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

Bu yöntem, cihaz implantasyonunun uzun vadeli motor fonksiyon üzerinde etkileri olup olmadığı gibi sinir mühendisliği alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, son nokta histolojisinin aksine, devam eden davranışın, çalışma boyunca motor fonksiyonun gerçek zamanlı ve küresel bir ölçümünü sağlamasıdır. Bu işleme başlamak için, enfeksiyonu önlemek için hayvana deri altına bir sefalosporin antibiyotiği ve ağrı yönetimi için steroid olmayan bir antienflamatuar enjekte edin.

Daha sonra, kurumasını önlemek için hayvanın gözlerine oftalmik merhem sürün. Küçük hayvan tırnak makası kullanarak, ameliyattan sonra yara iyileşmesi sırasında hayvanın dikişleri çizmesini önlemek için ayak tırnaklarını kesin. Daha sonra, hayvanın kafasındaki kesi bölgesinde deri altı bupivakain enjeksiyonu ile lokal bir analjezik sağlayın.

Ameliyat sırasında başın hareket etmesini önlemek için kulak çubukları kullanarak hayvanı stereotaksik bir çerçeveye monte edin. Ardından, iç sıcaklığını korumak için hayvanın altına bir sirkülasyonlu su ısıtma yastığı yerleştirin. Daha sonra, alternatif bir Betadine solüsyonu ve izopropanol fırçaları kullanarak cerrahi alanı ovalayın.

Ardından, hayvanın cerrahi düzlemin altında olduğundan emin olmak için kurumsal protokole göre bir ayak parmağını çimdikleyin. Hayvanı implantasyona hazırlamak için, kafatasını ortaya çıkarmak için orta hat boyunca yaklaşık bir inçlik bir kesi yapın. Pamuk uçlu bir aplikatör kullanarak periosteuumu künt bir şekilde çıkarın ve bir parça gazlı bez kullanarak kanamayı durdurun.

Daha sonra timsah klipsleri veya hemostatlar kullanarak çevredeki dokuyu geri çekin. Kafatası temizlendikten sonra, sonraki adımlarda diş çimentosu yapışmasını iyileştirmek için açıkta kalan kafatasına birkaç damla siyanoakrilat bazlı doku yapıştırıcısı uygulayın. Seçilen yarım kürede, kemikte bir çentik oluşturarak ön pençe hareketine karşılık gelen motor korteks bölgesini işaretleyin.

Çok hızlı veya çok derin delmemeye özellikle dikkat ederek 1,75 milimetre yuvarlak uçlu bir diş matkabı kullanarak kafatasının bir kısmını çıkarın. Aşırı ısınmayı önlemek için matkap kafatasına aralıklı olarak uygulanmalıdır. Tuzlu su ve hafif emme kullanarak kafatasındaki kemik kalıntılarını temizleyin.

Delme sırasında duraya zarar vermemeye dikkat edin. Daha sonra kalan kemiği çıkarmak için ince rongeurlar veya kavisli mikro forseps kullanın. Daha sonra, ince kancalı 45 derecelik bir dura penası kullanarak durayı yansıtın.

Beyin yüzeyine doğrudan temas etmemeye dikkat ederek pamuk uçlu bir aplikatör ve tuzlu su aleti kullanarak kanamayı temizleyin. Mikroelektrodu motor korteksine yerleştirmek için, sterilize edilmiş mikroelektrotu, elektrotun sapını çarpmamaya dikkat ederek stereotaksik çerçeve üzerindeki evrensel tutucuya dikkatlice monte edin. Elektrotun baş aşaması arayüz konektörünün tutucu tarafından sıkıca tutulduğundan emin olun.

Stereotaksik çerçeve üzerindeki mikromanipülatörü kullanarak, elektrotun ucunu açık kraniotominin üzerine dikkatlice yerleştirin. Elektrodu nazikçe beynin yaklaşık iki milimetre içine indirin. Mümkün olduğunca görünür damar sistemlerinden kaçınmak için dikkatli olun.

Burada gösterildiği gibi manuel/elle yerleştirme için, silikon işlevsel olmayan sahte mikroelektrodu yerleştirmek için mikroforseps kullanılır. Elektrot yerleştirildikten sonra, konektörü üniversal tutucudan dikkatlice serbest bırakın ve yerleştirme kolunu geri çekin. Pamuk uçlu bir aplikatör ve salin kullanarak elektrotun etrafındaki kanamayı dikkatlice temizleyin.

Daha sonra, bir silikon elastomer kullanarak implante edilen elektrotun etrafındaki kraniyotomiyi kapatın. Daha sonra elektrodu diş çimentosu kullanarak kafatasına sabitleyin. Çimento tamamen kuruduktan sonra, kesiğin kenarlarını çimento kafa kapağının önünde ve arkasında bir araya getirin ve dikerek kapatın.

Fonksiyonel olmayan implantlar için tüm kesi kapatılabilir. Açık alan ızgara testine başlamak için, hayvanı test cihazından uzağa bakacak şekilde ızgaranın ortasına yerleştirin. Bir video kaydederken hayvanın üç dakika boyunca serbestçe koşmasına izin verin.

Hayvan testi tamamladığında, ızgaradan çıkarın ve ızgarayı klor dioksit bazlı sterilant ile iyice temizleyin. Bir video izleme yazılımı kullanarak geçilen ızgara çizgilerinin sayısını, kat edilen toplam mesafeyi ve hayvanın maksimum hızını kaba motor fonksiyonunun ölçümleri olarak analiz edin. Merdiven testi için, ameliyat öncesi temel skorları kaydetmeden önce bir haftalık eğitim gereklidir.

Daha sonra merdiven testine başlamak için hayvanı geçici ve temiz bir tutma kafesine aktarın. Merdiveni iki kafesi birbirine bağlayacak şekilde ayarlayın. Merdivenin başlangıç ucu temiz bir kafese dayanır ve bitiş ucu, koşuyu tamamlamak için bir motivasyon görevi görmek üzere hayvanın ev kafesinde durur.

Merdiven testini filme almak için kullanılan video kamerayı, merdivenin ortasındaki basamak yüksekliğinin etrafındaki bir tripod üzerine yerleştirin. Bir video kamera çalışırken, hayvanı merdivenin başlangıç çizgisinde tutun ve ön pençelerinin ilk basamağa dokunmasına izin verin. Farenin merdiveni kendi hızında geçmesine izin verin.

Hayvanın pençesinin ilk basamağa değdiği an ile üçüncü basamağın bitiş çizgisi arasında geçen süre ile son basamağın bitiş çizgisi arasında geçen süre, hayvanın geçme süresini belirleyecektir. Hayvan merdivende dönerse veya 20 saniyelik bir süre boyunca hareket etmezse, hayvanın başarısız olduğunu düşünün. Her başarısız koşu için bir ceza puanı süresi atayın ve ceza süresini ameliyat öncesi test sırasında kaydedilen en yavaş performansa göre belirleyin.

Her hayvanın test günü başına beş kez merdiveni geçmesine izin verin ve her çalışma arasında yaklaşık bir dakika dinlenin. İnce motor fonksiyonunun bir ölçüsü olarak günde en hızlı üç çalıştırmanın ortalamasını alın. Ek olarak, bir video izleme yazılımı kullanarak ön pençelerin her birinin basamaklardan kaç kez kaydığını kaydedin.

Kavrama gücü testi için, kavrama gücü ölçeri, tutma gidonu zemine uzatılmış şekilde tezgahın kenarına yerleştirin. Ardından, hayvanı kuyruğun tabanından tutarken hayvanın her iki ön pençesiyle gidonları tutmasına izin verin. Hayvan her bir pençe ile sağlam bir şekilde kavrandıktan sonra, yavaş ve sabit bir kuvvetle kuyruğun tabanından metreden uzaklaştırın.

Kavrama gücü ölçer tarafından hayvan tarafından uygulanan maksimum kavrama gücünü kaydedin. Her bir hayvanı test gününde üç kez test edin ve her test arasında yaklaşık iki dakika dinlenin. İnce motor fonksiyonunun bir ölçüsü olarak, üç denemenin her birinden elde edilen maksimum kavrama gücü çıktısını kaydedin ve ortalamasını alın.

Kontrol ve implante edilmiş hayvanlar arasındaki açık alan ızgara performansında önemli bir fark, iyileşme dönemini takip eden testin ilk haftasında görülmüştür. Çalışmanın geri kalanında performansta bir fark yoktu, bu da uzun vadeli kaba motor fonksiyon eksikliğini göstermedi. İyileşme sonrası testin ilk haftasının yanı sıra, kontrol hayvanları merdiveni implante edilmiş hayvanlardan önemli ölçüde daha hızlı geçer.

İmplante edilen hayvanlar, ameliyat öncesi merdiven geçiş hızlarını koruyamadılar, bu da ince motor fonksiyonda olası eksiklikleri gösteriyordu. Bu, implante edilmiş hayvanlarda implant alan beyin bölgesi ile ilişkili olarak sağ pençe kaymalarının artan oluşumu ile daha da desteklenmektedir. Kontrol hayvanları, çalışma süresince implante edilmiş hayvanlara kıyasla genellikle önemli ölçüde daha yüksek kavrama gücü sonuçları elde etti.

Ek olarak, implante edilmiş hayvanlar, iyileşmeden hemen sonra başlangıç performansından önemli ölçüde daha düşük performans gösterir, ancak zamanla iyileşir ve temel performansa geri döner. Burada, merdiven performansının, kan-beyin bariyeri geçirgenliğinin bir belirteci olan immünoglobulin G floresan yoğunluğu ile korelasyonu gösterilmiştir. 0.901'lik bir korelasyon katsayısı bulundu ve bu da çok güçlü bir korelasyona işaret etti.

Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik, test seansı başına hayvan başına yaklaşık 30 dakika içinde gerçekleştirilebilir. Bu prosedürü denerken, çevresel değişkenleri azaltmak önemlidir, çünkü bunlar hayvanları eldeki görevden uzaklaştırabilir. Bu prosedürü takiben, implante edilen mikroelektroniklere hücresel veya doku yanıtını araştırmak için immünohistokimya veya diğer ışık görüntüleme tekniklerini içeren diğer yöntemler uygulanabilir.

Bu videoyu izledikten sonra, primer motor kortekste cihaz implantasyonu veya yaralanmasından kaynaklanabilecek brüt ve ince motor eksiklikleri için hızlı, basit ve tekrarlanabilir bir testin nasıl yapılacağını iyi anlamış olmalısınız.