RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Koklear implant hayvan modelleri elektrik stimülasyonu ile kalıcı sensorinöral işitme kaybı tedavisinde teknolojik üsler bilgisine ilerletebilirsiniz. Bu çalışmada akut sağır edici ve fareler hem de işlevsel değerlendirme İşitsel Beyin Sapı Davranım Odyometrisi ile bir elektrot dizinin koklear implantasyon için cerrahi bir Protokolü sunar.
Koklear implant (CIS) İşitme duygusu için sağır kişi sağlayabilir neuroprosthetic cihazlardır. Ancak, bir CI işitme tüm yönleriyle geri yükleyemezsiniz. CI kullanıcılar müzik algıladıkları ve rakip Konuşmacılar, yansımaları ve diğer sesleri ile bir sesi işitme gibi daha doğal ortamlarda gerçekleştirmek üzereyseniz implant teknolojisi geliştirilmesi gereklidir. Böyle geliştirme koklea içinde elektrik stimülasyon ve yanıtları tüm işitme sisteminin içinde mekanizmaları daha iyi anlamak için deneysel hayvan gerektirir. Fare birçok genetik model kullanılabilir nedeniyle giderek daha cazip bir modeldir. Ancak, sınırlı bu tür CI model olarak ağırlıklı olarak küçük elektrot dizilerin Reproduction zorluk nedeniyle kullanmaktır. Bu nedenle cerrahi işlem hakkında daha fazla bilgi vardır CI araştırma farelerde kullanımı genişletmek için büyük ilgi.
Bu raporda, akut sağır edici ve C57BL/6 fare zorlanma bir elektrot dizide Koklear implantasyonu için protokolü biz ayrıntılı olarak tarif. Biz bu yordamı elektriksel olarak uyarılmış İşitsel Beyin Sapı Davranım Odyometrisi (eABR) ile fonksiyonel etkinliğini göstermek için ve yüz sinir stimülasyonu örnekleri gösterir. Son olarak, biz de normalde işitme kullanırken sağır edici bir yordam da dahil olmak üzere önemini tartışmak hayvan. Bu fare modeli CI kullanıcılar için konu ile ilgili olurdu genetik ve nörobiyolojik mekanizmaları incelemek için güçlü bir fırsat sağlar.
Koklear implant (CIS) İşitme duygusu ağır ve derin işitme kaybı kişilere sağlayabilir elektronik aygıtlardır. Bu doğrudan işitme uyarmak için cerrahi olarak iç kulak koklea içinde implante elektrotlar kullanılır. Bugüne kadar CI en başarılı duyusal protez ve fazla 600.000 kişi dünya çapında1yardımcı oldu. Ancak, cihaz eksiklikleri vardır. İlk olarak, aygıt tarafından sağlanan yararları büyük ölçüde alıcılar arasında değişir. İkinci olarak, gürültülü ortamlarda ve müzik konuşma hala kötü algılanan çoğu CI Kullanıcı tarafından.
Uzun yıllar boyunca, hayvan modelleri CI araştırma bu konuları daha iyi anlamak için ve güvenlik ve cihazların etkinliğini sürekli iyileştirmek için kullanılmıştır. Modelleri çeşitli olaylar, CI implantasyon2, aşağıdaki yer alan beyin plastik değişiklikler gibi değerli fikir verdik kalan işitme3ve biyofiziksel özellikleri korumak için gen tedavisi uygulayarak etkisini elektrikle siniri4, birçok diğer örnekler arasında teşvik.
Fareler güçlü model organizma sağırlık genetik modellerini büyük durumu nedeniyle değildir. Diğer avantajı yeteneği fare genom işlemek için içerir (örneğin, CRISPR-Cas sistemi üzerinden), kullanmak için fırsat mekanizmaları, özellikle de beyin, yüksek üreme hızı, hızlı bir gelişim eğitim teknikleri Imaging gelişmiş ve kolay yetiştirme ve işleme. CI ameliyatları farelerde performans ana teknik sorunları koklea küçük boyutu ve büyük stapedial arter (SA) varlığı vardır. SA genellikle insanlarda embriyonik gelişim sırasında kaldırılır, ancak hayatı, kemirgenler, fare, sıçan ve gerbils dahil olmak üzere bir dizi boyunca devam ederse. SA koklea erişim için sadelik ve cerrahi riski artırır yuvarlak pencere niş altında çalışır.
Önceki çalışmalar fareler5,6,7' CI implantasyon fizibilite göstermiştir. Irving vd. kronik intracochlear elektriksel stimülasyon en fazla bir ay için elde edilebilir gösterdi. Akut uyarılması da gerçekleştirildi ancak kayıtları değil sunuldu. Onlar stapedial arter doldurarak işitme eşiği veya sarmal ganglion nöronların sayısı üzerinde önemli bir etkisi vardı ve aminoglikosite paromisin, bir ototoksik ilaç topikal uygulama etkili bir sağır edici işlemi olduğunu gösterdi Fareler5. Soken vd. fare koklea yuvarlak pencereden daha iyi işitme durumu6korumak için değiştirilmiş bir dorsal yaklaşım nitelendirdi. Ekleme bir platin-iridyum tel önemli kalıntı işitme 28 dB (ABR) eşiğinde bir artan İşitsel Beyin Sapı Davranım Odyometrisi ile gözlenmiştir. Otoacoustic emisyon (OAE) büyük ABR eşik vardiya6ile hayvanlarda kaybedildi. Mistry vd., elektrik stimülasyon7yokluğunda implantasyon işlevsel ve histopatolojik etkileri test. Rağmen işitme farelerde 3 ve 6 ay-eski implante düşük frekanslarda korundu, implantasyon fibrozis gibi doku implant etrafında ve çevresinde bullostomy7osteoneogenesis sonuçlandı.
Kısacası, farelerde dışında üç çalışmalar BDT Tarih, tek CI uyarım fonksiyonel kaydını gösterir. Irving ve arkadaşları hem akut ve kronik eABR kayıtları yapılır ama yalnızca veri kronik CI uyarım5gösterdi. Ancak, kronik modeli Irving vd tarafından geliştirilen tam implante edilebilir bir aygıt ile teknik olarak zordur. Akut CI uyarım, hem daha az zor ve daha hızlı, benzer sonuçlar elde edebilirsiniz Eğer henüz bilinmemektedir.
CIS artık işitme cihazları yarar ciddi ve derin işitme kaybı olan kişiler tarafından kullanılır. CI kullanıcılar için hayvan modelleri bu nedenle zaman normalde hayvanlar kullanılan işitme sağır edici bir yordam içermelidir. İşitme hayvanlar gerekirse mi çarpışacağız bir başka bir sağır veya işitme koklea elektriksel stimülasyon farklı sinirsel tepkiler4,8,9,10,11, üreten nedendir 12. bir sağır koklea elektriksel stimülasyon doğrudan işitsel sinir lifleri etkinleştirir ve bir electroneural yanıt (α) oluşturur. Kısa gecikme süresi ve küçük bir dinamik alan çevre8,10ile karakterizedir. Öte yandan, elektrik stimülasyon işitme koklea saç hücreleri uzun gecikmeleri ve daha geniş dinamik alan4,11ile karakterize bir electrophonic tepki (β) heyecanlandırıyor. Electrophonic yanıt sinir lifleri normal uyarma için iç saç hücreleri, dış saç hücrelerinin elektriksel olarak bağlı kasılma ve seyahat eden bir dalga4nesil tarafından atfedilir. Electroneural ve electrophonic yanıt da merkezi sinir sistemi9iki farklı etkinlik şekillerindeki neden. Sato ve ark. orta nöronlar implante CI eskiden şiling şimdi domuz bir önce ve sonra electrophonic katkı ortadan kaldırır paromisin ile kulakları sağır kaydetti. Onlar oranı düzeyinde işlev eğimini dik ve yüksek deafened durumda işitme durumu9' a göre oranları ateş gösterdi. Bu nedenle, belirtilen araştırma soru bağlı olarak, ayrı electrophonic ve electroneural yanıt işitme elektrik stimülasyon üzerine sağır edici dahil etmeyi düşünün önemlidir.
Burada, bir fare bir elektrot dizide koklear implantasyon yanı sıra elektrikle uyarılmış İşitsel Beyin Sapı Davranım Odyometrisi (eABR) ile intracochlear elektrik stimülasyon ve fonksiyonel kayıt ve akut sağır edici yordamı açıklar.
Tüm yordamları, İsviçre Basel Üniversitesi, hayvan bakımı ve yönergelere göre yapılmıştır. Kanton Basel, İsviçre'nin veterinerlik ofisi tarafından lisanslı.
Not: 8-12 hafta (ağırlığı 20-30 g), yaşlı C57BL/6 yetişkin fareler bu çalışmada kullanılmıştır.
Sol kulak deneysel kulak kullanılır. Sağ kulak içi hayvan bir denetimi olarak hizmet vermektedir ve cerrahi olarak değiştirilmiş değil.
1. ameliyat öncesi yordamları
2. önceden sağır edici akustik İşitsel Beyin Sapı Davranım Odyometrisi (aABR)
Not: aABR işitme önce ve sonra sağır edici durumunu ölçmek için kullanılır. Test sol kulak ve ses yalıtımlı bir elektriksel olarak korumalı kulübesinde gerçekleştirilir. Test etmek ve daha sonra sağ elini kullanan biri için sol kulak implant öneririz. 13,14' te farelerde ABR hakkında daha fazla bilgi bulunabilir. Tucker Davis teknolojileri (TDT) donanım ve yazılım (BioSig) ABR kaydetmek için kullanılır ancak diğer sistemleri kullanılabilir.
3. cerrahi
Not: Kullanılan tipik aletler makas, neşter, düz veya eğimli ipuçları, bir doku Retraktörü araç, birkaç emme takozlar ve absorbe kağıt puan metalik forseps çifti içerir. Ameliyat sol kulaðýnýzda gerçekleştirilir.
4. yuvarlak pencere uygulaması ototoksik Aracısı
5. sonrası sağır edici akustik ABR
6. CI elektrot dizi ekleme
Not: İntracochlear elektrot dizi dört platin bantları (Ø0.2 mm) bir silikon tüp (Şekil 5) korumalı platin/iridum parilen izole edilmiş tel ile oluşur.
7. elektrik İşitsel Beyin Sapı Davranım Odyometrisi (eABR)
Not: Bir hayvan Stimülatörü platformu (ASP) elektrikle elektrot dizi uyarmak için kullanılır. Diğer akım kaynakları ve yazılım sistemleri kullanılabilir.
8. deney sonu
Bu çalışmada akut CI uyarım deafened Mouse için güvenilir bir model tanımlamak için yapıldı. Öncesi ve ameliyat sonrası işitme eşikleri sağır edici yordamı işlevsel bir okuma görev yaptı. Topikal uygulama % 0.05 paromisin oval ve yuvarlak penceresinde anlamlı bir tıklama uyarılmış işitme eşikleri 46 dB ± 6 artış (öncesi vs sonrası paromisin: 30,0 dB ± 3.8 vs 75,7 dB ± 3.7, p = 0,0003, eşleştirilmiş t-testi, n = 7) (Şekil 3). Fare büyüklüğünde elektrot dizi bundan sonra yuvarlak pencere (4 rakam, Şekil 5) eklenir. Elektrikli bir intracochlear elektrot simülasyonu güvenilir eABR aktivite oluşturabilir. (Şekil 7). Bazı durumlarda, CI uyarım yüz sinir aktif ve ya kısa ya da uzun gecikme süresi ile yüksek genlik dalgası (Şekil 8A ve resim 8B, sırasıyla). Kısa gecikme süresi yanıt hızlı amplifikasyon dalga IV yaklaşık 3 ms tarafından karakterize edildi ve yüz sinir doğrudan bir yanıt olması muhtemeldir. Uzun gecikme süresi yanıt yaklaşık 5-6 ms ortaya çıktı ve dolaylı olarak yüz sinir tarafından uyarılmış işitsel kas (myogenic) yanıt olması muhtemeldir. Yüz sinir yanıt-e doğru hayvan çalışmaları edebiyat nadiren ihbar ama insan CI kullanıcılar17,18,19' iyi bilinen bir komplikasyondur. İçinde Şekil 8, yüz sinir stimülasyonu çıktı geçerli görece orta düzeyde (150-200 μA) ve iki farklı hayvanlarda. Diğer durumlarda, her iki yanıt (gösterilmez) çok yüksek geçerli düzeyde aynı hayvan ortaya çıkabilir. Biz yüz sinir stimülasyonu görünümünü altındaki düzeyler geçerli düzeye sınırlama öneririz.

Şekil 1: işitsel beyin sapı yanıt (ABR) Kur. Deri altı elektrotlar köşe (aktif/Kanal 1 [Ch1]), Ipsilateral (başvuru [Ref]) kulak arkasında ve imzalat fare arka bacak (zemin [Gnd]) yerleştirilir. Elektrot sinyalleri güçlendirilmiş ve bir TDT sistemi tarafından kaydedildi. Akustik ve elektrik stimülasyon sunulmaktadır bir mikrofon ve bir hayvan Stimülatörü platformu ile anılan sıraya göre. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 2: temsilcisi aABR dalgalar önce ve sonra % 0.05 paromisin ile sağır edici stimülasyon vahşi tipi fareden tıklatmaya. (A) normal işitme aABR desen-V ve düşük işitme eşiği, burada 30 dB SPL (ok) etiketli dalgaları ile karakterizedir. (B) deafened aABR desen bir artan işitme eşiği, burada 70 dB SPL (ok) gösterir. Dalgalar daha uzun bir gecikme süresi ve daha fazla Zamansal değişimi var. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 3: aABR eşik önce ve sağır edici sonra. Paromisin uygulanması önemli ölçüde aABR eşikleri arttı 46 dB ± 6. Öncesi vs sonrası paromisin: 30,0 dB ± 3.8 vs 75,7 dB ± 3.7, p = 0,0003, eşleştirilmiş t-testi, n = 7. Standart hata anlamına gelir hatalardır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 4: ameliyat. İşitsel bulla(a)maruz kalma. Bullostomy olduğunu tympanic bulla (Siyah noktalı çizgi) üzerinde sırt boyunca (beyaz noktalı çember) gerçekleştirilen. (B) bullostomy yuvarlak pencere, stapedial arter ve oval pencere görselleştirme sağlar. Paromisin olduğunu nazikçe oval pencere, sonra yuvarlak pencere ilk yoluyla temizlendi. (C) elektrot dizisi 4th elektrot sadece yuvarlak pencere niş içinde yer alan kadar eklenir. Elektrot tel bulla içinde belgili tanımlık kesme kapatılmadan önce dizinin tutmak için bağlamışsın. CN VII kranial sinir VII (yüz sinir), OW = = oval pencere, RW pencere, SA = stapedial arter, SCM = boyun kas, TB = tympanic bulla =. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 5: fare koklear implant. (A) intracochlear elektrot dizi oluşur bir çapı d0.4 mm aralıklarla aralıklı dört platin Grup: 0 [İpucu] (d 0.21 =), 1 (d 0,23 =), 2 (d = 0,25), 3 (d = 0,27). Elektroda 0.2 mm genişliğidir. Dört platin/iridyum (90/10) parilen İzoleli teller bir silikon tüp içinde korunuyor. (B) büyütme elektrot dizi uç (kırmızı noktalı kare). Elektrot dizi ve platin başvuru topu bir baskı kartına bağlanır. Ölçek çubuğu 1 mm. = Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 6: elektriksel olarak uyarılmış ABR (eABR) Kur. CI platin yerden giden topu (Gnd, kırmızı) ve boyun fare subkutan bir cebinde yerleştirilir. Etkin (izdüşümü, Ch1(+)) ve Referans (Ref (-) Ipsilateral kulakta) ABR elektrotlar arasında en iyi eABR yanıt elde etmek için elektrot dizi ve zemin arasındaki çizgi dikey çizgidir. EABR zemin elektrot (Gnd, siyah) arka bacağından yerleştirilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 7: temsilcisi eABR dalgalar CI uyarım deafened Mouse için. Bifazik darbe tren elektrot #1 23.3 Hz (pps) 400 yineleyerek, monopolar yapılandırma için sunulmuştur. Bir çekim gücü düzeyi 0-175 μA 25 μA adım (bkz. Adım 7.2 ayrıntılarda stimülasyon) gösterilir. Romen rakamları eABR dalga numarasını gösterir. Dalga genlikleri ve gecikme süresi artırmak ve azaltmak, sırasıyla, giderek artan bir geçerli düzeyi. Bu örnekte, wave II ortaya çıktı yaklaşık 1 ms, dalga III yaklaşık 2 ms, dalga IV çevresinde 3 ms, dalga V yaklaşık 4 ms. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Şekil 8: yüz sinir stimülasyonu örneği. Bazı durumlarda, CI uyarım yüz sinir etkinleştirmek ve bir kısa gecikme süresi (A) (ok) ile doğrudan yanıt ya da daha uzun gecikme süresi (B) (ok) ile dolaylı yanıt çağrıştırıyor. Gösterilen örnekleri iki CI implante hayvanlardan olan 0-300 kullanarak bifazik darbe tren ile uyarılan μA 50 μA içinde (bkz. Adım 7.2 ayrıntılarda stimülasyon) adımlar. Romen rakamları eABR dalga numaralarını gösterir. * kırpma amplifikatör doygunluk nedeniyle eABR dalgasının gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Hiçbir rakip mali çıkarlarının. Yazarlar ifşa gerek yok.
Koklear implant hayvan modelleri elektrik stimülasyonu ile kalıcı sensorinöral işitme kaybı tedavisinde teknolojik üsler bilgisine ilerletebilirsiniz. Bu çalışmada akut sağır edici ve fareler hem de işlevsel değerlendirme İşitsel Beyin Sapı Davranım Odyometrisi ile bir elektrot dizinin koklear implantasyon için cerrahi bir Protokolü sunar.
Yazarlar Pierre Stahl, Oticon tıp, Nice, Fransa, belgili tanımlık hayvan stimülasyon Platform ve tavsiye stimülasyon paradigmalar ve James B. Fallon ve Andrew K. akıllı biyonik Enstitüsü'nden, Melbourne, Avustralya, cerrahi tavsiye için verdiğiniz için teşekkür ederiz istiyorum . Bu eser İsviçre Ulusal Bilim Vakfı (ERC transfer grant T.R.B. için) bir hibe tarafından desteklenmiştir.
| < güçlü > Donanım< / güçlü > | |||
| Ses geçirmez kabin | IAC Akustik, Winchester, İngiltere | Mac-2 Muhafaza RF Korumalı Kutu 2A | |
| MF1 Hoparlör | Tucker Davis Technologies (TDT), FL, ABD | ||
| PCB mikrofon | PCB Piezotronics, Inc, NY, ABD | Model 378C01 | |
| Düşük empedanslı sahne | TDT, FL, ABD | RA4LI | |
| Medusa ön amplifikatör | TDT, FL, ABD | RA4PA | |
| RZ6 işitsel işlemci | TDT, FL, ABD | ||
| Hayvan Stimülatör Platformu | ASP, Oticon Medikal, Nice, Fransa | ||
| Multimetre | Fluks | # 115 | |
| < güçlü > Cerrahi ekipman< / güçlü> | |||
| Kapalı döngü ısıtma yastığı | FHC, Inc. ME, ABD | ||
| Göz merhemi | Alcon, CH | Lacrinorm Augengel | |
| Akustik köpük | Otoform Ak, Dreve Otoplastik GmbH | # 464 | |
| Tek kullanımlık subdermal iğne elektrotları | Horizon, Rochester Electro-Medical Inc. | S83018-R9, 27G | |
| Kendinden tutucu ekartör aleti (Mini Collibri Ekartör) | Güzel Bilim Araçları | #17000-01 | |
| Emme takozları | Agnthos, SE | #42-886-460 | |
| Emilebilir kağıt ucu (Orta) | WPI, FL, ABD# | 504182 | |
| İntrakoklear elektrot dizisi | Biyonik Enstitüsü, Melbourne, Avustralya | 4 kanallı | |
| Spongostan Standart | Ferrosan Tıbbi Cihazlar | #MS0002 | |
| Doku tutkalı. Loctite 4161 Superbond | Henkel | Parça No 19743 | |
| Hayvan Stimülatörü Platformu (ASP) | Oticon Medical, Nice, Fransa | ||
| Ketamin (Narketan) | Provet AG, CH | 100mg/mL, #VQ_320265 | |
| Ksilazin (Rompun) | Provet AG, CH | Inj Diss %2, # 1315 | |
| Bupivakain | Özeti, CH | Bupivacain Sintetica inj Diss% 0.5 | |
| Atropin (Atropinsülfat Amino) | Amino AG, CH | 1 mg / mL | |
| Betadin (Povidon / iyot) | Provedik, CH | ||
| Neomisin (Neomisin trisülfat tuzu) | Sigma | N1876-25G, Lot # WXBB7516V | |
| < güçlü > Yazılım< / güçlü> | |||
| BioSigRZ | TDT, FL, ABD | ||
| Matlab | MathWorks, MA, ABD | ||
| ASP yazılımı | Oticon Medikal, Nice, Fransa |