Method Article
המוצג כאן הוא פרוטוקול עבור ייצור של מערכת הוהשתלות עבור בהקלטה vivo כרונולוגי של פוטנציאל אלקטרומגנט מעורר וספונטני. המערכת חלה על חקירת שימור של שרירי הגרון לאחר פגיעת העצבים.
אלקטרומגרפיה (EMG) מודד את תגובת השריר לגירוי חשמלי או פעילות ספונטנית של יחידות מנוע וממלא תפקיד חשוב בהערכת הפונקציה הנוירו-מולקולרית. הקלטה כרונית של פעילות EMG המשקף סטטוס השריר של שריר לאחר פגיעה בעצב הוגבלה, בשל האופי הפולשני של טכניקות הקלטה EMG מסורתיות. בהקשר זה, מערכת ההשתלות מיועדת לטווח ארוך, בהקלטה vivo EMG ובגירוי עצבי. הוא יושם ונבדק במחקר על שימור של שרירי הגרון. מערכת זו מורכבת 1) שני האזיקים עצביים דו קוטבית ומוביל לעירור כל אחת משתי העצבים: העצב החוזר ונשנה של הגרון (RLN) והענף הפנימי של העצב העליון לגרון (SLN); 2) שני אלקטרודות הקלטה EMG ומוביל עבור כל אחד משני שרירי הגרון: השריר האחורי (PCA) שריר והתריס-מורכב השרירים לרוחב (TA-LCA) שרירים; ו-3) ממשק העור מקשר את כל המסופים המובילים להקלטה ומגבר הקלטה חיצוני באמצעות כבל חיבור. החוט מוביל הם טפלון מצופה, רב חוט, סוג 316 נירוסטה. הם מתפתל ויכולים למתוח במהלך תנועת הגוף של החיה הערה כדי למנוע הגירה שבירה ואלקטרודה. המערכת הזאת מושתל. במהלך ניתוח ביוב לאחר מכן, הקלטות EMG בסיסית מתבצעות לפני RLN הוא ההמרה בניתוח השני כדי לחקור את השריר שריר. במהלך המחקר, הפעלות פיזיולוגיות מרובות מתבצעות בעלי חיים מורדם כדי להשיג פעילות EMG מעורר וספונטני המשקף את מצב הרנרבציה של שרירי הגרון. המערכת קומפקטית, ללא זיהום במהלך המחקר, ועמיד מאוד. מערכת ההשתלות הזאת יכולה לספק פלטפורמה אמינה למחקרים שבהם נדרשת הקלטה ארוכת טווח או גירוי עצבי בבעל חיים מורדם או מרגש באופן חופשי.
הקלטת EMG היא טכניקה שימושית עבור מדידת פעילות חשמלית המיוצר על ידי שריר השלד כאשר מופעל על ידי גירוי חשמלי של העצב שלה או ירי ספונטני של יחידות המנוע שלה. מעקב אחר אותות EMG ניתן להשתמש להערכת שידור עצבי וביומכניקה שריר1. הקלטת emg גם ממלאת תפקיד חשוב באפיון האיכות והיקף הפעולה של השריר בעקבות פגיעה בעצב2,3,4,5. עם זאת, לא ניתן להשיג הקלטות EMG מרובות במהלך המשך הזמן כולו באמצעות גישה פולשנית. לכן, התקנים מוהשתלות עוצבו ופותחו לגירוי חוזר ונשנה כרוני במערכות נוירו-מולקולרית6,7,8,9,10,11,12,13. מטרת הנייר היא לתאר פרוטוקול לייצור והשרשה של מערכת יציבה להשגת נתוני EMG כרונולוגי אמינים מהגרון.
מערכת זו מיושמת כאן לחקר השריר הגרון השרירים. סקירה קצרה של הגרון מסופקת לאוריינטציה (איור 1). תיאום מדויק בין המרכיבים הסנסוריים והמוטוריים חיוני לתנועה שרירית נכונה במהלך נשימה, השאיפה והגנה על דרכי הנשימה. שריר ה-PCA, הממוקם בגרון האחורי, הוא החוטף היחיד של קיפול הקול. שריר זה מופעל באופן ספונטני במהלך השראה כדי להגדיל את האזור סדקי לאינהלציה. מתחם ה-TA-LCA הוא האדדוקטור העיקרי של קיפול הקול. הפעלה של מתחם שריר זה יחד עם וני אחר (כלומר, השריר האינטרקיאיד) מדיה את הקיפול עבור רטט והפקת סאונד ולסגור את הקיפול להגנה על דרכי הנשימה במהלך הבליעה.
בנוסף, סיבי תא העצב המוטוריים innervate שני חוטפי והשרירים האדדוקטור ב-RLN. השרירים והחוטף ניתן להבחין בהתבסס על הרכב יחידת14מנוע 14,15. השריר PCA המוצגים עלה ירי במהלך hypercapnic ו/או ארוי תנאים16 בשל נוכחותם של inspiratory יחידות מנוע. לעומת זאת, הסגר glottic הרפלקס (RGC) יחידות מוטוריות, אשר סוגרים את glottic ניגודיים באמצעות הפעלה של קולטני חושים בתוך רירית הגרון, נמצא במתחם השריר TA-LCA. הענף הפנימי של עצב הלוע העליון (SLN) נושא את סיבי החישה של קולטני החושים בגרון17. למרות שהקול הוא בעיקר פונקציה וני, שני חוטפי ו וני יחידות מנוע מעורבים התנהגות זו התפתחה במיוחד הגרון.
איור 1: אנטומיה של הגרון. מוצגים גם המרכיבים של מערכת ההשתלות הזאת. SLN = עצב הלוע העליון; RLN = העצב הגרון חוזרות ונשנות; PCA = שריר השריר האחורי; TA-LCA = ביוקיאיד-קומפלקס השריר הצדדי השריטני; DBS = גירוי מוחי עמוק. הדמות הזו שוחזר. באישור מוילי27 אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
הפציעה של rln יכול לגרום שיתוק ווקאלית קיפול (vfp), אשר פשרות הן חטיפת פונקציות האדדוטינג בשל השריר הגרון השרירים14,18,19. לאחר מכן, התחדשות של סיבי העצב RLN ולאחר שימור של השרירים מתרחשת בדרך כלל. עם זאת, הליך משנה הוא תהליך אקראי והתוצאה היא התחברות לא מתאימה לשריר ברוב המקרים. זה נקרא synkinesis, שבו הפעלה ספונטנית של חוטף ו וני האנטוניסטים הוא פגום ומייצרת התנועה לא יעילה או אפילו פרדוקסלי של קפלי הקול14,19,20,21. עם synkinesis, הפונקציה הקריטית שאבדה היא חטיפה בקיפול הקול, וכתוצאה מכך אוורור לקוי. למרות שישנם ניסיונות שוטפים לטיפול synkinesis הלוע על ידי אחד 1) חסימת הסגר glottic עם בוטוקס22,23 או 2) חשמלית מגרה את הפתיחה glottic עם קוצב לב מוהשתלות24,25, אין התערבות קלינית כי אמין מונע synkinesis26. עם זאת, יש ראיות כי מיזוג חשמלי של שריר PCA במהלך הפסקה בתדר נמוך מקדם חיבור העצבי המתאים השרירים ממזער synkinesis מלקרות. הלימודים מתנהלים כיום כדי להבהיר את המנגנונים הבסיסיים2.
מוקד המאמר הוא לתאר מערכת פשוטה וזולה להשתלות לגירוי עצבי כרוני והקלטת EMG. מערכת זו יכולה לשמש כדי לחקור את ההשפעות של מיזוג חשמלי בתדר נמוך של שריר PCA על הספציפיות של הרפסיבציה הבאים. אותות EMG המתקבלים על ידי מערכת זו יכול לשקף את האיכות והכמות של השריר הגרון שריר לאורך זמן.
מחקר זה אושר על ידי הטיפול בעלי חיים מוסדיים והוועדה להשתמש (IACUC) של אוניברסיטת ואנדרבילט והוא נערך בהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה (המכון הלאומי לבריאות, בת, מרילנד). מערכת זו כוללת חמישה רכיבים מותכלים וכבל חיצוני אחד.
1. שני דו קוטבית מגירוי RLN האלקטרודה אזיקים, כל אחד עם זוג חוטי העופרת המתפתל פינים מסוף
2. שני דו-קוטבית SLN גירוי אלקטרודה האזיקים, כל אחד עם זוג חוטי העופרת המתפתל פינים מסוף
3. שני שרירים PCA הקלטה אלקטרודות, כל אחד עם חוט עופרת מפותל ו Pin מסוף
4. שני TA-LCA קומפלקס שרירים EMG אלקטרודות הקלטה, כל אחד עם חוט עופרת מפותל וסיכת מסוף
5. משקע העור לחיבור ממשק בין אלקטרודות וציוד חיצוני
6. כבל חיבור חיצוני להקלטה טרום-מגבר ומגירוי
הערה: הכבל משמש ליצירת קשרים בין כלי הקיבול לעור מושתל וציוד חיצוני במהלך שימוש גירוי עצבי EMG הקלטה (סעיפים 8 ו -10). הוא מורכב 12 חוטים בידודים המסיימים עם פינים זכריים כדי להכניס לתוך סיכות נקבה בכלי הקיבול לעור. כבל זה מורכב משני חלקים: תקע EMG הקלטה וחוטי גירוי עצבי. הקלטת ההקלטה הכרחית כדי לבודד אותות מתח EMG נמוך מפני ממצאים מתח גבוה יותר הקרנת מסיכות גירוי. מאותה סיבה, שני חורים בכל שורה של כלי הקיבול של העור נותרו ריקים כדי להפריד פינים הקלטה מפינים גירוי.
7. השתל הראשון כירורגיה
8. גירוי עצבי-EMG הקלטה הפעלות בתוכנית הבסיסית
הערה: בצע הפעלות אלה 2x – 3x לאחר ניתוח השתל (סעיף 7) ולפני ניתוח מעבר העצבים (סעיף 9) כדי לקבל אותות EMG בסיסית כאשר ה-RLNs הדו הם שלמים. החל את הפרוטוקול הבא במהלך הפעלת הקלטה ברמה סטנדרטית של גירוי-EMG (סעיפים 8 ו-10).
9. הניתוח השני לטרדור עצבי והשקה
10. גירוי עצבי-EMG הקלטה הפעלות בעקבות פציעות RLN דו צדדית
דוגמאות לרכיבים מוצגות באיור 2. משמאל לימין באיור 2A הם השרוול גירוי עצבי, TA-lca הקלטה אלקטרודה, הקלטה pca ההקלטה, ואת ממשק העור כלי קיבול, בהתאמה. ניתן להעריך את הגודל היחסי של רכיבים אלה. מיכל העור (איור 2B) כולל שתי שורות של חורים שבהם מוכנסים הסיכות הנשיות בסוף כל חוט מפותל (איור 2b). הם מוכנסים מול הלוח (חץ) במהלך ניתוח ההשתלה. לכלי הקיבול יש חצאית פוליאסטר (איור 2C) המצורפת למחבר הצדדי. חצאית זו מיועדת לעגן את כלי הקיבול במיקום על ידי חדירת רקמת חיבור. כל מצופה טפלון מצופי נירוסטה EMG להוביל (איור 2E) הוא מבודד (5 מ"מ) בקצה כדי ליצור אלקטרודה בצורת הוק עבור הקלטת שריר. לשרוול הגירוי יש שתי אלקטרודות. משורשרות נגד קיר השרוול הפנימי הם מופרדים במרחק של 2 מ"מ (איור 2F) ו טופס" V "צורה (איור 2f) כדי להבטיח משלוח הנוכחי על פני העצב.
איור 2: מרכיבי מערכת השתל. (א) משמאל לימין הוא הגירוי העצבי, המעטפת TA-lca הקלטה אלקטרודה, הקלטה pca ההקלטה, וממשק העור כלי קיבול, בהתאמה. (ב) כלי הקיבול לעור מראה שתי שורות של חורים. (ג) השקע שמראה חצאית פוליאסטר המצורפת למחברים המחבר שלה. (ד) המתפתל תיל המכיל סיכות נקבה להיות מוכנס ל B. (E) טפלון מצופה פלדת אל-חלד emg עופרת היא בידוד (5 מ"מ) בקצה כדי ליצור אלקטרודה בצורת הוק עבור הקלטת שריר. (ו) השרוול גירוי יש שני אלקטרודות הליכי נגד הקיר הפנימי השרוול, אשר מופרדים על ידי 2 מ"מ. (G) "V" היווצרות הצורה של אלקטרודות כדי להבטיח משלוח הנוכחי על פני העצב. דמות זו השתנתה עם הרשאה27. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3 מראה את כלי הקיבול לעור מושתל וכיצד הכבל מהציוד החיצוני פונה אל הנפחים. יצוין כי סיכות גברי דמה (לא מוצגים) מוכנסים לתוך הפינים הנשיים של השקע כדי לשמור אותם ללא פסולת בין הפעלות הקלטה.
איור 3: כלי קיבול לעור וכבל ממשק. (א) מוצג כלי הקיבול לעור המושתל על הצוואר הקדמי ללא סיכות גבריות מזויפת. (ב) התמונה מתארת כיצד סיכות הגירוי ו-emg הקלטה תקע (חץ) של הכבל מציוד חיצוני הוא הפנים אל השקע במהלך הקלטה גירוי-emg עצבים. דמות זו השתנתה עם הרשאה27. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4 מציג הקלטת emg מאחת ההפעלות הבסיסיות עם ה-rlns ללא שינוי.
איור 4: הקלטות EMG מן השרירים הגרון עם אינבציה רגיל. (א) הקלטה לדוגמה משריר pca שבו גירוי rln מייצרת חפץ הגירוי (חץ) ואחריו פוטנציאל emg גדול מעורר. (ב) הקלטה לדוגמה של מתחם שריר ה-TA-lca, שבו הגירוי sln מייצר חפץ הגירוי (חץ). מיוצגת כאן היא (a) השהיה קצרה תגובה שרירים מונוסינפטית ו (ב) תגובה ארוכה יותר של השהיה rgc ההשהיה. (ג) התפרצויות (חיצים) של פעילות emg ספונטנית נרשם משריר pca במהלך השראה רגילה. (ד) הגדלת פעילות emg inspiratory במהלך המסירה של CO2 . דמות זו השתנתה עם הרשאה27. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
בהקלטה משריר ה-PCA (איור 4A), גירוי rln מייצרת חפץ הגירוי (חץ) ואחריו פוטנציאל emg גדול ומעורר. התשובות המרביות של RLN-בתגובה מספקות אינדקס טוב של הגודל הכולל של האינבציה הרגיל, כמו גם את רמת הריבציה בעקבות העצבים הבאים, ללא קשר לסוג היחידה המוטורית. זה נכון בגלל RLN מכיל סיבי עצב של inspiratory ומנועי הסגר כדורי רפלקס (RLN). גירוי RLN מגייס את שני סוגי היחידות. הפעילות מנוע EMG מעורר מוטורית הוא תיקון משולב מעל 20 ms תקופת זמן כדי לקבל מידה כמותית של אינבציה שריר.
בהקלטה ממתחם השריר TA-LCA (איור 4B), גירוי sln מייצר חפץ הגירוי (חץ). פריט זה הוא אחריו השהיה קצר ההשהיה התגובה שריר מונוסינפטית (a) ו-השהיה ארוכה יותר RGC ההשהיה התגובה (ב). הפוטנציאל (a) הוא תגובה ישירה של השריר גרונית לוטת התריס, כי שריר זה הוא innervated על ידי הענף החיצוני הסמוך של sln. הפעלה תועה של ענף זה מתרחשת בדרך כלל במהלך גירוי השרוול העצבי של הענף הפנימי כדי להפעיל את התגובה RGC. הפוטנציאל גרונית לוטת התריס נרשם על ידי האלקטרודה TA-lca, כמו שריר זה ממוקם ליד הקומפלקס. מחקרים קודמים הראו כי פוטנציאל הקריקובלוטת התריס המעורר על ידי גירוי הענף הפנימי יכול להיות בוטלה באופן סלקטיבי על ידי הפשרת הענף החיצוני של SLN (קנאי, תצפיות שלא פורסמו). התגובות המרביות SLN-מעורר EMG משקפים את היקף האינבציה הטבעי של מתחם ה-TA-LCA באמצעות המסלול שלה RGC חושי-מנוע. לפני rln עצבי, אין RLN האינבציה של שריר PCA, אז אין פוטנציאל SLN צריך להיות מזוהה משריר זה. לאחר ההמרה העצבים ותיקון, הפוטנציאל SLN-מעורר משקפים את כמות התיקון הנכון של RGC של מתחם ה-TA-LCA מורכבות RGC שגויה של שריר PCA. פעילות RGC היא כימות על ידי תיקון ואינטגרציה על פני 20 ms תקופת זמן כדי ללכוד את כולו RGC גל.
בתוך (איור 4C), צרורות (חיצים) של פעילות emg ספונטנית נרשמים מן השריר pca במהלך השראה רגילה. פעילות EMG inspiratory זו עולה על המסלול של CO2 משלוח, כפי שמוצג (איור 4d) במהירות לטאטא איטי. פעילות PCA הספונטנית של EMG מספק אומדן טוב של הגודל של אינבציה נורמלי של שריר זה על ידי inspiratory motoneurons המקורי. אין inspiratory אינבציה של מתחם TA-LCA, כך אין פוטנציאל inspiratory צריך להיות מזוהה מן השרירים האלה. הסיבה לכך היא שרק יחידות מנוע inspiratory מעורבות בחטיפת מקפל הקול במאמץ inspiratory מקסימלי בבעלי החיים המורדם. לאחר ההמרה העצביים ותיקון, פוטנציאל inspiratory ספונטנית לשקף את הגודל של התיקון הנכון של השריר PCA ואת הגודל של מהירות שגויה של מתחם TA-LCA. הקלטות של פעילות inspiratory EMG הם מוגבר, לתקן, משולבים במשך תקופה של 8 s זמן.
נייר זה מתאר את הצעדים הנדרשים בייצור של רומן, חסכוני, מערכת להשתלות לגירוי של עצבי הגרון והקלטה של תגובות EMG משרירי הגרון לאורך זמן. הפרוטוקול הוא מסובכת והוא יכול לייצר שתל כי הוא קומפקטי מספיק כדי להיות מנוצל בחיה קטנה כמו חולדה. קיימים מספר שלבים קריטיים שיש להדגיש. ראשית, חוטי העופרת צריך להיות מפותל בזהירות ואחיד כדי למנוע בידוד להוביל, המלך או שבירה. אם מכונת לקוטילינג אינה זמינה, ניתן להשיג הפניות מתפתל מהמתפתל באופן מסחרי. שנית, את האסטרטגיה של החדרת חוטים להוביל לתוך צינור סיליקון כדי ליצור "V" כי מעוברת את העצב הוא קריטי כדי לקדם את המסירה הנוכחית דרך העצב בתוך השרוול. אם שני ההפניות ממוקמות באותו צד של הצינורית, ניתן לגרום לשונטינג של הזרם בין האלקטרודות. חשוב גם כי ההפניות ממוקמות נגד הקיר הפנימי של הצינור כדי למנוע את האפשרות של פגיעה בפרוסה בעצב.
השלישי, במהלך ניתוח ההשתלה, עצבי הלוע צריך להיות גזור בזהירות כדי למנוע נזק. בשלב מאוחר יותר של השרשה, כאשר מכניס פינים לתוך כלי הקיבול, יש למרוח את הסיכה על הפין ביישור לגומה כדי למנוע כיפוף פתאומי של ראש הסיכה. לאחר מכן, מלט העצם צריך להיות מופץ ביסודיות על קרקעית הכלי לבידוד מלא ומניעת הוצלב בין הערוצים. לבסוף, מניעת זיהום היא קריטית כדי להבטיח יושרה של מערכת השתל לאורך זמן. זה יכול להיות מושגת על ידי שילוב של מספר תמרונים: תוספת של חצאית לכלי הקיבול, הניהול של אנטיביוטיקה, ניקוי יומי של הפצע והשקע עם פתרון אנטיספטי תואם רקמות, והצבת סיכות גברי דמה לתוך סיכות הנקבה של השקע כדי לשמור אותם נקיים של פסולת בין הפעלות.
הפרוטוקול הוכח מוצלחת. במודל האנדוסקופי של הכלב עם זאת, כמה שינויים או אסטרטגיות חלופיות עשויים להיחשב עבור יישומים אחרים. לדוגמה, קצות חישה מבודדים של PCA ו-TA-LCA EMG אלקטרודות מעוגנים השרירים על ידי אמצעי חיצוני-או השתל פוליאסטר או האלקטרודה DBS. ביישום שבו עיגון חיצוני אינו נחוץ או מבוצע, בארב של האלקטרודה לבד יכול לשמש עוגן. במקרה כזה, טפלון מצופה, פלדת אל-חלד, התיל מונופינט העצמי עשוי להיות עדיף תיל רב פילמנט לאור חוזק מתיחה גדול שלה, מתן בארב כי הוא יציב יותר ברקמה. עם זאת, יש לציין כי חוטי מרובה פילמנט עשויים להיות פחות מועדים לבירה. אסטרטגיה חלופית לייצור והרכבה של כלי הקיבול לעור הוא 3D-להדפיס באמצעות פולימרים ביולוגיים תואם (g., MED610 על ידי סטראסייס). הדבר עשוי לפשט את תהליך הייצור.
בעקבות ניתוח השרשה והתאוששות של בעל החיים, הפעלות פיזיולוגיות מתבצעות עם ה-RLNs עדיין ללא שינוי כדי לקבל נתונים בסיסיים. במהלך הפעלה, העדר אותות EMG משריר הגרון עשוי להתרחש בעקבות גירוי RLN. על מנת לפתור את הסיבה (טבלה 1), יש לקבוע תחילה אם התנועה מתקפלת בקול. אם הוא קיים, משמעות הדבר היא כי העצב מופעל ביעילות על ידי השרוול, אבל יש בעיה עם העופרת EMG. במצב זה, משתמשים צריכים להסתכל עוד יותר על החפץ הגירוי EMG. אם הפריט EMG נעדר, סביר להניח שאין המשכיות בכניסת EMG למגבר הקדם. 60-רעש מחזור יהיה גם נוכח וגדול משרעת. אם החפץ גדול, מונטינג מפין גירוי לסיכת ההקלטה עשוי להיות אחראי על השבת המגבר של הערוץ ומשמיד את תגובת EMG. אם החפץ הוא נורמלי, אז העופרת EMG כנראה נקע מן השריר ולא יכול לזהות את פעילותה. מצד שני, אם התנועה בקיפול הקול נעדרת, החוצפה אינה מופעלת. אם החפץ נעדר, ייתכנו המשכיות במעגל הגירוי, מניעת הפעלת עצבים. אם החפץ נראה נורמלי, העצב עלול להיפגע במהלך ניתוח השתל או השרוול אולי היגרו את העצב. אסטרטגיה דומה ניתן ליישם כדי לפתור את הגורם של אותות EMG נעדר במהלך גירוי SLN.
עצב מגורה | שריר היעד (s) | התנועה לקיפול קול לאיפסיצלעות | מניע | גורם |
מיכל הרקול | PCA ו/או TA-LCA | כן | מחסור (60-רעש מחזור המתנה) | המשכיות בכניסת EMG למגבר קדם (לדוגמה, הפניה, סיכה, כבל); |
גדול | הצלבה בין הפינים להקלטה בכלי הקיבול | |||
נורמלי | נקע באלקטרודה EMG | |||
לא | נעדר | חוסר המשכיות במעגל גירוי | ||
נורמלי | 1. פציעה RLN; 2. נקע בשרוול | |||
SLN | ת א-LCA | כן | מחסור (60-רעש מחזור המתנה) | המשכיות בכניסת EMG למגבר קדם (לדוגמה, הפניה, סיכה, כבל); |
גדול | הצלבה בין הפינים להקלטה בכלי הקיבול | |||
נורמלי | נקע באלקטרודה EMG | |||
לא | נעדר | חוסר המשכיות במעגל גירוי | ||
נורמלי | 1. הפציעה של SLN או RLN; 2. נקע בשרוול |
טבלה 1: מדריך לפתרון בעיות.
יש לציין כי קיימות שתי הגבלות משניות ביישום הנוכחי של טכנולוגיה זו. ראשית, כיפוף פתאומי של הסיכה הנשית בזמן הכניסה לתוך כלי הקיבול אירע במספר מקרים. למרבה המזל, את הסיכות ניתן לישרו ולהכניס לתוך החורים שלהם בהצלחה. אם נזק לפינים הוא בלתי הפיך, יש להחליף את ההפניה ואת כל הרכיב שלו. לכן, רכיבי הגיבוי צריך להיות זמין בקלות לפני הניתוח. שנית, הזמן הנדרש להשלמת ההשתלה כירורגית הוא ארוך (~ 10 שעות). משך הזמן הארוך משקף באופן חלקי את המספר הגדול של גירוי ורכיבי ההמרה הנדרשים למחקר זה: ארבעה עצבים, ארבעה שרירים, כלי קיבול ו-IPG. אם פחות רכיבים נדרשים באמצעות טכנולוגיה זו, זמן ההשתלה צריך להיות מופחת באופן משמעותי (למשל, לשון החולדה דגם28).
גישה טכנולוגית זו מציגה מספר תכונות שיש להן יתרון על פני שיטות קיימות. הסלילה של חוטי עופרת היא התכונה החדשנית והחשובה ביותר של מערכת זו. הפניות מתפתל אינן זמינות בדרך כלל עבור ניסויים לא מסחריים בעלי חיים למרות היתרונות הרבים שהם מספקים. ניתן להרחיב עופרת מתפתל לאורך הרצוי במהלך השרשה. עוד, זה יהיה למתוח את הערה, בעלי חיים מרגש כדי למנוע נקע של קצה האלקטרודה או חוט שבירה לאחר השרשה. תכונה זו מבטיחה אריכות ימים של השתל גירוי עצבי יציבה הקלטת שריר לטווח ארוך. יתר על כן, הוספת חצאית תואמת רקמה סביב השקע מונע חשיפה של הפצע לגוף זר זה ומקדם פיברוזיס רגילה ריפוי הפצע בהעדר זיהום. מחקרים קודמים ללא חצאית זו הביאו לזיהום מוקדם ולסיום מוקדם של הניסוי. לבסוף, מערכת השתל הזה הוא קומפקטי ורב מרובה, ומאפשר רכישת נתונים יעילים ממבנים נוירונטיים רבים בדגמי בעלי חיים בגודל שונים.
גישה טכנית זו הותאמה ותורגמו בהצלחה למודל חולדה. מחקר זה תוכנן כדי לחקור את ההשפעה של מיזוג חשמלי במניעת ניוון שרירים בלשון ותפקוד בתוך עכברוש ההזדקנות. עצבי ההיפוגלואל הושתל עם אלקטרודות השרוול לצורך התניה והלשון מושתל בעזרת אלקטרודות ההקלטה של EMG28. טכנולוגיה זו יכולה גם להיות מנוצל ביישומי מחקר אחרים. כשלוחה של הפרוטוקול הנוכחי בגרון הכלבים, ההשפעות של מיזוג החשמל על קידום הרנרבציה סלקטיבית כרגע לומדים בשרירי הפנים של הארנב. מחקר זה עשוי לספק בסיס למניעת הפנים synkinesis בחולים עם שיתוק של בל, מצב רפואי משותף ומתישה. השימוש הפוטנציאלי הסופי בטכנולוגיה זו הוא לעורר ולהקליט באופן חופשי, בעלי חיים נעים. כיום, נתונים כאלה הושג באמצעות כבל חיצוני מתוך ער, חולדות לא מעצורים28. בעתיד, מערכת חסכונית זו עשויה להיות גם בשילוב עם טכנולוגיית גירוי הקלטה מרחוק (למשל, טלמטריה) כדי להפעיל או לבדוק מערכות נוירוסקולריות באופן אלחוטי.
ד ר דוד קנאי משווק את הוהשתלות הזאת, טכנולוגיית גירוי עצבי-EMG עבור מגוון רחב של מערכות נוירו-מולקולרית ודגמי בעלי חיים.
המחברים מודים לד ר Hongmei Wu על תרומתו לטיפול בעלי חיים ואיסוף נתונים לאורך המחקר. אנו מודים לאיימי נונלי, ג'יימי אדקוק, פיל ויליאמס על עזרתם בניתוחים סטריליים. המומחיות והמסירות של הצוות של המכון לטיפול בבעלי חיים באוניברסיטת ואנדרבילט היה רב-ערך. מחקר זה נתמך על ידי NIH מענק U01DC016033.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
20 G x 1" Gauge hypodermic needle | BD | 305175 | |
23 G x 1" Gauge hypodermic needle | BD | 305145 | |
25 G x 1" Gauge hypodermic needle | BD | 305125 | |
3-0 absorbable sutures, COATED VICRYL | Ethicon | J219H | |
3-0 monofilament, nonabsorbable sutures, Prolene | Ethicon | 8684G | |
4-0 monofilament, nonabsorbable sutures, Prolene | Ethicon | 8871H | |
6-0 monofilament, nonabsorbable taper needle suture, Prolene | Ethicon | 8805 | |
7-0 monofilament, nonabsorbable sutures, Prolene | Ethicon | M8735 | |
Adhesive silicone solvent-Hexamethydisiloxane 98% | ACROS | code 194790100 | for dilution of modical adhesive silicone |
Bone cement | Zimmer | 1102-16 | 20g powder 10 mL liquid |
Buprenorphine (Buprenex, ampules of 1 mLl) | Reckitt Benckiser Healthcare (UK) Ltd | 12496-0757-1 | |
CCD video camera attached to the endoscope | Sony | MCC500MD | |
Cefpodoxime (Simplicef 100 mg tablets) | Zoetis | 5228 | |
Data acquisition device , PowerLab 16/35 | ADInstruments, Inc | 5761-E | |
Deep-brain stimulation (DBS) electrodes | Abbott | 6172ANS | |
Digital oscilloscope | Tektronix | DPO71304SX | |
Implantable pulse generator (IPG), Infinity | Abbott | 6660ANS | |
Knitted polyester graft | Meadox Medical Inc | 92220 | 20 mm in diameter |
Medical Grade Polyethylene Micro Tubing | Amazon.com | BB31695-PE/13-10 | OD 0.156", ID 0.094" |
Metal female pin | Allied Electronics & Automation | 220-S02-100 | |
Metal male pin | CDM electronics | 220-p02-1 | |
Prefabricated coiled leads | Medical innovations Inc. | ||
Silastic Laboratory Tubing | Cole-Parmer | 2415569 | OD 0.125", ID 0.062" |
Silastic Medical Adhesive Silicone | Dow corning | Type A, 2 oz | |
Stainless steel monofilament wire | The Harris Products Group | type 316 | 0.008" (coated), 0.005" (bare) |
Sterile Disposable Biopsy Punch (4 mm) | Sklar Instruments | 96-1146 | |
Strip connector | CDM electronics | 2.6 x 11.6 x 101.5 mm | single row, round, through hole |
Teflon-coated multi-filament stainless steel wire | Medwire | Part 316, ss7/44T | |
Tiletamine and Zolazepam combination, Telazol - 5 mL | Zoetis | 004866 | |
Tissue-compatible antiseptic solution, Nolvasan - 1 Gallon | Zoetis | 540561 | |
Zero-degree rigid endoscope | Karl Storz | 8712AA |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved