Yöntem makalesi

Kemirgen fonksiyonel açıkları sıçan Motor korteks elektrot implantasyon nedeniyle değerlendirmek için sınama davranış

DOI:

10.3791/57829

⸱

18 Ağustos 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Advanced Platform Technology Center, Rehabilitation Research and Development, Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center, 2Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Fareler bir elektrot implantasyonu motor korteks acil ve kalıcı motor açıkları neden olduğunu göstermiştir. Yöntemleri burada bir elektrot implantasyonu ameliyatı ve motor korteks implantasyon neden olduğu hasar nedeniyle iyi veya brüt motor işlevinde olası değişiklikler aydınlatmak için üç kemirgen davranış görev anahat önerdi.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Beyninde implante tıbbi cihazlar çok büyük potansiyele sahip. Bir beyin makine arabirimi (BMI) sisteminin bir parçası olarak, intracortical microelectrodes Aksiyon potansiyelleri bireysel veya küçük gruplar nöronların kaydetmek için yetenek göstermek. Böyle kaydedilen sinyalleri başarıyla hastalar arabirim oluşturmak için izin vermek veya bilgisayarlar, robotik bacaklarda ve kendi ekstremitelerde kontrol için kullanılmaktadır. Ancak, önceki hayvan çalışmaları beyin bir elektrot implantasyon sadece çevreleyen doku zarar ama aynı zamanda işlevsel açıkları neden olabilir olduğunu göstermiştir. Burada, bir dizi motor korteks sıçan intracortical microelectrodes implantasyonu takip potansiyel motor bozuklukları ölçmek için davranışsal test tartışmak. Açık alan kılavuz, merdiven kapısı ve kavrama gücü test yöntemleri bir elektrot implantasyon kaynaklanan olası komplikasyonlar ile ilgili değerli bilgiler sağlar. Davranışsal test sonuçlarını bitiş noktası histoloji, patolojik sonuçları ve bu yordamı bitişik doku üzerinde etkileri hakkında ek bilgi sağlarsınız ile ilişkili.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

İntracortical microelectrodes ilk olarak beyin devreleri harita ve fonksiyonel çıkışlarını1üretmek için kullanılan motor niyetleri algılamasını etkinleştirmek için değerli bir araç geliştirdik kullanılmıştır. Tespit edilen fonksiyonel çıkışlarını omurilik yaralanmaları, serebral palsi, amyotrofik lateral skleroz (ALS) veya diğer hareketi sınırlayan koşullar bir bilgisayarın imleç2,3 ya da robot kontrol acı bireyler sunabilir 4,5,6kol veya geri yükleme işlevi kendi Engelli uzuv7' ye. Bu nedenle, intracortical elektrot teknoloji bir umut verici ve hızla büyüyen alan8ortaya çıkmıştır.

Alanında görülen başarıları nedeniyle, klinik çalışmalar geliştirmek ve daha iyi olanaklar BMI teknoloji5,9,10anlamak için devam etmektedir. Beyindeki sinir hücreleri ile iletişim tam potansiyelini gerçekleştirerek, rehabilitasyon uygulamaları sınırsız8olarak algılanan. İntracortical elektrot teknoloji gelecek için büyük bir iyimserlik olsa da, iyi bilinen microelectrodes sonunda11, muhtemelen bir akut neuroinflammatory tepki implantasyon takip nedeniyle başarısız da. Beyin bir yabancı malzemenin implantasyonu hemen zarar çevreleyen doku olur ve daha fazla zarar implant12özellikleri bağlı olarak değişir neuroinflammatory yanıt neden yol açar. Buna ek olarak, beyinde bir implant microlesion etkisi neden olabilir: glukoz metabolizma bir azalma düşündüm akut ödem ve kanama nedeniyle aygıt ekleme13neden olduğu. Ayrıca, sinyal kalitesi ve yararlı sinyalleri kaydedilen süreyi ne olursa olsun hayvan modeli11,14,15,16, tutarsız. Çeşitli çalışmalarda performans17,18,19neuroinflammation ve elektrot arasında bağlantı göstermiştir. Bu nedenle, toplumun uzlaşma microelectrodes çevreleyen sinir dokusu inflamatuar yanıt en azından kısmen, elektrot güvenilirliği ödün vermez.

Birçok çalışma yoksa yerel iltihap11,20,21,22 muayene yöntemleri ekleme11,23tarafından, neden beyin zarar azaltmak için keşfedilmeyi 24,25, kayıt saat14,26artırma amacı ile. Ayrıca, son zamanlarda elektrot ekleme tarafından fareler motor korteks neden bir iyatrojenik yaralanma bir acil ve kalıcı iyi motor açığı27neden olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, burada sunulan iletişim kurallarının amacı araştırmacılar mümkün motor açıkları implantasyon ve intracortical cihazlar, kalıcı olup olmadığını aşağıdaki beyin travması sonucu olarak değerlendirmek için nicel bir yöntem vermektir (microelectrodes içinde Eğer bu el yazması). Burada açıklanan davranış testleri her iki brüt ve ince motor fonksiyon bozuklukları alay için tasarlanmıştır ve beyin hasarı birçok modellerinde kullanılabilir. Bu yöntem basit, tekrarlanabilir ve kemirgen bir modelinde kolayca uygulanabilir. Ayrıca, burada sunulan yöntemleri izin bir korelasyon histolojik sonuçlara, motor davranışının kadar son zamanlarda, yazarlar-si olmak değil seen bir fayda BMI alanında yayınlandı. Bu yöntemler iyi motor işlevleri28, brüt motor işlevleri29ve stres ve anksiyete davranış29,30, test etmek için tasarlanmış gibi son olarak, burada sunulan yöntemleri de içine uygulanabilir bir kafa travması modelleriyle araştırmacılar istediğiniz yere dışarı (ya da) ekarte etmek için herhangi bir motor işlevleri açıklar.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm yordamları ve hayvan bakımı uygulamaları tarafından onaylanmış ve Louis Stokes Cleveland bölümü gazileri işleri Tıp Merkezi kurumsal hayvan bakım ve kullanım komiteler uygun olarak yapılır.

Not: araştırmacılar kullanımı hakkında bir denetim olarak kararı ile bir bıçak yaralanma modeli eğitmek için Potter ve ark. tarafından yapılan çalışmaları gözden geçirmek için önerilir 21.

1. elektrot implantasyon cerrahi müdahale

  1. Önceden cerrahi hayvan hazırlık
    1. Hayvan isoflurane (% 2-4) kullanarak bir indüksiyon odasında anestezi. Anestezi iken altında sürekli olarak kalp hızı ve kan oksijen içeriği izlemek için bir hayati ölçüm sistemi kullanarak hayvan izlemek.
    2. Hayvan anestezi devam etmek için bir burun konisi taşıyın. Subkutan (SQ) bir sefalosporin antibiyotik, örneğin sülfadiyazin (25 mg/kg) ve non-steroid anti-enflamatuar, enfeksiyonu önlemek ve acıyı, sırasıyla yönetmek için örneğin carprofen (5 mg/kg) enjekte.
    3. Liberal onları kurumasını önlemek için hayvanın gözleri oftalmik merhem uygulamak.
    4. Küçük hayvan Tırnak makasları, hayvan--dan tırmalamak dikiş yara iyileşmesi sırasında önlemek için ayak tırnaklarını gelene dek kırpın. Bu ağrı ve hayvan için kanamaya yol açabilir gibi çivi çok kısa kırpılır değil emin olun.
    5. Hayvanın kafası iyice kulaklarına bir tıraş düzeltici kullanarak göz arasında arkasından tıraş.
    6. Başta-in belgili tanımlık kesme alanında hayvanın kafası bupivacaine (seyreltilmiş hisse senedi çözümden %0.125 bupivacaine 0.3 mL) olarak SQ bir enjeksiyon ile yerel bir analjezi sağlar.
    7. Hayvan stereotaksik çerçeve başından ameliyat sırasında hareket etmesini engellemek için kulak çubuklarını kullanma, bağlama. Dolaşımdaki bir su ısıtıcı yastık hayvanın iç ısısını korumak için hayvan altında yerleştirin.
    8. Steril örtü, cerrahi alan ayırmak için örneğin, kurumsal olarak onaylı steril plastik wrap, uygulamak.
    9. Bodur cerrahi alan alternatif betadin çözümünü kullanarak ve isopropanol scrubs.
    10. Hayvan cerrahi uçağın altında olduğundan emin olmak için kurumsal protokolüne göre bir parmağı çimdik gerçekleştirin.
  2. Hayvan implantasyon için hazırlamak
    1. Yaklaşık 1 No 10 neşter bıçak kullanarak kafatası açığa orta hat aşağı bir kesik oluşturun. Açık açık bir pamuk uçlu aplikatör kullanarak kapaklarini kaldırmak ve herhangi bir kanama bir gazlı bez yastık kullanmayı durdurmalısınız. Timsah klipleri kullanmayı çevreleyen doku geri çekmek ve temiz ve hidrojen peroksit ile kafatası kurutmak.
    2. Cyanoacrylate tabanlı doku yapıştırıcı birkaç damla daha sonraki adımlarda bağ diş çimento geliştirmek için maruz kafatasını yerleştirin.
    3. Seçilen yarımkürede motor korteks forepaw hareketi yaklaşık 3 mm orta hat ve 2 mm bregma anterior lateral kemik bir nick oluşturarak karşılık gelen bölge işaretleyin.
    4. Kafatası 1.75-mm yuvarlak uç diş matkap kullanarak, özel durumunu göz önünde bulundurarak çok hızlı veya çok fazla inebilecek değil ve bir yandan stereotaksik karede destekleyen bir bölümünü kaldırın. Matkap zaman zaman31ısınmayı önlemek için kafatasını uygulanmalıdır.
    5. Bir ince çengel 45 ° dura pick kullanarak dura yansıtır.
    6. Temiz bir pamuk uçlu aplikatör ve salin, doğrudan dokunmak beyin yüzeyine dikkat çekici herhangi bir kanama kullanarak.
  3. Motor korteks elektrot yerleştirilmesi
    1. Dikkatle tutucu universal sterilize elektrot elektrot şaft çarpmamayınasıl dikkat çekici stereotaksik karede bağlayın. Elektrot headstage arabirim konektörü sıkıca sahibi tarafından düzenlenen sağlamak.
      Not: Burada, işlevsel olmayan Michigan tarzı silikon şaftlı elektrot 2 mm x 123 µm x 15 µm ölçme kullanıldı ve şaft iyi forseps kullanarak eklenmiş.
    2. Micromanipulators stereotaksik karede kullanarak, dikkatle elektrot ucunu açık kranyotomi getirin.
    3. Yavaşça micromanipulators ölçüm kılavuz olarak kullanarak beyin içine yaklaşık 2 mm elektrot indirin (elektrot seçime bağlı olarak, otomatik ekleme kontrollü hesaplı gerekebilir.) Mümkün olduğunda görünür herhangi bir damarlara önlemek için dikkatli. Elektrot yerinde olduğunda, dikkatle tutucu universal konektörden yayın ve ekleme kol geri çek.
    4. Dikkatle üzerinden bir aplikatör pamuk uçlu ve serum kullanarak elektrot bir kanama temizleyin.
    5. Silikon elastomer kullanarak implante elektrot çevresinde kranyotomi kapatın.
    6. Diş çimento kullanarak kafatası elektrot düzeltmek.
    7. Çimento tamamen kuru olduğunda, kesi kenarları birlikte ön ve arka çimento headcap ve dikiş onları getirmek.
  4. Ameliyat sonrası bakım
    1. Hayvan onun hayati izlemeye devam ederken yastık Isıtma dolaşan bir su kurtarmak izin verir. Olarak lambalar sıcaklığından daha kontrol etmek zor ve hayvanların aşırı ısınma olabilir ısı abajur kullanmaktan kaçının.
    2. Hayvan tam olarak uyanık olduğunda, hayvan yiyecek ve su kolay erişim ile temiz bir kafes için hareket ettirin.
    3. Ameliyat sonrası günlerde 1-3, hayvanlar SQ sefalosporin antibiyotik (25 mg/kg) ve enfeksiyonu önlemek ve onların ağrı yönetmek için bir non-steroid anti-enflamatuar (5 mg/kg) ile sağlar.
    4. Hayvanlar her gün için ağrı veya rahatsızlık, kanama, ağırlık değişiklik veya en azından ameliyat sonrası 5 gün konularda dikiş izi izleyin.

2. davranışsal test

  1. Tüm davranış testleri için test hayvanlar 2 x ön-cerrahi taban puanlarını hesaplamak için elektrot implantasyon ameliyat öncesi hafta test başına. Ameliyat hayvanlar her test haftada 2 x sınama davranışını başlamadan önce 1 hafta dinlenmek izin verir. Tutarlı test koşulları çalışma öncesi ve ameliyat sonrası stres ölçümü anksiyete neden olabilir performansı üzerindeki etkilerini en aza indirmek için test için kullanılmalıdır.
    1. Tüm test etme donanımları test etme her oturum ve her hayvan sonra klor dioksit tabanlı sterilant başında ile temizleyin.
    2. Film açık alan kılavuz ve merdiven test. Bir video kamera (1080 p, 15 fps, 78 ° Çapraz görüş alanı en az), bu testler gerektiren bir dizüstü bilgisayar ve video verilerini depolamak için yer.
    3. Test etme her günün başında hayvanlar test odasına getir ve onları test başlamadan önce en az 20 dk alışmana izin. Oda ışık ve ısı kontrollü olmalı ve aynı personel tüm test tamamlamak gerekir. İdeal olarak, aynı oda oda herhangi bir değişiklik ile test kurs boyunca tüm hayvanlar için kullanılır.
    4. Kullanım gıda senin hayvanlar özellikle merdiven eğitim sırasında görevleri tamamlamak için teşvik. Tahıl ya da küçük parçalar halinde muz fiş ya da kraker iyi ödül olun.
    5. Tüm haftalık test performansları her bireysel hayvan (denklem 1) için ön-cerrahi puanlar için normalleştirmek.
      Denklem 1:figure-protocol-1
  2. Alan kılavuz test açın
    Not: Açık alan kılavuz testi şirket içinde inşa edildi ve 1 m2 yaklaşık 40 cm yüksek opak yan duvarlarla çalışan bir yüzeye sahiptir. Yüzey kılavuzun alt bant (Şekil 1A) kullanarak alt üzerinden 9 eşit karelere bölünür. Kayıt kamera kılavuz merkezi iskele üzerinde kalıcı olarak monte edilmiştir.
    1. Açık alan kılavuz teste başlamaya hayvan uzak Sınayıcısı'nı karşı karşıya kılavuz ortasına yerleştirin.
    2. Hayvan serbestçe 3 dakikadır bir video kaydederken çalıştırmak izin verir.
    3. Hayvan test tamamlandığında, hayvan kılavuzundan kaldırın ve kafese geri. Izgarayı klor dioksit tabanlı sterilant ile iyice temizleyin.
    4. Her hayvan 1 test x gün test başına.
    5. Kılavuz çizgileri geçti, toplam mesafe ve maksimum hızı hayvan sayısı bir video izleme yazılımı kullanarak brüt motor işlevleri ölçümleri analiz.
      Not: burada sunulan verileri el ile eğitimli araştırmacılar tarafından sayısal, ancak son zamanlarda geliştirilen şirket içinde kullanmak için tercih edilir algoritma32izleme.
  3. Merdiven test
    Not: Merdiven testi şirket içinde inşa edilmiş ve 2 açık akrilik yan duvarlar, her 1 m uzunluğunda, 3 mm çap basamakları 2 cm arayla (Şekil 2A) aralıklı bağlı oluşur. Merdiven test yetenekli bir testtir ve bu nedenle 1 hafta önce ön-cerrahi taban puanları kayıt eğitim gerektirir. İletişim kuralı için eğitim ve test aynıdır.
    1. Hayvan merdiven teste başlamaya geçici temiz tutan kafese taşıyın.
    2. Böylece 2 kafesler arasında köprü görevi gören merdiven kurmak. Başlangıç bitiş merdivenin üzerinde temiz bir kafes aittir ve Çalıştır tamamlamak için bir motivasyon hizmet etmek için eve kafes hayvan ayı sonu dayanmaktadır.
    3. Aynı (veya benzer) video kamera bir tripod merdiveni ortasına getirin. Kamera konumunu basamak yükseklikte olmalı ve görülmesi gereken tüm merdiven için izin.
    4. Çalışan video kamera ile hayvan için başlangıç çizgisine merdivenin ilk basamak dokunmak açık onların paws izin tutun.
    5. Hayvan vasıl onların kendi adım merdiven geçmeye izin. Ne zaman ilk basamak hayvanın pençe dokunur ve üçüncü son basamak için bitiş çizgisinde çapraz için hayvan zaman belirleyecek an arasında geçen süre.
    6. Hayvan merdivenin arkasını döner veya 20 bir süre için hareket etmez s, hayvan Çalıştır başarısız olarak düşünün. Bir ceza puan edinildi her başarısız oldu için çalıştırıldığında hayvanlar atayın. Ön-cerrahi test27sırasında kaydedilen en yavaş performansı tarafından ceza süresini belirlemek.
    7. Her hayvan 5 merdiven geçmeye izin x gün her çalışması arasında yaklaşık 1 dk dinlenme ile test başına.
    8. En hızlı 3 çalışır iyi motor işlevleri, ölçülü olarak günde ortalama. Ayrıca, her cephesi fişleri bir video izleme yazılımı kullanarak basamakları kapalı paws kez kaydedin.
      Not: burada sunulan verileri el ile eğitimli araştırmacılar tarafından sayısal, ama Dona ve ark. kullanarak bir son zamanlarda geliştirilen içi izleme algoritmasını kullanmak için tercih edilir 32.
  4. Kavrama gücü test
    1. Kavrama gücü ölçer test etme her seanstan önce kalibre ve gram gücü ölçmek.
    2. Pozisyon yere genişletilmiş kavrama kolları olan bir sayaç kenarındaki kavrama gücü ölçer.
    3. Her iki ön pençeleri ile gidonun kuyruk (Şekil 3A) Bankası tarafından hayvan tutarken kapmak hayvan izin.
    4. Bir kez bir hayvan her pençe ile sağlam bir kavrama vardır, yavaş ve istikrarlı bir güçle kuyruk Bankası tarafından hayvan metre uzakta çekin.
    5. Kavrama gücü ölçer tarafından çıkış dijital görüntülenen hayvan tarafından en fazla kavrama gücü kaydedin.
    6. Her hayvan 3 test x gün yaklaşık 2 dk dinlenme arasında her test ile test başına.
    7. İnce motor işlevleri, ölçülü, olarak kaydedin ve ortalama her 3 denemeler çıktı en fazla kavrama gücü.

3. sonrası davranışsal iletişim kuralı

  1. Tüm davranış (Örneğin, 8-16 hafta implantasyonu sonrası), test takip anestezi derinden ketamin (160 mg/kg) kullanarak hayvanlar ve xylazine (20 mg/kg), transcardially onları sıvı, hasat onların beyin ve cryo-dilim ve doku leke implantasyon33,34,35,36,37,38site çevresinde hücre tepkisini ölçmek için immunohistokimyasal işaretçileri kullanarak.

4. istatistiksel analiz

Not: Bir potansiyel güç analizi belirli araştırma sorunun cevabını arayan herhangi bir çalışmaları için şiddetle önerilmektedir. Hayvanların belirli çalışma tasarımı için bir istatistiksel anlamlılık ulaşmak için gerekli sayıda bildirir, güç analizi, belirli araştırma hipotezi, deneme, tahmini etkisi boyutu ve çeşitliliği tasarımını dayanması gerektiğini iyi klinik veya bilimsel alaka ulaşmak için gerekli etkisi boyutu olarak amaçlanan tedavi.

  1. İstatistiksel analizler ortak istatistiksel yazılım kullanarak yapmak.
  2. Tanımlayıcı istatistik çizelgeye geçirmek ve ortalama ± standart hata gosterir.
  3. Bir iki örnek t-testi ile kontrol implante vs grupları karşılaştırmak için her haftalık zaman noktasında [içinde açık alan ızgara (adım 2.2), merdiven (adım 2.3) ve kavrama gücü (adım 2.4) test] performans davranış analiz. Haftalık her zaman noktası bağımsız bir ölçü dikkate.
  4. Karma etkisi Doğrusal model kullanarak boyuna performansını ölçmek. Faktörler sabit hafta ve grup ve deneysel hayvan grup rastgele bir etkisi olarak iç içe geçirilir. Bir varyans analizi (ANOVA) faktör etkisi ile p < 0,05 önem düzeyini belirlemek için kullanılır.
  5. Bir doğrusal regresyon analizi ile Immunglobülin G (IgG) şiddette, merdiven performansını karşılaştırabilirsiniz. Pearson'ın yöntemi ile korelasyon katsayısını hesaplar.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada sunulan yöntemleri kullanarak, bir elektrot implantasyon motor korteks kılavuz açık alan test ederek takip tamamlanan aşağıdaki kurulan yordamlar39,40,41,42, ameliyatta Brüt motor işlevleri ve merdiven ve kavrama değerlendirmek için27gücü iyi motor değerlendirmek için test çalışması. Motor fonksiyon test yapıldı tamamlanan 2 x 16 h...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada özetlenen Protokolü etkin ve tekrarlanarak ince ve brüt motor açığı kemirgen beyin hasarı, bir modeli ölçmek için kullanılmaktadır. Ayrıca, histolojik sonuçlara motor korteks bir elektrot implantasyon takip iyi motor davranış korelasyon için sağlar. Yöntemleri takip edilmesi kolay, ucuz kurmak ve bir araştırmacı bireysel ihtiyaçlarına uygun şekilde değiştirilebilir. Ayrıca, davranış testleri büyük stres veya ağrı hayvanlara neden olmaz; daha doğrusu, araştırmacılar hayvanlar egzersiz ve test ile geldi senin zevk b...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar ifşa gerek yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışmada kısmen başarı İnceleme Ödülü #B1495-R (Capadona) ve Cumhurbaşkanlığı erken kariyer Ödülü tarafından bilim adamı ve mühendisleri (PECASE, Capadona) gelen Amerika Birleşik Devletleri (ABD) Bakanlığı gazileri işleri rehabilitasyon araştırma için desteklenen ve Geliştirme hizmeti. Ayrıca, bu eser kısmen, yardımcısı Savunma Bakanı Peer gözden tıbbi araştırma programı aracılığıyla Ödülü No altında Sağlık işleri için Office tarafından desteklenen W81XWH-15-1-0608. İçeriği US Department of Veterans Affairs veya Amerika Birleşik Devletleri hükümetinin görüşlerini temsil etmemektedir. Yazarlar Dr Hiroyuki Arakawa CWRU kemirgen davranış çekirdek tasarımı ve kemirgen davranış protokollerini test onun rehberlik için teşekkür etmek istiyorum. Yazarlar ayrıca James Drake ve Kevin Talbot CWRU bölümü mekanik ve Havacılık ve uzay mühendisliği tasarımı ve kemirgen merdiven test imalat onların yardım için teşekkür etmek istiyorum.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Sprague Dawley sıçanları, erkek, 201-225gCharles RiverCD
Compac5 anestezi sistemiVetequip901812
Elektrikli düzelticilerWahl9918-6171
Stereotaksik çerçeveDavid Kopf Instruments1760
Gaymar ısıtmalı su yastığı ve pompasıBraintree Scientific Inc  TP-700
Vetbond doku yapıştırıcısı3M07-805-5031
Diş matkabıPearson DentalO60-0045
Dura pickGüzel Bilim Araçları10064-14
Silikon şaft mikroelektrotCleveland VA Tıp Merkezi'nde şirket içinde üretilmiştirN/A
KwikCast silikon elastomerDünya Hassas AletlerKWIK-CAST
Teets diş çimentosu ve nbsp;Sistemleri525000
Webcam HD Pro c920Logitec960-000764
Kavrama gücü ölçerHarvard Aparatı565084
Minitab 17 istatistiksel yazılımMinitab Inc
Açık alan ızgara testiCase Western Reserve Üniversitesi'nde kurum içinde yapılmıştırN/A
Merdiven testiCase'de kurum içinde yapılmıştır Western Reserve ÜniversitesiN / A
Tavşan anti sıçan IgG antikoruBio-Rad618501

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Donoghue, J. P. Bridging the brain to the world: a perspective on neural interface systems. Neuron. 60 (3), 511-521 (2008).
  2. McFarland, D. J., Sarnacki, W. A., Wolpaw, J. R. Electroencephalographic (EEG) control of three-dimensional movement. Journal of Neural Engineering. 7 (3), 036007(2010).
  3. Wolpaw, J. R., McFarland, D. J. Control of a two-dimensional movement signal by a noninvasive brain-computer interface in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (51), 17849-17854 (2004).
  4. Bell, C. J., Shenoy, P., Chalodhorn, R., Rao, R. P. Control of a humanoid robot by a noninvasive brain-computer interface in humans. Journal of Neural Engineering. 5 (2), 214-220 (2008).
  5. Collinger, J. L., et al. High-performance neuroprosthetic control by an individual with tetraplegia. The Lancet. 381 (9866), 557-564 (2013).
  6. Hochberg, L. R., et al. Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm. Nature. 485 (7398), 372-375 (2012).
  7. Ajiboye, A. B., et al. Restoration of reaching and grasping movements through brain-controlled muscle stimulation in a person with tetraplegia: a proof-of-concept demonstration. The Lancet. 389 (10081), 1821-1830 (2017).
  8. Bowsher, K., et al. Brain-computer interface devices for patients with paralysis and amputation: a meeting report. Journal of Neural Engineering. 13 (2), 023001(2016).
  9. Taylor, D. M., Tillery, S. I., Schwartz, A. B. Direct cortical control of 3D neuroprosthetic devices. Science. 296 (5574), 1829-1832 (2002).
  10. Taylor, D. M., Tillery, S. I., Schwartz, A. B. Information conveyed through brain-control: cursor versus robot. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 11 (2), 195-199 (2003).
  11. Jorfi, M., Skousen, J. L., Weder, C., Capadona, J. R. Progress towards biocompatible intracortical microelectrodes for neural interfacing applications. Journal of Neural Engineering. 12 (1), 011001(2015).
  12. Anderson, D. J. Penetrating multichannel stimulation and recording electrodes in auditory prosthesis research. Hearing Research. 242 (1-2), 31-41 (2008).
  13. Pourfar, M., et al. Assessing the microlesion effect of subthalamic deep brain stimulation surgery with FDG PET. Journal of Neurosurgery. 110 (6), 1278-1282 (2009).
  14. Hermann, J. K., et al. Inhibition of the cluster of differentiation 14 innate immunity pathway with IAXO-101 improves chronic microelectrode performance. Journal of Neural Engineering. , (2018).
  15. Bedell, H. W., et al. Targeting CD14 on blood derived cells improves chronic intracortical microelectrode performance in chronic modified state of neuroinflammation. Biomaterials. 163, 163-173 (2018).
  16. Kozai, T. D. Y., Jaquins-Gerstl, A. S., Vazquez, A. L., Michael, A. C., Cui, X. T. Brain tissue responses to neural implants impact signal sensitivity and intervention strategies. ACS Chemical Neuroscience. 6 (1), 48-67 (2015).
  17. Rennaker, R. L., Miller, J., Tang, H., Wilson, D. A. Minocycline increases quality and longevity of chronic neural recordings. Journal of Neural Engineering. 4 (2), 1-5 (2007).
  18. Saxena, T., et al. The impact of chronic blood-brain barrier breach on intracortical electrode function. Biomaterials. 34 (20), 4703-4713 (2013).
  19. Kozai, T. D., et al. Effects of caspase-1 knockout on chronic neural recording quality and longevity: insight into cellular and molecular mechanisms of the reactive tissue response. Biomaterials. 35 (36), 9620-9634 (2014).
  20. Biran, R., Martin, D., Tresco, P. Neuronal cell loss accompanies the brain tissue response to chronically implanted silicon microelectrode arrays. Experimental Neurology. 195 (1), 115-126 (2005).
  21. Potter, K. A., Buck, A. C., Self, W. K., Capadona, J. R. Stab injury and device implantation within the brain results in inversely multiphasic neuroinflammatory and neurodegenerative responses. Journal of Neural Engineering. 9 (4), 046020(2012).
  22. Szarowski, D. H., et al. Brain responses to micro-machined silicon devices. Brain Research. 983 (1-2), 23-35 (2003).
  23. Gunasekera, B., Saxena, T., Bellamkonda, R., Karumbaiah, L. Intracortical recording interfaces: current challenges to chronic recording function. ACS Chemical Neuroscience. 6 (1), 68-83 (2015).
  24. Villalobos, J., et al. Preclinical evaluation of a miniaturized Deep Brain Stimulation electrode lead. Conference Proceedings: Annual International Conferences of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. 2015, 6908-6911 (2015).
  25. Zhong, Y., Bellamkonda, R. V. Controlled release of anti-inflammatory agent alpha-MSH from neural implants. Journal of Controlled Release. 106 (3), 309-318 (2005).
  26. Gage, G. J., et al. Surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals. Journal of Visualized Experiments. (60), e3565(2012).
  27. Goss-Varley, M., et al. Microelectrode implantation in motor cortex causes fine motor deficit: implications on potential considerations to brain computer interfacing and human augmentation. Scientific Reports. 7, 15254(2017).
  28. Metz, G. A., Whishaw, I. Q. Cortical and subcortical lesions impair skilled walking in the ladder rung walking test: a new task to evaluate fore- and hindlimb stepping, placing, and co-ordination. Journal of Neuroscience Methods. 115 (2), 169-179 (2002).
  29. Bailey, K. R., Crawley, J. N. Anxiety-related behaviors in mice. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. Buccafusco, J. J. , CRC Press. Boca Raton, FL. chapter 5 (2009).
  30. Prut, L., Belzung, C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. European Journal of Pharmacology. 463 (1-3), 3-33 (2003).
  31. Shoffstall, A. J., et al. Potential for thermal damage to the blood-brain barrier during craniotomy procedure: implications for intracortical recording microelectrodes. Journal of Neural Engineering. , (2017).
  32. Dona, K. R., et al. A novel single animal motor function tracking system using MATLAB's computer vision toolbox to assess functional deficits. Journal of Visualized Experiments. , Under Review (2018).
  33. Ereifej, E. S., et al. Implantation of neural probes in the brain elicits oxidative stress. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. , (2018).
  34. Ereifej, E. S., et al. The neuroinflammatory response to nanopatterning parallel grooves into the surface structure of intracortical microelectrodes. Advanced Functional Materials. , (2017).
  35. Ravikumar, M., et al. The roles of blood-derived macrophages and resident microglia in the neuroinflammatory response to implanted intracortical microelectrodes. Biomaterials. 0142-9612 (35), 8049-8064 (2014).
  36. Potter-Baker, K. A., et al. A comparison of neuroinflammation to implanted microelectrodes in rat and mouse models. Biomaterials. 34, 5637-5646 (2014).
  37. Nguyen, J. K., et al. Influence of resveratrol release on the tissue response to mechanically adaptive cortical implants. Acta Biomaterialia. 29, 81-93 (2016).
  38. Ravikumar, M., et al. The effect of residual endotoxin contamination on the neuroinflammatory response to sterilized intracortical microelectrodes. Journal of Materials Chemistry B. 2, 2517-2529 (2014).
  39. Potter, K. A., Simon, J. S., Velagapudi, B., Capadona, J. R. Reduction of autofluorescence at the microelectrode-cortical tissue interface improves antibody detection. Journal of Neuroscience Methods. 203 (1), 96-105 (2012).
  40. Potter, K. A., et al. Curcumin-releasing mechanically-adaptive intracortical implants improve the proximal neuronal density and blood-brain barrier stability. Acta Biomaterialia. 10 (5), 2209-2222 (2014).
  41. Nguyen, J. K., et al. Mechanically-compliant intracortical implants reduce the neuroinflammatory response. Journal of Neural Engineering. 11, 056014(2014).
  42. Potter, K. A., et al. The effect of resveratrol on neurodegeneration and blood brain barrier stability surrounding intracortical microelectrodes. Biomaterials. 34, 7001-7015 (2013).
  43. McConnell, G. C., et al. Implanted neural electrodes cause chronic, local inflammation that is correlated with local neurodegeneration. Journal of Neural Engineering. 6 (5), 056003(2009).
  44. Hamm, R. J., Pike, B. R., O'Dell, D. M., Lyeth, B. G., Jenkins, L. W. The rotarod test: an evaluation of its effectiveness in assessing motor deficits following traumatic brain injury. Journal of Neurotrauma. 11 (2), 187-196 (1994).
  45. Teuber, H. L. Recovery of function after brain injury in man. Ciba Foundation Symposium. (34), 159-190 (1975).
  46. Carmel, J. B., Kimura, H., Martin, J. H. Electrical stimulation of motor cortex in the uninjured hemisphere after chronic unilateral injury promotes recovery of skilled locomotion through ipsilateral control. Journal of Neuroscience. 34 (2), 462-466 (2014).
  47. Hayn, L., Koch, M. Suppression of excitotoxicity and foreign body response by memantine in chronic cannula implantation into the rat brain. Brain Research Bulletin. 117, 54-68 (2015).
  48. Marklund, N. Rodent models of traumatic brain injury: methods and challenges. Methods in Molecular Biology. 1462, 29-46 (2016).
  49. Metz, G. A., Whishaw, I. Q. The ladder rung walking task: a scoring system and its practical application. Journal of Visualized Experiments. (28), e1204(2009).
  50. Pajoohesh-Ganji, A., Byrnes, K. R., Fatemi, G., Faden, A. I. A combined scoring method to assess behavioral recovery after mouse spinal cord injury. Neuroscience Research. 67 (2), 117-125 (2010).
  51. Chesler, E. J., Wilson, S. G., Lariviere, W. R., Rodriguez-Zas, S. L., Mogil, J. S. Influences of laboratory environment on behavior. Nature Neuroscience. 5 (11), 1101-1102 (2002).
  52. Crabbe, J. C., Wahlsten, D., Dudek, B. C. Genetics of mouse behavior: interactions with laboratory environment. Science. 284 (5420), 1670-1672 (1999).
  53. Richter, S. H., Garner, J. P., Auer, C., Kunert, J., Wurbel, H. Systematic variation improves reproducibility of animal experiments. Nature Methods. 7 (3), 167-168 (2010).
  54. Xiong, Y., Mahmood, A., Chopp, M. Animal models of traumatic brain injury. Nature Reviews Neuroscience. 14 (2), 128-142 (2013).
  55. Osier, N. D., Dixon, C. E. The controlled cortical impact model: applications, considerations for researchers, and future directions. Frontiers in Neurology. 7, 134(2016).
  56. Harrison, F. E., Hosseini, A. H., McDonald, M. P. Endogenous anxiety and stress responses in water maze and Barnes maze spatial memory tasks. Behavioural Brain Research. 198 (1), 247-251 (2009).
  57. Jackson, J. R., et al. Reduced voluntary running performance is associated with impaired coordination as a result of muscle satellite cell depletion in adult mice. Skeletal Muscle. 5, 41(2015).
  58. Potter-Baker, K. A., et al. Implications of chronic daily anti-oxidant administration on the inflammatory response to intracortical microelectrodes. Journal of Neural Engineering. 12 (4), 046002(2015).
  59. Ware, T., Simon, D., Rennaker, R. L., Voit, W. Smart polymers for neural interfaces. Polymer Reviews. 53 (1), 108-129 (2013).
  60. Ecker, M., et al. Sterilization of thiol-ene/acrylate based shape memory polymers for biomedical applications. Macromolecular Materials and Engineering. 302 (2), 160331(2017).
  61. Kozai, T., et al. Reduction of neurovascular damage resulting from microelectrode insertion into the cerebral cortex using in vivo two-photon mapping. Journal of Neural Engineering. 7 (4), 046011(2010).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Motor Korteks mplantasyonuA k Alan Izgara TestiMerdiven Ge i TestiKavrama G c TestiDavran sal Motor De erlendirmeStereotaksik CerrahiHistolojik KorelasyonKan Beyin Bariyeri Ge irgenli ince Motor Fonksiyon

İlgili makaleler