Minipiglerde Kortikal Elektrofizyoloji Kaydı için Yumuşak Elektrokortikografi Dizisinin Subdural İmplantasyonu

Hayvan modellerini içeren tüm prosedürler, yerel kurumsal hayvan bakım komitesi ve JoVE veteriner inceleme kurulu tarafından gözden geçirilmiştir.

1. Yumuşak elektrokortikografi (ECoG) dizilerinin cerrahi implantasyonu

1. Anestezi
   1. Premedikasyon: Dişi Göttingen minipiglerini (n = 7) 2-6 aylıkken (5-8 kg) izole edin ve gece boyunca aç bırakın. İntradermal olarak 0.75 mg / kg'da midazolam, 0.25 μg / kg'da atropin ve 0.1 mg / kg'da haldol karışımı enjekte edin ve hayvan sakinleşene kadar bekleyin. Devam etmeden önce hayvanı tartın.
   2. İntravenöz (IV) kurşunun montajı:
      1. Hayvanı ameliyat masasının üzerine bir ısıtma yastığı üzerine yerleştirin. % 3 -% 3.5 oranında sevofluran kullanarak hayvana bir yüz maskesi yerleştirerek anesteziyi indükleyin.
      2. Elektrokardiyogram uçlarını karın üzerine, kuyruğa bir kan doygunluk sensörü ve burun deliğine bir sıcaklık sensörü yerleştirin.
      3. Kulak damarına bir IV ucu yerleştirin ve tuzlu suyla dolu bir şırınga kullanarak kan erişimini onaylayın. Merhem kullanarak gözlerin nemli tutulduğundan emin olun.
   3. Entübasyon: 0.5 mg / kg'da bir atrakuryum bolusu, 1 mg / kg'da ketamin ve 1-2 μg / kg'da fentanil enjekte edin. Entübasyon için hayvanı sırtına koyun. 4,5 mm'lik bir tüp yerleştirin.
   4. İlaç tedavisi: Entübasyondan sonra, sevofluran anestezisini durdurun ve 10 mg / kg / s'de bir propofol infüzyonu, 2 μg / kg / s'de fentanil, 0.2-0.5 mg / kg / s'de atrakuryum ve 4-7 mg / kg / s'de salin takın. Ameliyat sırasında beyin şişmesini azaltmak için 1 g / kg / s'de mannitol infüzyonuna başlayın.
      NOT: Yerel hayvan etik kurulu tarafından önerildiği takdirde multimodal bir analjezi rejimi kullanılabilir.
2. Aseptik alan ve cilt hazırlığı: Başın tüm yüzeyini cerrahi alanın ötesinde tıraş edin. Steril bir ped kullanarak, kafayı betadin ile iyice ovalayın. Daha sonra, sadece cerrahi pencereyi ortaya çıkarmak için steril örtüleri enstrümantasyon masasına ve hayvanın üzerine yerleştirin. Son olarak, betadin kullanarak steril bir ped ile kafayı tekrar ovalayın.
3. Kraniyotomi ve durotomi
   1. Cilt kesimi: Cildi orta hat boyunca bir neşter bıçağıyla kesin. Kas ve periosteuumu (her iki tarafta bregmadan yanal olarak 25 mm ve bregmadan 40 mm ön ve arkada) bir raspatory kullanarak kemikten ayırın ve daha sonraki delme için optimum erişim elde etmek için yayıcıları yerleştirin.
   2. Ölçümler ve işaretleme: Bregma ve lambdayı tanımlayın ve steril bir cerrahi kalemle işaretleyin (Şekil 1A, B). Steril bir cetvel kullanarak, her iki hemisferde implantasyon hedefi etrafında ortalanmış kemik flebi taslağını tanımlayın. Bu özel durumda, işitsel korteks, bregmadan -5 mm ila -15 mm ve lateral olarak -4 mm ila -20 mm koordinatlarında seçildi. Ardından, kraniyotomiyi implantın boyutuna ve anatomik yer işaretlerine göre ayarlayın ve açıklık boyutunu sınırlayın.
   3. Kraniyotomi:
      1. Yuvarlak bir kesme ucuna sahip bir kemik matkabı kullanarak, kafatasının kalınlığını dikkate alarak kraniyotominin ana hatlarını delin. Kemiğin aşırı ısınmasını önlemek için delme yerini tuzlu su çözeltisiyle sulayın.
      2. Dura materyale ulaşana kadar taslağı homojen bir şekilde dikkatlice delin. İlk atılımda, neredeyse kırılacak kadar incelinceye kadar taslağı delmeyi bitirin. Ardından, kraniyotomi kenarını kaldıraç olarak kullanarak kemik flebini tek parça halinde kırmak için düz bir spatula (orta hatta veya yan tarafta) kullanın. Çok fazla dirençle karşılaşılırsa, kemiği inceltmeye devam edin.
      3. Kemik parçasını steril tuzlu suya yerleştirin.
      4. Kemik flebi çıkarıldıktan sonra, keskin kemik kenarının dura mater'i kesmesini önlemek için bir Kerison kullanarak kraniotominin kenarını dikkatlice kırın.
      5. Dura mater veya kemikte aşırı kanama ile karşılaşılırsa sırasıyla Jel Köpük veya kemik mumu kullanın. Kraniotomide ıslak bir kompres (steril tuzlu su çözeltisinde standart ped) yerleştirin ve bu adımı diğer hemisferde tekrarlayın (Şekil 1B).
   4. Durotomi:
      1. 6-0 dikiş kitinden gelen iğneyi kullanarak, kraniyotominin ön veya arka ucundaki dura materini medial ve lateral taraf arasında dikkatlice delin ve kaldırın ve bıçak bıçağıyla bir kesi başlangıcını oluşturun.
      2. Daha sonra, korteksi korumak için bir kesme tabanı görevi gören subdural boşluğa yerleştirilen küçük bir düz spatula kullanarak, her iki aletle aynı anda ilerleyerek dura materde bir ön-arka yarık oluşturun. Yarığın implantın genişliğinden biraz daha büyük olduğundan emin olun (Şekil 1C). Bu aşamada herhangi bir kanama veya hasar meydana gelirse, jel köpük ile örtün ve durana kadar bekleyin.
         NOT: Kanamayı önlemek için dura materde büyük kan damarları varsa, yarık yörüngesi uyarlanmalıdır.
4. Implantasyonu
   1. Cihaz yerleştirme:
      1. İmplantı (Şekil 2A) her iki taraftan tuzlu su ile sulayın, böylece subdural boşluğa daha kolay kayar. İmplantı dura mater yarığın üzerine yerleştirin ve küçük forsepslerle, cihazı her iki kenarda sırayla kaydırarak subdural olarak yerleştirin.
      2. Cihazın kaide ucunu dikkatlice tutun ve yerleştirmeyi engelleyen gerginlik oluşturmamak için implantla birlikte ilerleyin. Konektör kenarı yarığın üst kısmına yerleştirildiğinde, yerleştirmeyi durdurun.
   2. İmplantı sabitleyin: İmplantı yerine sabitlemek için, kraniyotominin kenarından sonra veya ankraj kanatlarına kablonun üzerine bir titanyum köprü yerleştirin ve uygun tornavida kullanarak bir veya iki titanyum vidayla sabitleyin (Şekil 1D).
   3. Zemin yerleşimi: Topraklama kablolarının yalıtımının 1 cm'sini dikkatlice çıkarın ve kraniotominin arka ucuna (veya ilgilenilen korteksten veya büyük kan damarlarından uzak herhangi bir epidural yere) epidural olarak yerleştirin (Şekil 1E'deki tel)
   4. Kontra-lateral hemisferdeki adımları tekrarlayın.
   5. Dura mater kapatma: 3-0 emilebilir bir sütür ve küçük bir iğne tutucu kullanarak dura mater'i implant kablosunun etrafına dikkatlice dikin. Dikiş teli ile ince zarı yırtmadan iki dura mater kenarını mümkün olduğunca bir araya getirin (Şekil 1D, E).
   6. Kemik flebi yerleştirme: Bir titanyum vida kullanarak her kemik flebinin ön ve arka kısmına bir titanyum köprü sabitleyin. Sonraki adımlarda ayak plakası ayaklarının yerleşimine göre Ti köprülerinin konumunu planlamaya dikkat edin. Titanyum köprülerin ucunu kafatasına vidalayın (Şekil 1F, G).
5. Kaide ve ayak plakası yerleştirme
   1. Konumlandırma: Bu konfigürasyonda, ayak plakasının her birinde iki vida deliği olan altı ayağı vardır (Şekil 2B). Vidaların yerini optimize etmek için ayak plakasının kafatası üzerindeki yerleşimini planlayın (bunları kraniyotominin kenarına veya temporal kasın içine yerleştirmekten kaçının). Vidalanamıyorlarsa bacaklardaki delikleri atlayın.
   2. Ayak plakası emniyeti: Ayak plakasının titanyum vidalarını sıkıca yerine oturana kadar vidalayın (bkz. Şekil 1H).
   3. Kaide yerleşimi: Bağlantı kablolarının üzerindeki titanyum köprüleri çıkarın ve ayak plakasına inmek için kaidenin üzerinden çevirin. Kaideyi ayak plakasına vidalayın. Kaidenin sıkıca yerine oturduğunu kontrol edin (Şekil 1I).
6. Dikiş ve kapatma
   1. Yaranın temizlenmesi: Herhangi bir kemik veya diğer kalıntıların deri altı boşluğunu tuzlu su ile yıkayarak temizleyin. Silindiri takip eden yuvarlak bir kenar oluşturmak için kaide kenarlarının etrafındaki deriyi bir miktar kesin.
   2. Deri altı dikişler: Yayıcıları çıkarın ve cilt fleplerini birlikte katlayın. 4-0 emilemeyen sütür teli ile 3 mm aralıkla, basit kesintili dikişler veya basit sürekli dikişler kullanarak cilt altı sütürler oluşturun. Kesiden uzaklaşmaya başlayın, insizyonun her iki tarafında ona doğru hareket edin.
   3. Dermal sütürler: Dikişler 5 mm aralıklarla 6-0 emilemeyen bir sütür teli kullanarak cildi dikin. Kesiden uzaklaşmaya başlayın, insizyonun her iki tarafında ona doğru hareket edin. Bir boşluğu önlemek için iki cilt kanadı arasında ve kaide kenarına yakın iyi bir doku pozisyonu elde etmeye özen gösterin (Şekil 1J).
   4. Yara pansumanı: Yara bölgesini steril bir ped ve betadin ile tekrar temizleyin. Yaranın üzerine kendinden yapışkanlı steril bir bandaj uygulayın.
7. Uyanış: Tüm ölçümler yapıldıktan sonra, hayvanı tüm anesteziklerden çıkarın, ancak havalandırma altında tutun. Analjezi için, 24 saat boyunca bir buprenorfin yaması (25 mg / saat) uygulayın. Uyanma süresini hızlandırmak için hayvanı perdelerle kaplı bir ısıtma yastığına yerleştirin. Spontan solunum geri kazanıldığında, hayvanı ekstübe edin ve bilinç geri gelene kadar (1 ila 4 saat sürebilir) bir oksijen yüz maskesi altına koyun.
8. Ameliyat sonrası hayvan bakımı: 5 gün boyunca hayvanı yakın gözetim altında tutun. Diğer hayvanlardan ayrılmış, yiyeceklerle birlikte günde iki kez 75 mg'da bir doz sefaleksin verin. Islatılmış steril pedlerle bol miktarda betadin uygulayarak yaranın dezenfeksiyonunu günlük olarak gerçekleştirin (en iyi besleme sırasında yapılır).
   not: Uzun süreli bakım ve barınma: Ameliyat edilen hayvan 24 saat boyunca izole tutulur. Hayvan, akranlarıyla sosyal olarak etkileşime girecek kadar iyiyse, orijinal sosyal grubuna geri konur. Cihazın kafaya entegrasyonunu takip etmek için kaide ve cilt açıklığının günlük gözleminin yapılması gerekir. Uygun olduğunda, kaidenin etrafındaki yeri bol miktarda betadin ile temizleyin.

2. Elektrofizyolojik kayıt

1. Spontan aktivite: Kablosuz kayıt sistemini kaidenin içinden geçirin ve temel aktiviteyi 2-3 dakika boyunca kaydedin. Bu kayıtlar, işitsel uyarılmış potansiyelleri analiz etmek için bir kontrol görevi görecektir.
2. İşitsel uyarılmış potansiyeller: Kablosuz sisteme ek olarak, hoparlörleri hayvan kulaklarında kapalı bir alana yerleştirin. 200 tekrardan fazla yaklaşık 20,000 dB ses basıncı seviyesinde (SPL) farklı frekanslarda (70-120 Hz arasında değişen) ses patlaması akustik stimülasyonu çalın. Ardından, kayıtların ortalamasını alın ve analiz için uyaran süresi boyunca hizalayın.
3. Duyusal uyarılmış potansiyeller: İğneleri burnunuza üç farklı pozisyonda yerleştirin. İşe alım eğrilerini elde etmek için farklı genliklerde nabız üreteci ile burnu ~ 30 s boyunca uyararak duyusal potansiyelleri uyandırın.

3. Serbestçe hareket eden kayıt

1. Beyinden gelen uyanıklık sinyallerini kaydetmek için bölüm 2'de açıklanan prosedürün aynısını izleyin. Hayvanı deneycinin kollarında tutarak veya dikkatini dağıtmak için hayvanı ödül mamalarıyla besleyerek kablosuz başlığı takın.tage. Hayvanın yakınına yerleştirilmiş harici hoparlörleri kullanarak akustik stimülasyonu sağlayın.

Şekil 1: Yumuşak ECoG'nin beyne minimal invaziv implantasyonu.(A) Bregma endikasyonu ile kafatasına cerrahi erişim. (B) Görünür dura mater ile bilateral kraniotomi. (C) İlk yarımkürede yarık durotomi. (D) Yumuşak ECoG'nin subdural implantasyonu ve dura mater kapatma. (E) İkinci yarımkürede yarık durotomi. Titanyum köprüler kullanılarak ilk hemisferde kemik flebi fiksasyonu. (F) İkinci hemisferde yumuşak ECoG implantasyonu ve dura mater kapanması. (G) İkinci hemisferde kemik flebi fiksasyonu. (H) Kafatası üzerinde ayak plakası konumlandırması. (I) Ayak plakasına kaide sabitleme. (J) Kaide tabanının etrafındaki cilt kapanması.

Şekil 2: MRG uyumlu kaide. (A) Yumuşak elektrot dizisine erişmek için kronik MRI uyumlu transdermal bağlantı sistemi (kaide). (B) Kafatasının sabitlenmesi için ayak plakasına monte edilmiş elektrotlu kaide. İç: Ayak plakasının detayları.