Koklear Implant ameliyatı ve elektriksel olarak uyarılmış işitsel beyin sapı yanıt kayıtları C57BL/6 farelerde
9 Ocak 2019
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 implantların hayvan modelleri, kalıcı duyusal sinirsel işitme kaybını elektrik stimülasyonu ile tedavi etmenin teknolojik temeli hakkındaki bilgimizi ilerletebilir. Bu protokol farede akut sağır edici ve koklear implantasyon göstermektedir. Ve işitsel beyin sapı yanıtı ile koklear implant stimülasyonufonksiyonel değerlendirilmesi.
Farelerde koklear implant cerrahisi yapmanın bazı temel zorlukları koklea küçük boyutu ve yuvarlak pencere niş yakınında büyük stapedial arter varlığı vardır. Normal işitme durumunu ölçmek için, bir mililitreşli şırınga içine akustik köpük yükleyin ve bir anestezi sekiz ila on iki haftalık C57 siyah 6 fare nin kontralateral kulak kanalına köpük 100 ila 200 mikrolitre enjekte ipsilateral kulak gelen işitsel beyin kök yanıtı izole etmek için, şırınga kulak kanalı içine köpük teslim ivedi kulak için kulak yakın mühürler dikkat. Daha sonra, ipsilateral kulaktan 10 santimetre lik bir hoparlör yerleştirin ve aVR elektrotlarını %70 etanol ile temizleyin.
Referans elektrotu ipsilateral kulağın pinna sının altına ve aktif elektrotun vertex'in derisinin altına yerleştirin. Zemin elektrotunun arka bacağının derisinin altına konmuştur. Başlık ve preamplifikatör optik fiber bağlantı noktası üzerinden işitsel işlemciye bağlayın.
Ve aktif ve referans elektrotların empedansını kontrol edin. Elektrotlar aynı empedansı gösterdiğinde, ses geçirmez kabini kapatın ve tıklama stimülasyonunu sunun. Uygun karmaşık işitsel işlemci ve yazılım ile aVR'yi serbest alan koşulunda kaydetme.
10 milisaniyelik kayıt penceresinde 10 desibel basamakta ses basıncı seviyesinin 90 desibelden 10 desibel ses basıncı seviyesine düşüren tıklama seviyesiyle 21 hertz'de sunulan 0,1 milisaniye tek kanalmonophasik tıklamaları standartlaştırın. Daha sonra aVR eşiğini tanınabilir bir aVR dalga tepkisi ile en düşük desibel düzeyi olarak belirleyin. Sağır edici ikna etmek için, hava yolları açık kalması için vücut düz tutmak için dikkat ederek sağ tarafında fare yerleştirin.
Ipsilateral kulağın arkasındaki kürkü çıkarın ve maruz kalan cildi sıralı %70 etanol çözeltisi ve Povione-İyot Solüsyonu Scrubs ile dezenfekte edin. Bir diseksiyon mikroskop altında hayvan hareket ettirin ve 16 kez objektif ve bir neşter kullanarak bir buçuk santimetre lik postaüri kesisi yapın. 25-40x büyütme altında, maruz kalan deri altı yağ tabakası ile künt incelemek ve timpanik bulla periost ortaya çıkarmak için sternokleidomastoid kas geri çekmek için forceps kullanın.
Yüz sinirsternokleidomastoid kas ın arka sırt kenarı etrafında sarar ve pinna doğru kulak kanalı boyunca rostrally çalışır. İşitsel bulla belirlenmesi için bir dönüm noktası olarak yüz siniri kullanarak yavaşça bulla erişim için kesi içine kendini istinat retraktör aracı yerleştirin. Bulla ve mastoid süreci arasındaki sırtın net görselleştirme sağlamak ve nazik sırtın arka üst tarafında bir delik oluşturmak için bulla içine 30 guage iğne döndürmek için bulla mediodorsal alan üzerinde doku çıkarın.
Orta kulak boşluğu ortaya çıkana kadar bullastomi genişletmek için ince uçlu forceps ile çimdik küçük kemik parçaları. Ve yuvarlak pencere niş kemik örten açık olana kadar mastoid sürecine doğru delik dorsally uzatın. En kritik adım pencere nişinin hazırlanmasıdır.
Böylece stapedial arter zarar vermemek için zaman ayırın emin olun. Stapedial arter zarar vermemeye dikkat, stapes görselleştirmek için ön üstün yönde bullastomi uzatmak, oval pencereye bağlı orta kulak kemiği. Sonra oval pencereyi ortaya çıkarmak için stapes kaldırın.
Ototoksik ajan uygulamak için, hafifçe yuvarlak ve oval pencere zarları delik için körpli 30 guage iğne kullanın, perilenf biterse doğrulayan. Ve oval pencereden PBS çözünmüş hacim neomisin tarafından% 5 ağırlık 0.2 mililitre perfuse yavaş yavaş 30 gauge iğne ile donatılmış bir mililitreşşük kullanın. Tüm madde hacmi teslim edildiğinde, çözeltiyi yuvarlak pencereye kadar kullanarak pencere kemik yapılarına zarar vermemeye özen gösterilmiştir.
Ve yuvarlak pencere ve oval pencere niş içinde neomisin batırılmış spongostan bir milimetre kare parçalar yerleştirin. Daha sonra retraktörü çıkarın ve 30 dakika sonra gösterildiği gibi sağır edici sonrası akustik aVR kaydederek kesiği kapatın. Koklear implant elektrot dizisini yerleştirmek için, retraktör aletini bulbaya yeniden erişmek için kesiye geri yerleştirin ve elektrot dizisini dizinin dördüncü platin halkasının yuvarlak pencerenin hemen içinde yer alacak şekilde scala timpanisine yerleştirin.
Elektrot dizisinin eklenmesi de zor olabilir. Bu yüzden tel kurşun ve başka bir dizi eklemek için bir forcep aracı kullanarak iyi bir ekleme açısı bulmak için zaman ayırın. Kurşun teli bullanın içine sarın ve teli bulonun üzerindeki dokuya yapıştırın.
Retraktörü dikkatlice çıkardıktan ve eklemeyi doku tutkalı ile kapattıktan sonra, aktif ve referans aVR elektrotlarının olacağı çizgiye dik olarak boyunda 0,5 milimetrelik bir kesi yapmak için bir scalepel kullanın. Yerleştirme de zemin topu yerleştirin ve hayvan uyarıcı platformuelektrot dizi kurulu bağlayın. Gerçekleştirmek ve elektrikli aVR için, elektrotlar daha önce gösterildiği gibi yerleştirin ve hayvan uyarıcı platform yazılımı açın.
Daha sonra elektrik darbestimülasyon paradigmasını tanımlayın ve TBT Headstage, preamplifikatör ve işitsel işlemci aracılığıyla uyarılmış elektrikli aVR yanıtlarını sürekli olarak kaydeden elektrikli darbe litrenleri sunun. Ameliyat öncesi ve sonrası işitme eşikleri sağır edici prosedürün fonksiyonel bir okuması olarak hizmet vermektedir. Oval ve yuvarlak pencerelere %5 neomisin topikal uygulama tıklanan uyarılan işitme eşiklerini önemli ölçüde artırır.
Bir intrakoklear elektrot sonrası sağır elektrik stimülasyonu güvenilir elektrik aVR aktivitesi oluşturabilir. Bazı durumlarda koklear implant stimülasyonu fasiyal siniri aktive eder ve dalga III'ün üç milisaniye civarında hızlı bir amplifikasyonu ve muhtemelen yüz sinirinin doğrudan yanıtı veya beş ila altı milisaniye civarında görünen ve işitsel olmayan miyojenik bir yanıt olması muhtemel uzun bir gecikme ile karakterize kısa bir gecikme li yüksek genlik dalgası üretir. , dolaylı olarak yüz sinir tarafından çağrıldı. Bu çalışmada koklear implant fare modelinin uygulanabilir olduğunu ve koklear implantın küçük ve cerrahi: zorlu olduğunu gösterdik.
Bu prosedürü denerken, aVR kayıtlarındaki elektrofonik yanıtları ortadan kaldırmak ve çoğu C.I. kullanıcısında bulunan saç hücresi kaybını taklit etmek için sağır edici bir protokol dikkate almak önemlidir. Özetle, insan sağırlık genetik modellerinin giderek artan sayıda ve farelerde mevcut biyomedikal araçlar bize koklear implantlar için de dahil olmak üzere araç araştırma için cazip bir hayvan modeli yapar.
Genel Bakış
Bu çalışma, kalıcı sensörinöral işitme kaybını tedavi etmenin teknolojik temellerini araştırmak için farelerde koklear implantasyon için bir cerrahi protokol ayrıntılarını sunar. Çalışma, işitme kaybı ve işitsel beyin sapı yanıtı kullanarak fonksiyonel değerlendirme yöntemlerini içerir ve koklear boyutun küçüklüğü gibi zorlukları ele alır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sinirbilim
- İşitsel araştırma
- Elektrofizyoloji
Arka Plan
- Çalışma, koklear implantları araştırmak için hayvan modellerini kullanır.
- Kalıcı sensörinöral işitme kaybı önemli bir sağlık sorunudur.
- Protokol, koklear implant cerrahisi tekniklerini geliştirmeyi amaçlamaktadır.
- Büyük stapedial arterin varlığı cerrahi bir zorluğu temsil etmektedir.
Çalışmanın Amacı
- İşitme restorasyonu için koklear implantlar konusundaki anlamayı geliştirmek.
- Fare işlemlerinde akut işitme kaybı için güvenilir bir cerrahi protokol oluşturmak.
- İşitsel beyin sapı yanıtı ile fonksiyonel sonuçları değerlendirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Yöntem, C57BL/6 farelerinde cerrahi müdahaleyi içerir.
- Model, akut işitme kaybı ve koklear implantasyona odaklanır.
- Fonksiyonel değerlendirmeler, işitsel beyin sapı yanıtları kullanılarak gerçekleştirilir.
- Anahtar adımlar arasında döner pencere nişinin hazırlanması ve elektrot dizisinin yerleştirilmesi yer alır.
- Post-cerrahi işitme eşikleri, prosedürün sonucu olarak ölçülür.
Ana Sonuçlar
- Protokol, güvenli ve etkili işitme kaybı ve koklear implantasyona izin verir.
- Elektrofizyolojik değerlendirmeler, implantasyon sonrası işitme eşiklerinde önemli değişiklikler ortaya koymaktadır.
- Çalışma, kritik yapıları hasar görmekten kaçınmak için dikkatli cerrahi tekniğine vurgu yapar.
- Sonuçlar, koklear implant araştırması için farelerin model olarak kullanılmasının uygulanabilirliğini desteklemektedir.
Sonuçlar
- Bu çalışma, farelerde koklear implantasyon için tekrarlanabilir bir protokol gösterir.
- Bu modelin işitme restorasyon teknolojileri üzerinde daha fazla araştırma için potansiyeli vurgular.
- Bulgular, koklear implantlarla ilişkili cerrahi zorlukları anlamak için önemlidir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Establishing reliable murine models for cochlear implant research enables preclinical evaluation of neuroprosthetic technologies and supports target validation in auditory pathway therapeutics. This protocol addresses a critical bottleneck in translational hearing research by providing a reproducible surgical approach for acute deafening and electrode implantation in genetically tractable mice. The model facilitates mechanistic de-risking of implant design and stimulation paradigms prior to large-animal or clinical studies.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of genetic mechanisms underlying sensorineural hearing loss using C57BL/6 mice with available disease models.
- Operational Value: Provides a standardized surgical workflow for consistent cochlear implant placement and functional assessment via eABR.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative electrophysiological readouts (eABR thresholds) to evaluate implant efficacy and stimulation parameters.
- Operational Value: Establishes a reproducible assay platform for comparing electrode designs or ototoxic dosing regimens.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports preclinical validation of cochlear implant functionality in a disease-relevant system with controlled deafening.
- Operational Value: Enables longitudinal assessment of implant stability and neural response consistency post-surgery.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the discovery continuum from target validation through lead optimization by providing functional auditory readouts that inform neuroprosthetic design decisions.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of gene-environment interactions in hearing loss models via controlled cochlear perturbation.
- Screening: Delivers standardized eABR outputs for quantitative comparison of implant performance across experimental conditions.
- Analytics: Enables threshold shift analysis and wave morphology assessment to quantify neural response fidelity.
- Translational Research: Bridges acute surgical intervention with functional outcomes relevant to human cochlear implant performance.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical and electrophysiological platform for iterative neuroprosthetic development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in implant-neural interface studies through direct electrophysiological measurement.
- Operational Value: Enhances reproducibility in multisite studies via standardized surgical and deafening protocols.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions in neuroprosthetic development by providing early functional validation data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of implant candidates based on threshold shift and response reliability metrics.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgery, electrophysiology, and ototoxic agent handling.
- Demands microsurgical instrumentation, auditory brainstem response systems, and sterile field maintenance.
- Necessitates cross-functional alignment between surgical, neurophysiology, and data analysis teams for consistent eABR interpretation.
- Involves adaptation considerations for different mouse strains or genetic backgrounds affecting cochlear anatomy.
- Limited by the technical challenge of preserving cochlear microstructures during round window niche preparation.
