Method Article

Grafen Elektrot Dizisi Kullanarak Beyin Haritalama

DOI:

10.3791/64910

⸱

October 20th, 2023

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Nano-Bioengineering, Incheon National University

In This Article

Summary

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

İnvazivliği azaltmak ve uzay-zamansal çözünürlüğü iyileştirmek için grafen dizisi tabanlı bir beyin haritalama prosedürü sunuyoruz. Grafen dizisi tabanlı yüzey elektrotları, kıvrımlı bir beyinde uzun vadeli biyouyumluluk, mekanik esneklik ve beyin haritalaması için uygunluk sergiler. Bu protokol, aynı anda ve sırayla birden fazla duyusal harita biçiminin oluşturulmasına izin verir.

Abstract

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

Kortikal haritalar, serebral korteksteki sensorimotor uyaranlara konuma bağlı sinirsel tepkilerin uzamsal organizasyonunu temsil eder ve fizyolojik olarak ilgili davranışların tahmin edilmesini sağlar. Kortikal haritaların elde edilmesinde penetran elektrotlar, elektroensefalografi, pozitron emisyon tomografisi, manyetoensefalografi ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme gibi çeşitli yöntemler kullanılmıştır. Bununla birlikte, bu yöntemler zayıf uzay-zamansal çözünürlük, düşük sinyal-gürültü oranı (SNR), yüksek maliyetler ve biyouyumsuzluk ile sınırlıdır veya beyinde fiziksel hasara neden olur. Bu çalışma, elektrokortikografinin bir özelliği olarak, üstün biyouyumluluk, yüksek uzay-zamansal çözünürlük, arzu edilen SNR ve en aza indirilmiş doku hasarı sunan ve önceki yöntemlerin dezavantajlarının üstesinden gelen grafen dizisi tabanlı bir somatosensoriyel haritalama yöntemi önermektedir. Bu çalışma, sıçanlarda somatosensoriyel haritalama için bir grafen elektrot dizisinin fizibilitesini göstermiştir. Sunulan protokol sadece somatosensoriyel kortekse değil, aynı zamanda işitsel, görsel ve motor korteks gibi diğer kortekslere de uygulanabilir ve klinik uygulama için ileri teknoloji sağlar.

Introduction

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

Kortikal harita, serebral korteksteki sensorimotor uyaranlara yanıt özelliklerini temsil eden bir dizi yerel yamadır. Sinir ağlarının uzamsal bir oluşumudur ve algı ve biliş için tahmin sağlarlar. Bu nedenle, kortikal haritalar, dış uyaranlara verilen sinirsel tepkilerin değerlendirilmesinde ve sensorimotor bilgilerin işlenmesindeyararlıdır 1,2,3,4. Kortikal haritalama için invaziv ve noninvaziv yöntemler mevcuttur. En yaygın invaziv yöntemlerden biri, 5,6,7,8'i

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

Tüm hayvan işleme prosedürleri, Incheon Ulusal Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (INU-ANIM-2017-08) tarafından onaylanmıştır.

1. Ameliyat için hayvan hazırlığı

NOT: Bu deney için cinsiyet yanlılığı olmadan Sprague Dawley Rat'ı (8-10 haftalık) kullanın.

  1. Sıçan intraperitoneal olarak 90 mg / kg ketamin ve 10 mg / kg ksilazin kokteyli ile uyuşturulur. Ameliyat boyunca istenen anestezi derinliğini korumak için, sıçan uyanma belirtileri gösterdiğinde ek olarak 45 mg/kg ketamin ve 5 mg/kg ksilazin kokteyli sağlayın.
  2. Sıçanın derin anestezi altında olduğunu doğr....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Bu protokol, grafen çok kanallı bir dizinin beynin yüzeyine nasıl monte edildiğini açıklar. Somatosensoriyel harita, fiziksel uyaranlara nöral yanıtlar alınarak ve yanıtın genliği hesaplanarak oluşturulmuştur. Şekil 1'de bu deneyin şeması gösterilmektedir.

Şekil 2A , bir grafen elektrot dizisinin yapısal özelliklerini sunar. Elektrotlar arasında alt tabakanın delikleri vardır. Bu delikler elektrotun kortikal yüzeye sıkıca temas etmesi.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Sunulan protokol, bir grafen elektrot dizisi kullanarak sıçanların somatosensoriyel tepkilerine nasıl erişileceğini ve haritalanacağını açıklayan derinlemesine, adım adım bir süreç sağlar. Protokolle elde edilen veriler, her bir vücut parçasına sinaptik olarak bağlı somatosensoriyel bilgi sağlayan SEP'lerdir.

Bu protokolün çeşitli yönleri dikkate alınmalıdır. Beyin ödemini önlemek ve iltihabı hafifletmek için beyin omurilik sıvısı çıkarılırken, deneycinin cisterna magna'nın önünde bulunan beyi.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Açıklayacak hiçbir şeyimiz yok.

Acknowledgements

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

Bu çalışma, Sunggu Yang için Incheon Ulusal Üniversitesi (Uluslararası Kooperatif) tarafından desteklenmiştir.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1 mL şırıngaKOREAVACCINE CORPORATIONanestezi için ilacı enjekte ediyor 
3 mL şırıngaKOREAVACCINE CORPORATIONanestezi için ilacı enjekte ediyor 
Bone rongeurGüzel Bilim Araçları16220-14kafatası konektörünü çıkarın
GbrainGrafen elektrodu sahne
matkabınaFALCON aracıkafatası matkap
uçlarınıOsstem implantkafatasını öğütmek
Graefe iris forseps hafif kavisli tırtıklıvubuvudu-02-73010dokuyu çıkarın kafatasından veya tutma sileceğinden
grafen multielektrot dizisindenGbrain, nöron izofluranından gelen sinyalleri kaydeder
Hana Pharm Corporationketamin yuhan şirketini
;lokal anestezik
Matlab R2021bMathworksVeri analizi Yazılım
sivrisinek kanama durdurucularGüzel Bilim Araçları91309-12kafa derisini sabitleyin
merhem Alcongözün kurumasını önler 
povidoneGreen Pharmaceutical şirketiinsizyon alanını dezenfekte ediyor
RHS 32ch Stim/Record headstageintan technologiesM4032konektörü arabirim kablosuna bağlayın ve intan RHS stim/amplifier çipi RHS
6-ft (1,8 m) Stim SPI arabirim kablosuiçerir intan teknolojileriM3206grafen elektrodu ana sahneye bağlayın
RHS Stim/Kayıt kontrol yazılımıintan teknolojileriVeri Toplama Yazılımı
RHS stimülasyonu / Kayıt kontrolörüintan teknolojileriM4200
salinJW İlaç
neşterHammacherHSB 805-03
stereotaksik aletçalmakonuyu tutturmak
steril Hipodermik İğneKOREAVACCINE CORPORATIONdura mater
Steven Iris Doku ForsepsKASCO50-2026dura mater
cerrahi bıçağı çıkarın no.11FEATHERderisini
cerrahi sicssorsGüzel Bilim Araçları14090-09kafa derisini inceleyin ve dura mater
tahta çubukbıyık stimülasyonunu
Anestezi için kullanılanksilazinBayer Kore
bağlayın taşlayın , anestezi lidokain (% 2) için kullanılan feda eder kafa çıkarın çıkarın

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Leergaard, T. B., et al. Rat somatosensory cerebropontocerebellar pathways: spatial relationships of the somatotopic map of the primary somatosensory cortex are preserved in a three-dimensional clustered pontine map. Journal of Comparative Neurology. 422 (2), 246-266 (2000).
  2. Craner, S. L., Ray, R. H.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Graphene Electrode ArrayBrain MappingCortical MapsSomatosensory CortexNeural Signal RecordingElectrocorticographyStereotaxic SurgeryLocal Field PotentialsHigh Spatiotemporal ResolutionBiocompatible Electrodes

Related Articles