto-temporale in un cadavere di formaldeide-fisso, in quale la rotazione del collo è limitato.
- Fissare la testa nel morsetto del cranio (Figura 1B). Copertura con teli chirurgici (Figura 1).
Nota: Nel nostro caso, i perni posteriori del morsetto del cranio sono insolitamente posizionati nel piano sagittale della testa (cfr. Figura 1B), perché abbiamo usato un morsetto di cranio che era stato modificato per scopi di addestramento chirurgico tenere un cadaverico testa separata dal resto del corpo.- Quando si utilizza un morsetto standard cranio su un tavolo operatorio, inserire i perni posteriori fissarne la testa perpendicolare al piano sagittale.
2. esposizione della superficie neocortical
- Incidere il cuoio capelluto usando un bisturi seguendo un'interrogativo incisione per esporre il temporale e ossa frontali. Sezionare il muscolo di temporalis lungo il bordo posteriore dell'incisione. Reclinare il muscolo del cuoio capelluto e temporalis di dissezione smussa (Figura 1).
- Eseguire una craniotomia fronto-temporale di Piazza grande, ad es. 5 x 5 cm (Figura 2A). A tale scopo, quattro fori della bava agli angoli del craniotomy previsto. Quindi, è possibile utilizzare il craniotome per collegare i fori della bava. Rimuovere il lembo osseo con una spatola, esponendo il mater di dura. Conservare il lembo osseo in soluzione salina.
- Aprire il mater di dura su tre lati del craniotomy utilizzando forbici dura (Figura 2B). Esso si adagia ed esporre la membrana aracnoide e la superficie della neocorteccia cerebrale (Figura 2).
3. fissazione del piedistallo elettrodo
- Selezionare una circonvoluzione corticale dove sarà impiantata la matrice di microelettrodi. Selezionare una superficie gyral che è approssimativamente piatta in modo che la matrice di microelettrodi si trovano quando inserito a filo. Assicurarsi che non ci sia nessun visibile del vaso sanguigno che scorre sulla superficie corticale dove verrà inserita la matrice di microelettrodi.
- Selezionare un sito per la fissazione del piedistallo elettrodo sul bordo superiore del craniotomy, vicino l'incisione cutanea e permettendo sufficiente margine di flessibilità per il bundle di filo, così che la matrice di microelettrodi può raggiungere il gyrus di destinazione. Avvitare il piedistallo sul tavolo esterno dell'osso del cranio accanto il craniotomy (Figura 2D). Utilizzare 6 a 8 viti autofilettanti di osso corticale (lunghezza di 6 mm, 2 mm di diametro) per garantire adeguata fissazione.
- Quando si manipolano il piedistallo, assicurarsi sempre che la matrice di microelettrodi non tocchi niente (potrebbe essere danneggiato oppure potrebbe lacerare la superficie neocortical) tenendo il filo bundle vicino la matrice di microelettrodi con pinzette con plastica - o Punte rivestite in gomma (Figura 2E).
4. posizionamento e inserimento della matrice di microelettrodi
- La matrice di microelettrodi. Posizionare parallelamente con la superficie del gyrus di destinazione. Piegare il filo in bundle come necessario a tale scopo (Figura 3A).
Nota: Il pacchetto di filo rigido facilmente non è conforme ai desideri del chirurgo. Cura e pazienza sono necessari per ottenere un buon allineamento della matrice di microelettrodi e superficie corticale.- Facoltativamente, è possibile utilizzare cinghie di titanio "osso di cane" per proteggere il bundle di filo al cranio e controllare il suo corso verso il gyrus di destinazione. Non avvitare troppo stretto la cinghia per evitare di danneggiare il bundle di filo.
- Portare il dispositivo d'urto pneumatico in allineamento approssimativo con il dorso della matrice di microelettrodi (Figura 3B). Controllare le connessioni del dispositivo di simulazione pneumatica alla relativa casella di controllo e quindi attivare la casella di controllo.
Nota: Assicurarsi che il dispositivo d'urto pneumatico è ad almeno 5 mm dall'array prima di attivare la casella di controllo, come il dispositivo d'urto pneumatico potrebbe essere innescato quando acceso. - Utilizzare le viti millimetriche del proprietario del dispositivo d'urto pneumatica per perfezionare l'allineamento di dispositivo d'urto con il dorso della matrice di microelettrodi (Figura 3Binserto). Utilizzando il dispositivo d'urto, applicare un rubinetto di distanza e pressione controllata di escursione alla parte posteriore della matrice microelettrodo e inserirla nel superficie corticale, spingendolo attraverso la membrana aracnoide.
Nota: Controllare che la matrice di microelettrodi è a filo con la superficie corticale.
5. posizionamento della griglia ECOG subdurale
Nota: Questo passaggio è facoltativo.
- Posizionare una griglia ECOG subdurale sopra la superficie corticale esposta (Figura 3D). Se necessario, rimuovere gli elettrodi da taglio attraverso la griglia in modo che la forma complessiva della griglia ECOG si inserisce il craniotomy.
- Orientare la griglia ECOG in modo che i suoi fili uscirà il mater di dura ed il cranio superiormente o posteriormente.
- Irrigare la griglia ECOG con soluzione fisiologica prima di porlo a contatto con la superficie corticale.
- Fissare la griglia ECOG suturando esso al mater di dura ai bordi della durotomy.
6. riposizionamento e chiusura del mater di dura, lembo osseo e la falda della pelle
- Riflettere il mater di dura indietro sopra la superficie corticale esposta e si sutura ai bordi della durotomy.
- Vite di cinghie di titanio "osso di cane" sui bordi del lembo osseo utilizzando osso corticale viti autofilettanti. Riposizionare il lembo osseo all'interno il craniotomy. Fissare il lembo osseo vicine le ossa del cranio con le cinghie di titanio "osso di cane" e osso corticale viti autofilettanti. Fare attenzione a non per schiacciare il bundle di filo di matrice di microelettrodi (e quelli della griglia opzionale ECOG) tra i bordi dell'osso.
- Riflettere e suturare il lembo di pelle. Chiudere l'incisione della pelle intorno al collo del piedistallo elettrodo (Figura 3E).
- In alternativa, consentire il piedistallo al uscita del cuoio capelluto attraverso un'incisione separata trasformato il lembo di cuoio capelluto.
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Representative Results
Il nostro protocollo utilizza un modello di cadavere umano formaldeide-fissato per permettere ai chirurghi di praticare la procedura chirurgica di impiantare una matrice di microelettrodi nella neocorteccia cerebrale in un ambiente realistico, OR. L'opzione di eseguire post mortem neuroimaging, come la testa CT, confermerà l'assenza di qualsiasi lesione intracranica significativa (Figura 1A) e può aiutare con la selezione del sito di impianto. Lavorando con un intero esemplare e la configurazione per la chirurgia su un tavolo operatorio aumenta il realismo della procedura formazione (Figura 1B-1 C). Anche se la fissazione di formaldeide altera un po' il colore, la consistenza e la rigidità dei tessuti del corpo, ogni passo della procedura chirurgica per esporre la superficie neocortical (incisione cutanea, craniotomia e durotomy) può essere eseguita facilmente secondo standard pratica neurochirurgica (Figura 1 e Figura 2A-2 C).
I passaggi della procedura chirurgica che sono specifici per la matrice di microelettrodi procedere molto similmente alla situazione in vivo . Il primo passo consiste nell'avvitare il piedistallo di elettrodo all'osso del cranio vicino il craniotomy ( Figura 2D-2E). Portare la matrice di microelettrodi in allineamento con la superficie neocortical è uno dei passaggi più delicati della procedura (Figura 3A)26. Il posizionamento e il funzionamento del dispositivo d'urto pneumatico vengono eseguiti anche nella moda realistico (Figura 3B). Il nostro protocollo di allenamento offre ampie opportunità per i chirurghi di sperimentare con questi passaggi cruciali. Una partenza dal realismo realistico è l'assenza di pulsazione cerebrale in un modello di cadavere (la leggera verso l'alto e verso il basso i movimenti di superficie esposta neocortical causati da battiti cardiaci e la respirazione). Tuttavia, il risultato finale del protocollo formazione (Figura 3-3E) strettamente riproduce la situazione di vita reale26.
Se eseguita da due chirurghi, il tempo operatorio medio per l'impianto di matrice di microelettrodi è meno di 30 minuti, come anche segnalati da altri26.
Figura 1 . Impostazione dell'ambiente di sala operatoria-come. (A) testa CT scansione può confermare l'assenza di qualsiasi lesione intracranica significativa. (B) posizione della testa nel morsetto del cranio. (C) copre la testa. Naso del provino è a destra dell'immagine, l'occipite a sinistra. (D) Incise e reclinare il cuoio capelluto e temporalis muscle. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2 . Esponendo la superficie neocortical e allegare il piedistallo elettrodo. (A) eseguire una craniotomia quadrata grande. (B) eseguire durotomy. (C) riflettono il mater di dura ed esporre la superficie neocortical. Vite (D) il piedistallo di elettrodo all'osso del cranio, vicino al bordo del craniotomy (inserto: primo piano sulla fissazione del piedistallo con viti ossee). (E) tenere la matrice di microelettrodi fragile con pinzette per evitare danni da contatto indesiderato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3 . Posizionamento e inserimento della matrice di microelettrodi. (A) Bend il bundle di filo al fine di portare la matrice di microelettrodi in allineamento con la superficie corticale (inserto: primo piano sull'allineamento della matrice di microelettrodi e corteccia). (B) portare il dispositivo d'urto pneumatico in allineamento con il dorso della matrice di microelettrodi (inserto: primo piano sull'allineamento della matrice impattore e microelettrodo). (C) Panoramica della matrice di microelettrodi, filo elettrodo e bundle piedistallo. (D) griglia di posizione ECOG sopra la superficie corticale. (E) nelle vicinanze della pelle intorno al collo del piedistallo dell'elettrodo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Il modello di formaldeide-fisso cadavere umano e il protocollo chirurgico descritto qui replicare la procedura chirurgica di impianto microelettrodi nella neocorteccia cerebrale umana. Ogni passo della procedura, compreso il posizionamento della matrice microelettrodo e suo inserimento con l'Inseritore pneumatico, procedere quasi allo stesso modo come in un paziente di vita reale, con l'eccezione che pulsazione cerebrale e circolazione sono assenti. I passaggi critici nel protocollo sono l'allineamento della matrice microelettrodo con la superficie neocortical e sua compressione nella corteccia utilizzando l'Inseritore pneumatico. Cura deve essere presa per approssimare la matrice come paralleli alla superficie corticale come possibile. Nel caso che la matrice non si trovano a contatto con la superficie neocortical dopo il primo tocco dell'Inseritore pneumatico, un rubinetto supplementare può essere consegnato. Durante tutta la procedura, la matrice di microelettrodi deve essere protetti da danni meccanici. Nel caso l'impianto in un essere umano paziente in condizioni cliniche, se non c'è alcun danno visibile al microelettrodi, bundle o connettore, la matrice deve essere scartata e un'altra usata.
La matrice di Utah è attualmente la matrice di microelettrodi solo neocortical che ha ricevuto l'approvazione di regolamentazione per uso in esseri umani. Tuttavia, altri tipi di microelettrodi sono stati sviluppati negli animali e possono essere utilizzati in esseri umani all'interno di progetti specifici di ricerca28. Ogni approccio ha i propri vantaggi e svantaggi, principalmente legati alla progettazione degli elettrodi. Ad esempio, la tecnica di inserimento balistico della matrice dello Utah, che è stata sviluppata dalla necessità25, richiede che la matrice precisamente essere allineati con la superficie corticale; Questo requisito non si applica necessariamente a altri microelettrodi, che possono essere spinto delicatamente nella materia grigia. Alcuni elettrodi consentono l'accesso all'attività di tutti gli strati corticali29, considerando che la matrice di Utah campioni da neuroni ad una profondità predeterminata, singolo. Uno dei vantaggi principali della matrice dello Utah è il gran numero di neuroni che possono essere registrate simultaneamente, che lo rende particolarmente adatto per motore BCIs11.
Per corsi di formazione del laboratorio neurochirurgica, esemplari cadaverici sono considerati come modelli di alto valore, che consente un feedback tattile in un ambiente che presenta in particolare anatomia umana30,31. Non c'è nessun modello universale cadavere, tuttavia, e la tecnica di imbalsamazione dovrà essere adattata agli obiettivi di ciascuna procedura: sono i tessuti molli (come il cuoio capelluto) di importanza, o meglio le ossa, mater di dura, corteccia, ventricoli o vasi sanguigni32, 33,34,35,36? Esemplari (crioconservati) freschi o congelate, mentre spesso considerato come il miglior modello per una varietà di procedure chirurgiche, portano il rischio di trasmissione di malattie infettive. Inoltre, hanno un tempo di lavoro molto limitato a causa della veloce decadimento31,37,38,39, seguita da pneumocephalus, crollo ventricolare e conformità in diminuzione del tessuto 35. nel caso nostro protocollo, mantenendo una superficie corticale piuttosto stabile era un requisito per consentire l'inserimento della matrice di microelettrodi, escludendo così l'uso di un esemplare di fresco-congelato. Imbalsamazione soluzioni a lungo termine fissativo e proprietà germicida sono anche ampiamente accettato30,33,35,40. Cadaveri imbalsamati secondo la fissazione di Thiel sono altamente considerati in termini di consistenza dei tessuti molli e per lo sviluppo di aerei fascial o internervous36, ma la conservazione del cervello è pensata per la mancanza di realismo41. Fissaggio a base di formaldeide provoca irrigidimento dei tessuti e la ritrazione così come lo scolorimento35,36,37. Tuttavia, la fissazione di formaldeide è ampiamente disponibile e accessibile, e formaldeide-fisso cadaveri sono molto resistenti. Nel contesto presentato in questa carta, l'indurimento dei tessuti molli causate tramite la fissazione di formaldeide, pur essendo una posizione di svantaggio per molti corsi di formazione chirurgica (in particolare per gli approcci ortopedici), si è rivelato per essere un modello adeguato, che presenta una stalla, ma non troppo rigida superficie del cervello, consentendo in tal modo un'applicazione realistica della matrice microelettrodo corticale sul cervello post mortem. Tecniche sono state sviluppate per simulare la circolazione del sangue e liquido cerebrospinale in cadaveri formaldeide-fisso30,31,39 e potrebbero integrare il presente protocollo al fine di favorire aumentare il realismo dell'OR-come ambiente.
Stampa tridimensionale (3D) è recentemente diventato un mezzo accessibile e conveniente di replicare parti del corpo per l'educazione medica e chirurgica. Romanzo 3D stampa e stampaggio utilizzando getti sintetici gelatinosi fornisce un modello realistico del cervello con feedback tattile. Questo approccio ha il vantaggio di fornire una struttura deformabile che può essere stampata per riprodurre l'anatomia cerebrale di un individuo particolare ed è così più anatomicamente accurati oltre più generico modelli42. D'altra parte, ci sono ancora riserve concernenti la rigidità e le proprietà di taglio di tessuto di materiale sintetico43. In questo senso, il modello cadaverico dà un quadro anatomico più ampio, tra cui la stratigrafia completa, non solo la superficie del cervello stesso.
Un'alternativa alla formazione chirurgica su cadaveri umani sta praticando su animali vivi. L'impianto di una matrice di microelettrodi su un modello del primate, per esempio un macaco, sarebbe riprodurre la maggior parte delle caratteristiche della procedura effettiva in un paziente umano, tra cui posizionamento chirurgico e strumentazione simile a quelli usati negli esseri umani, un girencefalici cervello di dimensioni non molto lontano da quella di un umano e la presenza di pulsazione cerebrale, come pure la circolazione di sangue e liquido cerebrospinale. Tuttavia, mentre è accettabile per l'impianto di microelettrodi in scimmie ai fini della ricerca neuroscientifica, utilizzo di scimmie esclusivamente per addestramento chirurgico è ampiamente sconsigliato, per motivi etici, così come a causa del loro costo molto elevato. Poiché pochi centri di Neuroscienze dell'impianto microelettrodi in scimmie per scopi di ricerca, e poiché questi centri utilizzano pochi animali alla volta (a causa del costo delle scimmie si sono e il lungo e laborioso che ricerca in neuroscienza di formazione con le scimmie in genere comporta), formazione per l'impianto di matrice di microelettrodi nelle scimmie non è un'opzione per la maggior parte dei chirurghi. Utilizzando animali più piccoli, come roditori e anche gatti o conigli, sarebbe partono troppo da OR-come realismo. Uno dei vantaggi potenziale di modelli animali è che guarigione dei tessuti permette di ripetere l'intera procedura più di una volta per tutta la durata dell'animale. In un modello di cadavere umano, l'intera procedura può essere ripetuta una volta per emisfero. Detto questo, il craniotomy non presenta particolari difficoltà per un neurochirurgo qualificato. Purché il craniotomy è abbastanza grande, i passaggi specifici della fissazione di piedistallo e microelettrodo posizionamento e inserimento possono essere ripetuti con la frequenza desiderata durante una determinata sessione, offrendo l'opportunità di una formazione adeguata per più di un chirurgo. Quindi, pensiamo che imbalsamati cadaveri umani sono il modello più appropriato per addestrare i chirurghi per impiantare microelettrodi.
Recenti progressi nello sviluppo di BCI suggeriscono che microelettrodi potrebbero rappresentare un'aggiunta clinicamente significativa per le soluzioni terapeutiche e ristoratore che sono oggi disponibili per i pazienti con motore severo o comunicativi disabilità 11 , 13 , 44. nel prossimo futuro, l'impianto di microelettrodi potrebbe così diventare una parte necessaria della formazione dei neurochirurghi. Miglioramenti nella progettazione di microelettrodi stessi, insieme a miglioramenti nel collegamento degli elettrodi al computer elaborazione segnali neuronali (probabilmente attraverso connessioni wireless), consentirà di ridurre l'invasività di microelettrodi e migliorare ulteriormente la fruibilità per i medici e i pazienti e loro caregivers.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Acknowledgments
Gli autori sono grati al Dr. Rob Franklin (Blackrock Microsystems), Prof. ssa Margitta Seeck (divisione di neurologia, ospedali universitari di Ginevra, Ginevra, Svizzera), Dr. Andrea Bartoli e Prof. ssa Karl Schaller (divisione di neurochirurgia, Università di Ginevra Ospedali, Ginevra, Svizzera) e il signor Florent Burdin e Prof John P. Donoghue (Wyss centro per Bio e Neuroingegneria, Ginevra, Svizzera) per il loro supporto nella preparazione del presente lavoro.
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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