Translasyonel ağrı araştırması için açık kaynaklı gerçek zamanlı kapalı döngü elektrik eşiği izleme

Bu araç, nosiseptör sensitizasyonunun farklı mekanizmalarını araştırmak için kullanılabilir ve bazı kronik ağrı formlarını tetikleyebilen bu duyarlılıktır. Otomatik elektrik eşiği izleme, nosiseptör uyarılabilirliğinin güvenilir, çevrimiçi, gerçek zamanlı bir ölçümünü sağlar. Bu nedenle, bu önlem hem insanlarda hem de hayvanlarda ölçümlerin yapılmasına izin veren önemli bir çeviri köprüsü sağlar.

Aynı şekilde, etkili patoloji ve tedavilerin değerlendirilmesine izin vermek. Gelecekte, AP Track, kronik ağrı hastalarında, terapötik bir ajanın duyarlılaştırılmış nosiseptörlerinin uyarılabilirliğini normalleştirip normalleştirmediğini doğrulamak için kullanılabilir. Bu, etkinliğin çok önemli bir biyobelirtecini temsil edecektir.

Açık kaynaklı araç setimiz AP Track'in, farklı büyüklüklerdeki zaman döngüsü uyaranlarını inceleyen elektrofizyologlar için yararlı olacağını tahmin ediyoruz. Örneğin, optogenetiği incelemek için de yararlı olacağını düşünüyoruz. Bir denemeyi ve yazılımı aynı anda yönetmek ilk başta zordur, bu nedenle kullanıcıların bir denemeyi denemeden önce kullanımını öğrenmek için önceden kaydedilmiş verileri AP Track'e yüklemelerini öneririm.

Demo verileri sağladık. Başlamak için, üretici tarafından sağlanan kabloyu kullanarak edinme kartını bilgisayara bağlayın ve açın. Ardından, GÇ kartını edinme kartındaki analog içe aktarmaya bağlayın ve bir Seri Çevre Birimi Arabirimi kablosu kullanarak bir Intan RHD Kayıt Başlığını edinme kartına bağlayın.

Ardından, Pulse Pal'ı bilgisayara bağlayın. Bir BNC T Ayırıcı kullanarak Pulse Pal çıkış kanalının sinyalini bir tane bölün ve ardından analog voltaj komutunun kaydedilebilmesi için sabit akım uyarıcı girişine ve IO kartına bağlayın. Stimülasyon TTL olay işaretçilerini kaydetmek için Pulse Pal çıkış kanalı ikisini IO kartına bağlayın.

Kadran kontrollü bir sabit akım uyarıcısı ile montaj yapmak için, sabit akım uyarıcısını açın ve üretici tarafından sağlanan kabloyu ve manyetik montajı kullanarak step motor kontrol kartını step motora bağlayın. Herhangi bir standart USB-A - USB mikro B kablosunu kullanarak kontrol kartını doğrudan bilgisayara bağlayın. Kontrol kartını ve step motoru özel bir montaj braketine bağlayın ve sabit akım uyarıcısındaki stimülasyon genliği kadranını sıfır miliampere ayarlayın.

Ardından, step motor namlusuna özel bir namlu adaptörü bağlayın. Step motoru ve özel montaj aparatını, namlu adaptörünü kullanarak sabit akım stimülatörü üzerindeki stimülasyon genliği kadranına takın ve açın. AP Track GUI'yi açın ve kararlı bir periferik sinir elektrofizyolojik kaydı oluşturun.

Ciltteki alıcı alanı tanımlayın ve uyarıcı elektrodu oraya yerleştirin. Seçenekler menüsünde, Tetik Kanalı'nı seçin ve Pulse Pal çıkış kanalı iki'den elektriksel stimülasyon TTL işaretleyicisini içeren ADC kanalını seçin. Ardından, veri kanalını seçin ve elektrofizyolojik verileri içeren kanalı seçin.

AP Track'i Pulse Pal'a ve step motor aparatına bağlamak için Bağlan'a tıklayın. Bu işlem biraz zaman alabilir. Bağlandıktan sonra, step motor kontrol panosu kendisini sıfır konumuna ayarlayacaktır.

Stimülasyon kontrol panelinde, kaydırıcıyı kullanarak başlangıçtaki minimum ve maksimum stimülasyon genliklerini tanımlayın. TTL belirteçlerinin üretilmesi için mevcut stimülasyonun sıfırın üzerine ayarlandığından emin olun. Stimülasyon talimatlarını içeren bir dosyayı yüklemek için F'yi tıklatın ve ardından yüklenen stimülasyon paradigmasını başlatmak için sağ oka tıklayın.

Zamansal raster grafiği, elektriksel stimülasyona verilen yanıtla güncellenmeye başlayacak ve her yeni stimülasyon yanıtı sağda yeni bir sütun olarak görüntülenecektir. Tek nöron aksiyon potansiyellerini başarılı bir şekilde tespit etmek için, zamansal raster çizim paneline gidin ve düşük, algılama ve yüksek görüntü eşik değerlerini ayarlayın. Uygun görüntü eşikleri ayarlandığında, algoritmalar tarafından algılanan eşik geçiş olayları yeşil renkle kodlanacaktır.

Sistematik olarak, uyarıcı elektrodu sinir tarafından innerve edilen cilt bölgesi etrafında hareket ettirin. Elektrot aynı stimülasyon konumundayken aynı gecikme süresinde arka arkaya görünen üç eşik geçiş olayı için zamansal raster grafiğini izleyin. Bu, sabit bir gecikme periferik nöron aksiyon potansiyelinin tanımlandığını gösterir.

Zamansal raster grafiğindeki tek nöron eylem potansiyelini belirledikten sonra, arama kutusunun konumunu ayarlamak için grafiğin sağ tarafındaki gri doğrusal kaydırıcıyı hareket ettirin. Ardından, döner kaydırıcıyla arama kutusunu uygun bir genişliğe ayarlayın. Arama kutusunun genişliğini daraltın.

Hedeflenen eylem potansiyelini izlemeye başlamak için, çok birimli izleme tablosunun altındaki artı işaretine tıklayın. Tabloya, gecikme konumu, iki ila 10 uyaran üzerinden ateşleme yüzdesi ve algılanan tepe genliği dahil olmak üzere hedef eylem potansiyelinin ayrıntılarını içeren yeni bir satır eklenecektir. Gecikme izleme algoritması, sonraki her elektriksel stimülasyonda otomatik olarak yürütülür.

Arama kutusunu söz konusu eylem potansiyeli için uygun konuma taşımak üzere tablodaki ani artışı izleme kutusunu işaretleyin. Periferik nöronun iletim hızını, stimülasyon ve kayıt bölgeleri arasındaki mesafeyi tabloda görüntülenen gecikmeye bölerek hesaplayın. Elektriksel eşik izlemeyi gerçekleştirmek için, stimülasyon kontrol panelindeki artış ve azalma oranlarını istenen hıza ayarlayın.

Bu değerleri eşit tutun. Stimülasyon frekansının uygun bir orana, tipik olarak 0,25 ila 0,5 Hertz'e ayarlandığından emin olun. Stimülasyon genliğini yaklaşık olarak nöronun elektriksel eşiğine manuel olarak ayarlayın.

Ardından, elektrik eşiği izleme algoritmasını başlatacak olan çok birimli izleme tablosundaki izleme eşiği kutusunu işaretleyin. Çok birimli izleme tablosunda, ateşleme hızını izleyin. %50'lik bir ateşleme oranı, yaklaşık elektrik eşiğinin belirlendiğini ve eşik değerinin güncelleneceğini gösterir.

Son olarak, alıcı alana deneysel bir manipülasyon uygulayın ve elektrik eşiğini izlemeye devam edin. Bu, periferik nöron uyarılabilirliğindeki değişiklikleri ölçecektir. Bir mikro nörografi deneyi sırasında yüzeysel çok yıllık sinirin bir insan C lifinin sıralı izleri ve deri-sinir preparasyonu sırasında safen sinirin bir fare A-delta lifinin sıralı izleri bu şekilde gösterilmiştir.

İzler, bir aksiyon potansiyeli tanımlandığında kırmızı renkteydi ve bu da uyaran genliğinde bir azalmaya neden oldu. Yazılım algoritması,% 50 ateşleme olasılığı için gereken uyaran genliğini etkili bir şekilde bulur. Bir insan C fiber nosiseptörünün termal stimülasyonu sırasında 0.25 Hertz stimülasyon frekansında elektriksel eşik takibi bu şekilde sunulmuştur.

Y ekseni, paradigmanın başlangıcından itibaren stimülasyon sayısını kodlar. Eşik geçiş olayları ile elektriksel stimülasyonu takiben 4.000 milisaniye boyunca voltaj izleri kırmızı ile işaretlenir. İzlenen aksiyon potansiyeli etrafında yakınlaştırılan voltaj izi burada gösterilmektedir.

Dikey mavi çizgi, izlenen birimin temel gecikme süresidir. AP Track tarafından komuta edilen stimülasyon akımı bu şekilde gösterilmiştir. Dikey mavi çizgi, taban çizgisi elektrik eşiğidir.

Alıcı alan TCS-II termal uyarıcı prob sıcaklığı burada sunulmuştur. Bu ısıya duyarlı C elyafının alıcı alanı termal stimülatör tarafından ısıtıldıkça, elektrik eşiği azalır. Arama kutusu genişliği ve algılama eşiği için uygun değerlerin seçilmesi önemlidir, çünkü bunlar elektrik gürültüsünün etkisini azaltarak AP Track'in performansını önemli ölçüde artırır.

Nosiseptörlerde terapötik ajanların hipereksitabilite üzerindeki etkisini ölçmek, kronik ağrının altında yatan mekanizmaları daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir. Diğer araştırmacıların nosiseptif biyolojiyi ve nosiseptör duyarlılaşması sırasında meydana gelen değişiklikleri daha iyi anlamak için bu serbestçe kullanılabilen aracı kullanacaklarını umuyoruz.