Neuroscience
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Préparation d’électrodes de stimulation nerveuse périphérique pour l’implantation chronique chez les rats
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Summary July 14th, 2020
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Les approches existantes pour la construction d’électrodes de manchette périphériques implantables chroniques pour une utilisation chez les petits rongeurs nécessitent souvent un équipement spécialisé et/ou un personnel hautement qualifié. Dans ce protocole, nous démontrons une approche simple et peu coûteuse pour fabriquer des électrodes de manchette chroniquement implantables, et démontrons leur efficacité pour la stimulation de nerf vague (VNS) chez les rats.
Transcript
La stimulation nerveuse périphérique est de plus en plus à l’étude comme traitement pour une variété de maladies, y compris les maladies inflammatoires et les troubles neuronaux. La construction d’électrodes périphériques chroniques implantables pour les petits animaux de laboratoire peut prendre beaucoup de temps et coûter cher. Ce protocole décrit une approche simple et peu coûteux pour la construction d’électrodes stimulantes nerveuses périphériques chroniquement implantables pour une utilisation chez les rats.
La méthode nécessite très peu de matériaux et de fournitures facilement accessibles et un nombre réduit d’étapes dangereuses ou techniquement exigées par rapport à des techniques similaires qui réduisent à la fois le coût de l’appareil ainsi que le temps nécessaire pour former le personnel et l’assemblage de l’appareil. Cette technique a été conçue pour permettre des études précliniques qui testent l’efficacité de la stimulation nerveuse chronique de Vegas pendant la récupération d’AVC ou d’autres types de dysfonctionnement de metro. Commencez par préparer le tube de manchette.
Utilisez une lame de rasoir pour couper un tube de polymère de 2,5 millimètres. Insérez ensuite un trombone ou des pointes de force à travers le tube et faites glisser dans le sens de la longueur à travers le mur du tube d’un côté du brassard. Retirer les forceps du tube et insérer une grande aiguille à coudre à travers la ligne médiane du brassard.
Placez l’aiguille dans le panneau de mousse pour épingler le brassard en place pendant les étapes d’assemblage restantes. Pour placer une suture pour fixer la fermeture du brassard lors de l’implantation insérer une petite aiguille à coudre à travers la paroi de la manchette sur la ligne médiane environ point cinq millimètres de la fente supérieure d’un côté. Puis insérer deux centimètres d’une suture de six zéro à travers l’œil de l’aiguille et tirer l’aiguille à travers la paroi du tube pour enfiler la suture dans le brassard.
Percer un deuxième trou à travers le mur de tuyaux à environ cinq millimètres sous le premier trou le long de la ligne médiane du brassard. Insérez la suture à travers l’œil de l’aiguille et tirez l’aiguille à travers le mur de tube. Appliquez une petite quantité d’adhésif de traitement UV à l’extrémité courte de la suture s’étendant du trou inférieur et tirez l’extrémité de suture plus longue jusqu’à ce que la queue inférieure soit presque rincée avec la paroi extérieure du tube.
Puis guérir l’adhésif avec une baguette UV. Répétez ce processus pour placer une autre suture sur le côté opposé de la manchette. La prochaine place, le fil Platinum Iridium mène.
Utilisez la petite aiguille à coudre pour faire quatre trous dans le mur du brassard. Puis insérez l’aiguille à coudre à nouveau, cette fois en travaillant de l’extérieur à l’intérieur à travers le premier trou de plomb. Insérez environ cinq centimètres d’un fil d’Iridium platine de 7,5 centimètres à travers l’œil de l’aiguille et tirez l’aiguille à travers le tube pour enfiler le fil à travers la paroi du brassard.
Réglez le fil de sorte qu’environ 4,5 centimètres s’étend sur le côté extérieur de la manchette. Insérez l’aiguille à travers le premier trou de plomb à nouveau, puis à travers le deuxième trou de plomb. Insérez le point cinq centimètres de l’extrémité plus courte du fil à travers l’œil de l’aiguille et tirez l’aiguille à travers le tube pour enfiler le fil de plomb à travers les murs de manchette.
Répétez le processus pour enfiler le fil à travers les troisième et quatrième trous de plomb. À l’aide d’un briquet de butane, retirez soigneusement l’isolant de cinq à six millimètres des fils s’étendant des deuxième et quatrième trous de plomb puis tirez doucement sur l’extrémité du fil s’étendant du premier trou jusqu’à ce que la partie non isolée du fil soit rincée avec le trou. Répétez ceci avec l’autre plomb pour aligner l’extrémité non inululée du fil fileté à travers les troisième et quatrième trous de plomb.
Appliquez une petite quantité d’adhésif de traitement UV sur les boucles métalliques du côté extérieur du brassard aux premier et troisième trous de plomb. Ensuite, utilisez la baguette UV pour guérir l’adhésif et fixer les fils en place. Utilisez une petite pointe de pipette pour pousser les fils non isolés contre la paroi intérieure du brassard.
Tirez les queues d’un millimètre du fil à plat contre la surface extérieure de la manchette, en prenant soin de ne pas les court-court-métrage ensemble. Ensuite, appliquez une petite quantité d’adhésif UV pour couvrir les deux queues et le guérir. Retirer la grande aiguille avec l’assemblage du brassard de la planche en mousse.
Insérez une longueur de trois centimètres d’une suture de six zéro à travers l’œil de l’aiguille et tirez l’aiguille à travers le tube pour enfiler la suture à travers le fond de la manchette au milieu. Insérez la petite aiguille à coudre à travers le même trou intermédiaire travaillant de l’intérieur à l’extérieur pour éviter la déformation, le tube et les fils métalliques. Insérez ensuite la queue extérieure de la suture à travers l’œil de l’aiguille et tirez l’aiguille à travers le mur de manchette pour créer une boucle de suture autour du bord de la manchette.
Créer la deuxième boucle autour de l’extrémité opposée du brassard en lissant les extrémités de la suture et un demi-nœud sur le côté extérieur de la manchette. Tout en maintenant le nœud à plat contre le tube, appliquer une petite quantité d’adhésif UV sur le demi-nœud et le guérir. Couper délicatement les extrémités du fil de suture le plus près possible du nœud.
Ensuite, utilisez un briquet de butane pour enlever l’isolant d’environ trois millimètres à l’extrémité de chacune des fils métalliques Platinum Iridium. Souder le côté tasse d’une goupille d’or à l’extrémité non insulée de chaque plomb. Avant de procéder à l’essai d’implantation, l’impedance de l’appareil assemblé pour vérifier que le brassard assemblé a une entrave de moins de deux kilo ohm à un kilohertz.
Après avoir assemblé le capuchon et implanté les électrodes de manchette selon les instructions manuscrites, stimulez le nerf vague pendant que le rat est éveillé. Connectez le rat à un générateur de stimulus via le bouchon de tête implanté et ajustez les paramètres de stimulation. Pour la réorganisation induite par VNS de la carte corticale motrice, livrer un seul train de 15 impulsions biphasiques, chacune avec une largeur de 100 microsecondes, et une amplitude de 800 micro ampères à une fréquence de 30 hertz.
Un train de stimulation est livré immédiatement après la détection de chaque presse à levier réussie tout au long de 10, 30 minutes de formation. Utilisez un oscilloscope pour surveiller la livraison réussie de la stimulation actuelle. Ce protocole, a été utilisé pour implanter chroniquement des électrodes de manchette de nerf vague et des chapeaux de tête chez les rats.
Lors de l’implantation, la validation fonctionnelle de tous les brassards a été effectuée en testant une baisse induite par le VNS de la saturation en oxygène dans le sang. Pour évoquer cette réponse, un train de 10 secondes de 30 impulsions hertz, chacune d’une largeur de 100 microsecondes, et une amplitude de 800 micro ampères ont été livrés à travers les fils de manchette. Pour tous les poignets, nous avons observé une cessation induite par VNS de la respiration pour la durée de la stimulation de 10 secondes, qui a été accompagnée d’une baisse de saturation en oxygène dans le sang d’au moins 5% confirmant la fonction de manchette et l’implantation appropriée.
Pour tester la fonctionnalité à long terme des dispositifs, les rats ont été anesthésiés six semaines après l’implantation, et VNS a de nouveau été appliqué. Pour sept dispositifs sur neuf, l’ampleur de la stimulation évoquait un changement dans la saturation en oxygène dans le sang, ne différait pas de celle observée à l’implantation initiale, suggérant une excellente performance continue. Les deux dispositifs restants, augmentant l’amplitude de stimulation à 1.6 milliampere étaient suffisants pour évoquer une réduction fiable de la saturation en oxygène de sang d’au moins 5%suggérant que ces dispositifs ont continué à fonctionner.
Mais les changements d’impédance, de lésions nerveuses ou d’orientation des poignets peuvent avoir entraîné une diminution des performances. Pour tester davantage la fonctionnalité à long terme des dispositifs implantés de façon chronique, un deuxième groupe de rats a été formé sur une version simplifiée d’une tâche habile de presse à levier d’atteinte. Les rats devaient atteindre deux centimètres à l’extérieur de la cabine d’entraînement pour presser complètement le levier, puis le relâcher en deux secondes.
Conformément aux études antérieures démontrant que la stimulation de nerf vague conduit l’expansion des représentations pertinentes de carte de moteur de tâche, les rats traités de VNS ont exhibé des représentations proximales sensiblement plus grandes d’avant-membre que les rats traités par Sham. Ce protocole peut être facilement adapté pour accueillir des expériences de stimulation chronique chez d’autres espèces de laboratoire ou à d’autres sites nerveux périphériques, y compris les nerfs sciatiques ou sacrés. Par exemple.
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