עבודה זו מומנה על ידי המרכז לטכנולוגיה ותקשורת עצבית (CNCT), מרכז P41 משאבים הממומן על ידי המכון הלאומי ביו הדמיה Bioengineering (NIBIB, P41 EB002030) ונתמך על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (NIH). המחברים מבקשים להודות ריו וטר NeuroNexus של טכנולוגיות לפיתוח טכניקות כירורגיות, ו סעיפים פאטל של אוניברסיטת מישיגן עבור להרכיב רשימה של ציוד המשמש במהלך ניתוחים.

1. לפני שתל נהלים (Common) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגלח את הראש של החיה מ בין העיניים היטב מאחורי האוזניים. השתמש קוצץ חשמלי של הספר לגלח את הראש. לשפשף את הראש 1 עם אלכוהול איזופרופיל, אז בבטאדין (לחזור 3x). החל סיכה בעין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר חיים בברים אוזניים stereotaxic. כוונו את קצה קבוע של בר אוזן ימין stereotaxic לתוך תעלת השמיעה של האוזן הימנית של בעלי חיים על ידי הזזת הראש הצידה על התעלה. במשנה זהירות יש לנקוט כדי להבטיח כי כל קצה האוזן בר ממוקם כראוי meatus השמיעה. לאחר מכן, לדחוף את בר התיר אוזן שמאל לתוך תעלת השמע ולהפעיל לחץ כלפי פנים קלה. לתפוס את האף של בעלי חיים לנענע אותו קדימה ואחורה בחוזקה. אם בעל החיים מותקן כראוי הראש תרגיש רכוב נוקשה. </li></ol> 2. טרום ניתוח ההשתלה (Common) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם זוג מספריים משובחים, חתוך 1/2 2 circles מ כלפי חוץ קו האמצע, הסרת חלקי הקרקפת </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגרד ולהסיר את רקמת החיבור periosteum כי שומרת על העצם. מגרדים עם קצה קהה כגון האחורי של להב סכין מנתחים או קצה מקלון צמר גפן סטרילי יהיה למזער דימום בגלל נימים יהיה מרוסק ולא לחתוך בצורה חלקה. העצם דימום בקרה באמצעות שעווה עצם או ברזל צריבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחטא ולנקות את משטח העצם באמצעות מי חמצן. לייבש את העצם לייצר את התפרים הגולגולת בצורה ברורה לעין. גבחת ומצביע ופניה, יש לציין, ולהשתמש בהם כדי לפלס את הראש. מיקום עבור craniotomy ו השתל האלקטרודה יש ​​למדוד ביחס גבחת ויכול להיות מסומנים באופן זמני באמצעות עט או באמצעות קידוח רדודות אל פני השטח. מיקום craniotomy יהיה תלוי מטרות הניסוי של המחקר (כלומר המנוע, ניסויים חושיות) 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקדחה screwholes לתוך העצם ומניחים את הקרקע וייצוב שלהצוותים. השתמש תמיד נירוסטה או ברגים מטיטניום. תכשיטנים קטנים של ברגים (למשל # 2-56, או # 00-80) עם כ נושאים רבים לאינץ&#39; ככל האפשר רצויים. </li></ol> 3. אלקטרודה שתל סיליקון נהלים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקדחה craniotomy לאחר השתלה ברגים. מקדחה ארבעה סימני טייס רדודים עבור פינות craniotomy. שימוש בסימני טייס כמדריך לתחקר את המערכת של craniotomy. הסר את מסת העצם מרכז שלא קדח בעזרת זוג מלקחיים חסון. קצה craniotomy פתוח ייתכן שיהיה צורך לנקות עם קידוח נוסף. חתיכות דקות של העצם עשוי להיות מקוטע עם זוג microrongeurs. מתכננים הניתוח בזהירות כדי להימנע כלי דם מרכזיים כגון סינוס sagittal, אשר עשוי להופיע בתוך 0.5 מ&quot;מ של תפר האורך קו האמצע 1. ניקוב סינוס sagittal יכול לגרום לדימום רב. חשוף דורה יש לשמור hydrated עם aCSF או תמיסת מלח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לחדור את דורה מאטרתצטרך אופנה וו קטן באמצעות מחט המזרק סטרילי של מד קטן (למשל, &lt;28 מד). קחו את שיפוע של המחט ולחץ עליו שטוחה על פני חברה (כמו בחלק השטוח של סכין מנתחים) הטיה מעט כדי ליצור עיקול 90 מעלות בנקודה. השתמש וו כדי לתפוס את פני השטח של דורה, ולהרים כלפי מעלה מעל פני המוח. דורה אפשר לחתוך בעזרת מספריים מיקרו או עלולים להיות נקרע באמצעות תנועות צדדיות של הקרס דורה. תשמרי על עצמך כדי למנוע כלי הדם על פני השטח של המוח בעת שימוש וו דורה. אתה צריך לשים לב CSF דולף החוצה כאשר דורה לכרות את הגידול ואת ההבדל בצבע מפני השטח של דורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בזהירות לצרף את החוט הקרקע של האלקטרודה סיליקון סביב בסיס הבורג הקרקע, תאקט במקום במלט שיניים. האלקטרודות סיליקון צריך להיות ממוקם היטב כך האלקטרודות מוביל הכבלים הם בקשת מעל craniotomy. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שתלים יושם באמצעות מנוע ליניארי מפעיל PLACED על מנגנון stereotaxic. כדי לצרף את האלקטרודה למכשיר הכניסה, פוליאתילן גליקול (PEG) מחומם עם מלחם ותוחל הכניסה מוט האלקטרודה ההקלטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם אלקטרודה מאובטח, להוריד באופן ידני את קצה האלקטרודה אל המיקום הרצוי stereotaxic על פני השטח של המוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות ממשק תוכנה מפעיל ליניארי, להעביר את האלקטרודה לתוך העומק הרצוי בתוך רקמת המוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להבטיח את האלקטרודה ההקלטה במוח על ידי הצמדת PEG של בורג סמוך כבל האלקטרודה. כעת תוכל להסיר את האלקטרודה מהמכשיר הכנסת על ידי הוספת מלח לפזר PEG כבול. הרם את המכשיר הכניסה הרחק craniotomy וחזור על הפעולה עבור כל אלקטרודה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסים את craniotomy נחשף עם Gelfoam ספוג מלוחים. פולימר סיליקון לאחר מכן נעשה שימוש כדי לכסות את כבל האלקטרודה ולהגן עליו מפני אקריליק שיניים. מקם את מחבר בגמרהמיקום, ולאחר מכן החל אקריליק שיניים לעשות headcap חזקים. </li></ol> 4. MicroECoG שתל נהלים אלקטרודה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתלת אלקטרודה microECoG יהיה כרוך craniotomy מעט גדול יותר. עבור מכשיר 5 5 מ&quot;מ x, 6 x 6 מ&quot;מ craniotomy חייב להיעשות. לפני קידוח craniotomy, UV-לריפוי שיניים אקריליק מוחל על הפריפריה של האתר craniotomy בזמן שהוא עדיין יבש ולא בסכנת נגיעה דורה או פיא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרגיל ניתוח סטרילי משמש עם # 107 בר כדי לתחקר את פני השטח של עצם הצורה הכללית של craniotomy. קטן # 106 בר לאחר מכן ניתן להשתמש כדי לתחקר את שאר העצם עד שכבה שקופה דקה. Rongeurs לאחר מכן תוכל להרים את החלק הנותר של העצם. MicroECoG יכול להיות מושתל epidurally או subdurally. שוב, לשמור דורה hydrated היטב עם CSF מלוחים או מלאכותית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על מנת להשתיל microECoG, הנח יד על stereotaxic אופהגולגולת n, ולהבטיח את האלקטרודה לזרוע באמצעות קלטת סטרילית. האלקטרודה כעת ניתן הוריד לתוך craniotomy. ודא האתרים אלקטרודה הם פונים כלפי מטה ויהיה ליצור קשר עם דורה או משטח pial. אם כל הזמן לחות, האלקטרודה צריכה להחליק על רקמות ויישאר במקומו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חוט הקרקע מחובר בורג הקרקע על ידי לפפה סביב לפחות שלוש פעמים מעל ומתחת עצמו. בורג הקרקע יכול להיות כל בורג אשר באים במגע עם דורה. חוט התייחסות יכול גם להיות קשור בורג התייחסות באותו אופן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חתיכות קטנות של ספוג Gelfoam מלוחים צריך להיות ממוקם סביב אלקטרודה שבו יש דורה או פיא חשוף. כמות קטנה של Gelfoam ספוג מלוחים צריך גם תכסה את חלקו העליון של האלקטרודה סרט דק. UV-לריפוי אקריליק שיניים יכול להיות מיושם על החלק העליון של Gelfoam וניתן להשתמש בו כדי ליצור כובע ראש יציב. אקריליק מוחל ישירות דקה הסרט כבל covering עד המחבר הוא הגיע. היזהרו שלא לכסות את מעבר התחתון של שווי מחבר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחלופין, השתלת של microECoG ב 4.3 ניתן מיד אחר ההשתלה של מערך microelectrode סיליקון (צעדים 3.2-3.6) דרך חורים קטנים אשר מיוצרים המצע microECoG. זה מאפשר הקלטה בו זמנית של שתי יחידות בודדות בעומקים שונים יחד עם הקלטות ברזולוציה גבוהה שדה מפני השטח של המוח שמסביב. </li></ol> 5. לאחר ניתוח שחזור <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מלט להתקשות לחלוטין, לתפור את העור סביב הכובע ראש ולהסיר את החיה ממסגרת stereotaxic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל אבקת חיטוי או משחה אנטיביוטית בשפע סביב הפצע. אם יש דימום מהאוזניים, מקום כלשהו גם אנטיביוטיקה לתוך תעלת האוזן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על בעל החיים חם ברביטורטים למנוע מן החי שמירה על חום הגוף שלה. בית EACH כרוני מושתל חיה בכלוב נפרד. בדרך כלל לוקח ארבעה עד שבעה ימים של בעל החיים כדי להתאושש לחלוטין מהניתוח. </li></ol> 6. נציג תוצאות סיליקון מוצלח האלקטרודה ניתוח השתל יהיה להקליט אתרים עם עכבות מדידה בין 2MOhm-500kOhm, ואת סרט דק בין אלקטרודות 10kOhm-50kOhm (ב 1KHz). האות העצבי ניתן לבדוק את הניתוח שלאחר מיד גם. אתה אמור להיות מסוגל לראות קוצים על אלקטרודות מושתלות ולראות תנודות גלים איטיים על פני אלקטרודה דקה הסרט (איור 1). <img src="/files/ftp_upload/3565/3565fig1.jpg" alt="איור 1" /> באיור 1. התוצאות מייצגות של פעילות יחידת יחיד תנודות ECOG.) בפס רחב, נתונים מ 6 ערוצי שנרשמו בו זמנית של האלקטרודה סיליקון כרונית מושתל הניאוקורטקס. שים לב כי spikes לעתים קרובות ניתן לראות באתרים הקלטה. ב) הבורג תנודות של 6 ערוצים של מערך 16 ערוצים סרט דק uECoG האלקטרודה על פני השטח של המוח. הממוצע של כל 16 אותות הוסרו כל עקבות (התייחסות הממוצע משותף), ו 500 הרץ פילטר דיגיטלי נמוך לעבור יושמה.

<ol>
	<li>Paxinos, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , (2007).</li><li>Fujisawa, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavior-dependent+short-term+assembly+dynamics+in+the+medial+prefrontal+cortex.">Behavior-dependent short-term assembly dynamics in the medial prefrontal cortex.</a> Nat. Neurosci. 11 (7), 823-833 (2008).</li><li>Merrill, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+stimulation+of+excitable+tissue:+design+of+efficacious+and+safe+protocols.">Electrical stimulation of excitable tissue: design of efficacious and safe protocols.</a> J. Neurosci. Methods. 141, 171-171 (2005).</li><li>Gage, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Naive+coadaptive+cortical+control.">Naive coadaptive cortical control.</a> J. Neural Eng. 2, 52-52 (2005).</li><li>Marzullo, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Closed-Loop+Neural+Interface+Technology+in+a+Rat+Model:+Combining+Motor+Cortex+Operant+Conditioning+With+Visual+Cortex+Microstimulation.">Development of Closed-Loop Neural Interface Technology in a Rat Model: Combining Motor Cortex Operant Conditioning With Visual Cortex Microstimulation.</a> IEEE Trans. Neur. Sys. and Rehab. Eng. 18 (2), 117-126 (2010).</li><li>Maynard, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Utah+intracortical+electrode+array:+a+recording+structure+for+potential+brain-computer+interfaces.">The Utah intracortical electrode array: a recording structure for potential brain-computer interfaces.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 102, 228-239 (1997).</li><li>Kipke, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon-substrate+intracortical+microelectrode+arrays+for+long-term+recording+of+neuronal+spike+activity+in+cerebral+cortex.">Silicon-substrate intracortical microelectrode arrays for long-term recording of neuronal spike activity in cerebral cortex.</a> IEEE Trans. Neural Syst. Rehab. Eng. 11 (2), 151-155 (2003).</li><li>Vetter, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+neural+recording+using+silicon-substrate+microelectrode+arrays+implanted+in+cerebral+cortex.">Chronic neural recording using silicon-substrate microelectrode arrays implanted in cerebral cortex.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 51 (6), 896-904 (2004).</li></ol>

DRK הוא חלק בבעלות על NeuroNexus טכנולוגיות.

יש עניין גובר בשימוש intracortical משטח ממשקי הקלטה רב ערוציים לחקר תפקוד המוח 2, מתן microstimulation 3, או אותות בקרה עבור מערכות neuroprosthetic 4.5. השיטות המתוארות בסרט הזה מדגימים כיצד להשתיל כרוניות מערכות אלקטרודה חודר לפני השטח. בעוד אחרים כרוניות סיליקון מערכות אלקטרודה קיימים 6, התמקדנו השתלת אלקטרודות מישוריים טכנולוגיות שפותחו על ידי NeuroNexus 7,8. טכניקות השתלת אלקטרודה של מערכות אחרות ישתנו במידה ניכרת. הצעדים כירורגיים המתוארים, גובר חיים בברים אוזניים stereotaxic יכול להיות קשה ביותר, צעד חשוב ביותר בקביעת רמת הדיוק של מיקום של אלקטרודות מושתלות. במשנה זהירות יש לנקוט, אם כן, להניח כי כל קצה האוזן בר ממוקם כראוי meatus השמיעה. לאחר assuraNCE כי קצה האוזן בר נמצא meatus השמיעה של האוזן הימנית של בעל החיים, לשחרר צוואר הבהמה עם יד ימין תוך אגודל שמאל והאצבע להמשיך ולתמוך הראש להפעיל לחץ של הראש על קצה האוזן בר. עם יד ימין שלך, לדחוף את בר התיר אוזן שמאל לתוך תעלת השמע ולהפעיל לחץ כלפי פנים קלה. להזיז את הצד השמאלי של ראשו של בעל החיים מטה קדימה מסביב עד שאתה יכול להרגיש תלוש שמאל האוזן בר הקצה אל meatus השמיעה. עם יד ימין, ממשיכים להפעיל לחץ על הבר אוזן שמאל. לשחרר את ראשו של בעלי חיים, עם יד חופשית עכשיו שלך שמאלה, להדק את הבורג קבוצה של בר אוזן שמאל.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> ציוד </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td><td> תגובות </td></tr><tr><td> בורג העצם - # 2-56 x 3/16, פיליפס ראש פאן, 18-8 S / S </td><td> BoltDepot </td><td> 7650 </td><td></td></tr><tr><td> בורג העצם - # 2-56 x 1/8, פיליפס ראש פאן, 18-8 S / S </td><td> BoltDepot </td><td> 9617 </td><td></td></tr><tr><td> חמצן טנק גדול - K גודל </td><td> קריוגני גזים </td><td> OXKME </td><td></td></tr><tr><td> חמצן טנק קטן - E גודל </td><td> קריוגני גזים </td><td> OXYE-AL </td><td></td></tr><tr><td> Vannas-טובינגן אביב מספריים - 2.5mm Blade, זוויתיות </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 15002-08 </td><td></td></tr><tr><td> דומון # 5 מלקחיים, טפלון </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 11626-11 </td><td></td></tr><tr><td> דומון # 5 מלקחיים, Dumostar </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 11295-10 </td><td></td></tr><tr><td> סטודנט Vannas אביב מספריים </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 91500-09 </td><td></td></tr><tr><td> Adson מלקחיים </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 11006-12 </td><td></td></tr><tr><td> Friendman-פירסון Ronqeur, מעוקל </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 16221-14 </td><td></td></tr><tr><td> איריס מספריים - ToughCut </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 14058-11 </td><td></td></tr><tr><td> Vannas-טובינגן אביב מספריים - Blade 5 מ&quot;מ, ישר </td><td> Fiנה המדע כלים </td><td> 15003-08 </td><td></td></tr><tr><td> אזמל ידית </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 10003-12 </td><td></td></tr><tr><td> עיקור פלסטיק Box </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 20810-02 </td><td></td></tr><tr><td> סרגל נירוסטה </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 30086-15 </td><td></td></tr><tr><td> בדיקה &amp; מרית - 14cm סטרייט </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 10090-13 </td><td></td></tr><tr><td> Hemostat סטרייט </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 13002-10 </td><td></td></tr><tr><td> Hemostat מעוקל </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 13003-10 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> מיקרו מקדחה Staפלדה הקוצים inless - 0.7mm </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 19008-07 </td><td> 10/Pack </td></tr><tr valign="bottom"><td> מיקרו מקדחה נירוסטה קוצים - 0.5mm </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 19007-05 </td><td> 10/Pack </td></tr><tr valign="bottom"><td> עצמי טאפינג עצם ברגים - 1.17mm (קוטר) - 4.7mm (אורך) </td><td> מדע כלים עדינים </td><td> 19010-00 </td><td> 100/Pack </td></tr><tr valign="bottom"><td> דמעות מלאכותיות </td><td> דיג </td><td> NC9860842 </td><td> כל </td></tr><tr valign="bottom"><td> בבטאדין </td><td> דיג </td><td> 19-066452 </td><td> בקבוק </td></tr><tr valign="bottom"><td> F-Air פחמן מסננים </td><td> דיג </td><td> NC9112250 </td><td> קופסה </td></tr><tr valign="bottom"><td> כותנה המוליך התהפך, לא סטרילית </td> &lt;td&gt; אמצעי שירותים </td><td> 1104 </td><td> 10Pack/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> גזה 2 &quot;x 2&quot; </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 1630 </td><td> 25Pack/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> קצה המחט, GA 23 x 1 &quot; </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 39412 </td><td> נמכר על ידי Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> קצה המחט, GA 27 x 1.25 &quot; </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 25251 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> קצה המחט, GA 30 x 0.5 &quot; </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 22023 </td><td> 10Box/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> , משחה 0.6g אנטיביוטי טריפל </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 2528 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> פאוץ, עצמי חותם עיקור Pouche<html> ס &#39;, 3.5 &quot;x 8&quot; </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 1023 </td><td> 10Box/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> אצבעות פתרון 1000ml </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 5263 </td><td> 12Bag/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> Blade אזמל סטרילי חד פעמי # 15 </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 1975 </td><td> 3Box/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> תפר, ניילון מחט w/P-3, 5-0, 18in. </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 4618 </td><td> 12/Box </td></tr><tr valign="bottom"><td> Underpad, פנויה 23 &quot;x 36&quot; </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 2545 </td><td> 15Pack/Case </td></tr><tr valign="bottom"><td> , חומר סיכה כירורגי ג&#39;לי סטרילי </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 2538 </td><td> 12Box/Case </td></tr>&quot;&gt; <td> נספג קצף ג&#39;ל 2cmx6cmx7mm </td><td> אמצעי שירותים </td><td> 3107 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> ששת Set-בורג Piece סט מברג </td><td> לאומי Jewelers ספקי </td><td> ETSCR98001 </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> קוויק סיל דבק </td><td> WPI </td><td> KWIK-SIL </td><td></td></tr><tr valign="bottom"><td> קוויק סיל צינורות </td><td> WPI </td><td> 600009 </td><td></td></tr><tr valign="top"><td> סיליקון אלקטרודות כרוניות 16 עד 64 אתרים </td><td> NeuroNexus טכנולוגיות </td><td> משתנה על עיצוב Probe </td><td></td></tr><tr valign="top"><td> כרוניות דקים פני הסרט אלקטרודות (microECoG) 16 עד 32 אתרים </td><td> NeuroNexus טכנולוגיות </td><td> משתנה על עיצוב Probe </td><td>&nbsp;
 </td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

surgical implantation of chronic neural electrodes for recording single unit activity and electrocorticographic signals

הצלחה לטווח ארוך הקלטות אלקטרו לעיתים קרובות תלוי באיכות של ניתוח ההשתלה. כאן אנו מספקים מידע שימושי על מנתחים אשר לומדים את תהליך השתלת מערכות אלקטרודה. אנו מדגימים את הליך ההשתלה של שניהם החודר האלקטרודה פני השטח. תהליך כירורגי מתואר מההתחלה ועד הסוף, כולל תיאורים מפורטים של כל שלב לאורך כל ההליך. ראוי גם לציין כי מדריך וידאו ממוקדת כלפי ההליכים שנערכו במודלים של מכרסמים אחרים במודלים של בעלי חיים קטנים. שינויים של ההליכים המתוארים הם ריאלי עבור במודלים של בעלי חיים אחרים.

Watch this Scientific Journal Video about Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals at JoVE.com

Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

אנו מספקים מידע שימושי על מנתחים אשר לומדים את התהליך של השתלת אלקטרודות כרוניות הקלטה עצביים. טכניקות מערכות אלקטרודה גם חודר לפני השטח מתוארים במודל בעלי חיים מכרסמים.

השרשה כירורגית של אלקטרודות עצביות כרוניות להקלטת פעילות יחידה אחת אותות Electrocorticographic

The success of long-term electrophysiological recordings often depends on the quality of the implantation surgery.  Here we provide useful information for ...

surgical-implantation-chronic-neural-electrodes-for-recording-single

Research

JoVE Journal

Neuroscience

47.1K Views.  University of Michigan. אנו מספקים מידע שימושי על מנתחים אשר לומדים את התהליך של השתלת אלקטרודות כרוניות הקלטה עצביים. טכניקות מערכות אלקטרודה גם חודר לפני השטח מתוארים במודל בעלי חיים מכרסמים.

Video: Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

Recording Human Electrocorticographic (ECoG) Signals for Neuroscientific Research and Real-time Functional Cortical Mapping

Neuroimaging studies of human cognitive, sensory, and motor processes are usually based on noninvasive techniques such as electroencephalography (EEG), magnetoencephalography or functional magnetic-resonance imaging. These techniques have either inherently low temporal or low spatial resolution, and suffer from low signal-to-noise ratio and/or poor high-frequency sensitivity. Thus, they are suboptimal for exploring the short-lived spatio-temporal dynamics of many of the underlying brain processes. In contrast, the invasive technique of electrocorticography (ECoG) provides brain signals that have an exceptionally high signal-to-noise ratio, less susceptibility to artifacts than EEG, and a high spatial and temporal resolution (i.e., &lt;1 cm/&lt;1 millisecond, respectively). ECoG involves measurement of electrical brain signals using electrodes that are implanted subdurally on the surface of the brain. Recent studies have shown that ECoG amplitudes in certain frequency bands carry substantial information about task-related activity, such as motor execution and planning1, auditory processing2 and visual-spatial attention3. Most of this information is captured in the high gamma range (around 70-110 Hz). Thus, gamma activity has been proposed as a robust and general indicator of local cortical function1-5. ECoG can also reveal functional connectivity and resolve finer task-related spatial-temporal dynamics, thereby advancing our understanding of large-scale cortical processes. It has especially proven useful for advancing brain-computer interfacing (BCI) technology for decoding a user's intentions to enhance or improve communication6 and control7. Nevertheless, human ECoG data are often hard to obtain because of the risks and limitations of the invasive procedures involved, and the need to record within the constraints of clinical settings. Still, clinical monitoring to localize epileptic foci offers a unique and valuable opportunity to collect human ECoG data. We describe our methods for collecting recording ECoG, and demonstrate how to use these signals for important real-time applications such as clinical mapping and brain-computer interfacing. Our example uses the BCI2000 software platform8,9 and the SIGFRIED10 method, an application for real-time mapping of brain functions. This procedure yields information that clinicians can subsequently use to guide the complex and laborious process of functional mapping by electrical stimulation.
Prerequisites and Planning:
Patients with drug-resistant partial epilepsy may be candidates for resective surgery of an epileptic focus to minimize the frequency of seizures. Prior to resection, the patients undergo monitoring using subdural electrodes for two purposes: first, to localize the epileptic focus, and second, to identify nearby critical brain areas (i.e., eloquent cortex) where resection could result in long-term functional deficits. To implant electrodes, a craniotomy is performed to open the skull. Then, electrode grids and/or strips are placed on the cortex, usually beneath the dura. A typical grid has a set of 8 x 8 platinum-iridium electrodes of 4 mm diameter (2.3 mm exposed surface) embedded in silicon with an inter-electrode distance of 1cm. A strip typically contains 4 or 6 such electrodes in a single line. The locations for these grids/strips are planned by a team of neurologists and neurosurgeons, and are based on previous EEG monitoring, on a structural MRI of the patient's brain, and on relevant factors of the patient's history. Continuous recording over a period of 5-12 days serves to localize epileptic foci, and electrical stimulation via the implanted electrodes allows clinicians to map eloquent cortex. At the end of the monitoring period, explantation of the electrodes and therapeutic resection are performed together in one procedure.
In addition to its primary clinical purpose, invasive monitoring also provides a unique opportunity to acquire human ECoG data for neuroscientific research. The decision to include a prospective patient in the research is based on the planned location of their electrodes, on the patient's performance scores on neuropsychological assessments, and on their informed consent, which is predicated on their understanding that participation in research is optional and is not related to their treatment. As with all research involving human subjects, the research protocol must be approved by the hospital's institutional review board. The decision to perform individual experimental tasks is made day-by-day, and is contingent on the patient's endurance and willingness to participate. Some or all of the experiments may be prevented by problems with the clinical state of the patient, such as post-operative facial swelling, temporary aphasia, frequent seizures, post-ictal fatigue and confusion, and more general pain or discomfort.
At the Epilepsy Monitoring Unit at Albany Medical Center in Albany, New York, clinical monitoring is implemented around the clock using a 192-channel Nihon-Kohden Neurofax monitoring system. Research recordings are made in collaboration with the Wadsworth Center of the New York State Department of Health in Albany. Signals from the ECoG electrodes are fed simultaneously to the research and the clinical systems via splitter connectors. To ensure that the clinical and research systems do not interfere with each other, the two systems typically use separate grounds. In fact, an epidural strip of electrodes is sometimes implanted to provide a ground for the clinical system. Whether research or clinical recording system, the grounding electrode is chosen to be distant from the predicted epileptic focus and from cortical areas of interest for the research. Our research system consists of eight synchronized 16-channel g.USBamp amplifier/digitizer units (g.tec, Graz, Austria). These were chosen because they are safety-rated and FDA-approved for invasive recordings, they have a very low noise-floor in the high-frequency range in which the signals of interest are found, and they come with an SDK that allows them to be integrated with custom-written research software. In order to capture the high-gamma signal accurately, we acquire signals at 1200Hz sampling rate-considerably higher than that of the typical EEG experiment or that of many clinical monitoring systems. A built-in low-pass filter automatically prevents aliasing of signals higher than the digitizer can capture. The patient's eye gaze is tracked using a monitor with a built-in Tobii T-60 eye-tracking system (Tobii Tech., Stockholm, Sweden). Additional accessories such as joystick, bluetooth Wiimote (Nintendo Co.), data-glove (5th Dimension Technologies), keyboard, microphone, headphones, or video camera are connected depending on the requirements of the particular experiment.
Data collection, stimulus presentation, synchronization with the different input/output accessories, and real-time analysis and visualization are accomplished using our BCI2000 software8,9. BCI2000 is a freely available general-purpose software system for real-time biosignal data acquisition, processing and feedback. It includes an array of pre-built modules that can be flexibly configured for many different purposes, and that can be extended by researchers' own code in C++, MATLAB or Python. BCI2000 consists of four modules that communicate with each other via a network-capable protocol: a Source module that handles the acquisition of brain signals from one of 19 different hardware systems from different manufacturers; a Signal Processing module that extracts relevant ECoG features and translates them into output signals; an Application module that delivers stimuli and feedback to the subject; and the Operator module that provides a graphical interface to the investigator.
A number of different experiments may be conducted with any given patient. The priority of experiments will be determined by the location of the particular patient's electrodes. However, we usually begin our experimentation using the SIGFRIED (SIGnal modeling For Realtime Identification and Event Detection) mapping method, which detects and displays significant task-related activity in real time. The resulting functional map allows us to further tailor subsequent experimental protocols and may also prove as a useful starting point for traditional mapping by electrocortical stimulation (ECS).
Although ECS mapping remains the gold standard for predicting the clinical outcome of resection, the process of ECS mapping is time consuming and also has other problems, such as after-discharges or seizures. Thus, a passive functional mapping technique may prove valuable in providing an initial estimate of the locus of eloquent cortex, which may then be confirmed and refined by ECS. The results from our passive SIGFRIED mapping technique have been shown to exhibit substantial concurrence with the results derived using ECS mapping10.
The protocol described in this paper establishes a general methodology for gathering human ECoG data, before proceeding to illustrate how experiments can be initiated using the BCI2000 software platform. Finally, as a specific example, we describe how to perform passive functional mapping using the BCI2000-based SIGFRIED system.

Recording Human Electrocorticographic ECoG Signals for Neuroscientific Research and Real-time Functional Cortical Mapping

We present a method for collecting electrocorticographic signals for research purposes from humans who are undergoing invasive epilepsy monitoring. We show how to use the BCI2000 software platform for data collection, signal processing and stimulus presentation. Specifically, we demonstrate SIGFRIED, a BCI2000-based tool for real-time functional brain mapping.

הקלטת אדם Electrocorticographic (ECOG) אותות לחקר Neuroscientific בזמן אמת מיפוי קורטיקלי פונקציונלית

Neuroimaging studies of human cognitive, sensory, and motor processes are usually based on noninvasive techniques such as electroencephalography (EEG), ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also propagation of suprathreshold spiking activity involves populations of neurons. Empirical studies addressing cortical function directly thus require recordings from populations of neurons with high resolution. Here we describe an optical method and a deconvolution algorithm to record neural activity from up to 100 neurons with single-cell and single-spike resolution. This method relies on detection of the transient increases in intracellular somatic calcium concentration associated with suprathreshold electrical spikes (action potentials) in cortical neurons. High temporal resolution of the optical recordings is achieved by a fast random-access scanning technique using acousto-optical deflectors (AODs)1. Two-photon excitation of the calcium-sensitive dye results in high spatial resolution in opaque brain tissue2. Reconstruction of spikes from the fluorescence calcium recordings is achieved by a maximum-likelihood method. Simultaneous electrophysiological and optical recordings indicate that our method reliably detects spikes (&gt;97% spike detection efficiency), has a low rate of false positive spike detection (&lt; 0.003 spikes/sec), and a high temporal precision (about 3 msec) 3. This optical method of spike detection can be used to record neural activity in vitro and in anesthetized animals in vivo3,4.

Understanding the function of the vertebrate central nervous system requires recordings from many neurons because cortical function arises on the level of populations of neurons. Here we describe an optical method to record suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution, dithered random-access scanning. This method records somatic fluorescence calcium signals from up to 100 neurons with high temporal resolution. A maximum-likelihood algorithm deconvolves the underlying suprathreshold neural activity from the somatic fluorescence calcium signals. This method reliably detects spikes with high detection efficiency and a low rate of false positives and can be used to study neural populations in vitro and in vivo.

הקלטה אופטית של פעילות עצבית suprathreshold עם רזולוצית תא בודד ויחיד ספייק

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust (Schistocerca Americana) Olfactory Circuits

Detection and interpretation of olfactory cues are critical for the survival of many organisms. Remarkably, species across phyla have strikingly similar olfactory systems suggesting that the biological approach to chemical sensing has been optimized over evolutionary time1. In the insect olfactory system, odorants are transduced by olfactory receptor neurons (ORN) in the antenna, which convert chemical stimuli into trains of action potentials. Sensory input from the ORNs is then relayed to the antennal lobe (AL; a structure analogous to the vertebrate olfactory bulb). In the AL, neural representations for odors take the form of spatiotemporal firing patterns distributed across ensembles of principal neurons (PNs; also referred to as projection neurons)2,3. The AL output is subsequently processed by Kenyon cells (KCs) in the downstream mushroom body (MB), a structure associated with olfactory memory and learning4,5. Here, we present electrophysiological recording techniques to monitor odor-evoked neural responses in these olfactory circuits.
First, we present a single sensillum recording method to study odor-evoked responses at the level of populations of ORNs6,7. We discuss the use of saline filled sharpened glass pipettes as electrodes to extracellularly monitor ORN responses. Next, we present a method to extracellularly monitor PN responses using a commercial 16-channel electrode3. A similar approach using a custom-made 8-channel twisted wire tetrode is demonstrated for Kenyon cell recordings8. We provide details of our experimental setup and present representative recording traces for each of these techniques.

Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust Schistocerca Americana Olfactory Circuits

We demonstrate variations of the extracellular multi-unit recording technique to characterize odor-evoked responses in the first three stages of the invertebrate olfactory pathway. These techniques can easily be adapted to examine ensemble activity in other neural systems as well.

שיטות הקלטה בעל מספר יחידות לאפיין את הפעילות עצבית בארבה (<em&gt; Schistocerca אמריקנה</em&gt;) מעגלי ריח

Detection and interpretation of olfactory cues are critical for the survival  of many organisms. Remarkably, species across phyla have strikingly similar ...

A Method for Systematic Electrochemical and Electrophysiological Evaluation of Neural Recording Electrodes

New materials and designs for neural implants are typically tested separately, with a demonstration of performance but without reference to other implant characteristics.&#160;This precludes a rational selection of a particular implant as optimal for a particular application and the development of new materials based on the most critical performance parameters.&#160;This article develops a protocol for in vitro and in vivo testing of neural recording electrodes.&#160;Recommended parameters for electrochemical and electrophysiological testing are documented with the key steps and potential issues discussed.&#160;This method eliminates or reduces the impact of many systematic errors present in simpler in vivo testing paradigms, especially variations in electrode/neuron distance and between animal models.&#160;The result is a strong correlation between the critical in vitro and in vivo responses, such as impedance and signal-to-noise ratio.&#160;This protocol can easily be adapted to test other electrode materials and designs.&#160;The in vitro techniques can be expanded to any other nondestructive method to determine further important performance indicators.&#160;The principles used for the surgical approach in the auditory pathway can also be modified to other neural regions or tissue.

Different electrode coatings affect neural recording performance through changes to electrochemical, chemical and mechanical properties. Comparison of electrodes in vitro is relatively simple, however comparison of in vivo response is typically complicated by variations in electrode/neuron distance and between animals. This article provides a robust method to compare neural recording electrodes.

שיטה לאלקטרוכימי שיטתי ואלקטרו הערכה של אלקטרודות הקלטה עצביות

New materials and designs for neural implants are typically tested separately, with a demonstration of performance but without reference to other implant ...

Extracellular Recording of Neuronal Activity Combined with Microiontophoretic Application of Neuroactive Substances in Awake Mice

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and awake animals. Therefore, methods allowing the manipulation of synaptic systems in awake animals are required in order to determine the contribution of synaptic inputs to neuronal processing unaffected by anesthetics. Here, we present methodology for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. By combining these procedures, we performed microiontophoretic injections of gabazine to selectively block GABAA receptors in neurons of the inferior colliculus of head-restrained mice. Gabazine successfully modified neural response properties such as the frequency response area and stimulus-specific adaptation. Thus, we demonstrate that our methods are suitable for recording single-unit activity and for dissecting the role of specific neurotransmitter receptors in auditory processing.
The main limitation of the described procedure is the relatively short recording time (~3 hr), which is determined by the level of habituation of the animal to the recording sessions. On the other hand, multiple recording sessions can be performed in the same animal. The advantage of this technique over other experimental procedures used to manipulate the level of neurotransmission or neuromodulation (such as systemic injections or the use of optogenetic models), is that the drug effect is confined to the local synaptic inputs to the target neuron. In addition, the custom-manufacture of electrodes allows adjustment of specific parameters according to the neural structure and type of neuron of interest (such as the tip resistance for improving the signal-to-noise ratio of the recordings).

We present methods for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. This technique allows the detailed analysis of putative local synaptic inputs to the neuron of interest.

הקלטה תאית של העצבית פעילות משולבת עם Microiontophoretic יישום של חומרי Neuroactive עכברי Awake

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and ...

Fabrication of High Contact-Density, Flat-Interface Nerve Electrodes for Recording and Stimulation Applications

Many attempts have been made to manufacture multi-contact nerve cuff electrodes that are safe, robust and reliable for long term neuroprosthetic applications. This protocol describes a fabrication technique of a modified cylindrical nerve cuff electrode to meet these criteria. Minimum computer-aided design and manufacturing (CAD and CAM) skills are necessary to consistently produce cuffs with high precision (contact placement 0.51 &#177; 0.04 mm) and various cuff sizes. The precision in spatially distributing the contacts and the ability to retain a predefined geometry accomplished with this design are two criteria essential to optimize the cuff&#39;s interface for selective recording and stimulation. The presented design also maximizes the flexibility in the longitudinal direction while maintaining sufficient rigidity in the transverse direction to reshape the nerve by using materials with different elasticities. The expansion of the cuff&#39;s cross sectional area as a result of increasing the pressure inside the cuff was observed to be 25% at 67 mm Hg. This test demonstrates the flexibility of the cuff and its response to nerve swelling post-implant. The stability of the contacts&#39; interface and recording quality were also examined with contacts&#39; impedance and signal-to-noise ratio metrics from a chronically implanted cuff (7.5 months), and observed to be 2.55 &#177; 0.25 k&#8486; and 5.10 &#177; 0.81 dB respectively.

This article provides a detailed description on the fabrication process of a high contact-density flat interface nerve electrode (FINE). This electrode is optimized for recording and stimulating neural activity selectively within peripheral nerves.

המצאה של צפיפות לתקשר גבוהה, אלקטרודות עצב שטוח ממשק עבור יישומי הקלטת הגירוי

Many attempts have been made to manufacture multi-contact nerve cuff electrodes that are safe, robust and reliable for long term neuroprosthetic ...

Implantation of Chronic Silicon Probes and Recording of Hippocampal Place Cells in an Enriched Treadmill Apparatus

An important requisite for understanding brain function is the identification of behavior and cell activity correlates. Silicon probes are advanced electrodes for large-scale electrophysiological recording of neuronal activity, but the procedures for their chronic implantation are still underdeveloped. The activity of hippocampal place cells is known to correlate with an animal&#39;s position in the environment, but the underlying mechanisms are still unclear. To investigate place cells, here we describe a set of techniques which range from the fabrication of devices for chronic silicon probe implants to the monitoring of place field activity in a cue-enriched treadmill apparatus. A micro-drive and a hat are built by fitting and fastening together 3D-printed plastic parts. A silicon probe is mounted on the micro-drive, cleaned, and coated with dye. A first surgery is performed to fix the hat on the skull of a mouse. Small landmarks are fabricated and attached to the belt of a treadmill. The mouse is trained to run head-fixed on the treadmill. A second surgery is performed to implant the silicon probe in the hippocampus, following which broadband electrophysiological signals are recorded. Finally, the silicon probe is recovered and cleaned for reuse. The analysis of place cell activity in the treadmill reveals a diversity of place field mechanisms, outlining the benefit of the approach.

We describe the diverse steps to implant chronic silicon probes and to record place cells in mice that are running head-fixed on a cue-enriched treadmill apparatus.

השרשה של הגששים סיליקון כרונית ורישום של תאים בהיפוקמפוס המקום מכשיר הליכון מועשר

An important requisite for understanding brain function is the identification of behavior and cell activity correlates. Silicon probes are advanced ...

Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent development of thin, flexible ECoG electrodes has enabled conduction of stable recordings of large-scale cortical activity. We have developed a whole-cortical ECoG array for the common marmoset. The array continuously covers almost the entire lateral surface of cortical hemisphere, from the occipital pole to the temporal and frontal poles, and it captures whole-cortical neural activity in one shot. This protocol describes a chronic implantation procedure of the array in the epidural space of the marmoset brain. Marmosets have two advantages regarding ECoG recordings, one being the homologous organization of anatomical structures in humans and macaques, including frontal, parietal, and temporal complexes. The other advantage is that the marmoset brain is lissencephalic and contains a large number of complexes, which are more difficult to access in macaques with ECoG, that are exposed to the brain surface.These features allow direct access to most cortical areas beneath the surface of the brain. This system provides an opportunity to investigate global cortical information processing with high resolutions at a sub-millisecond order in time and millimeter order in space.

We have developed a whole-cortical electrocorticographic array for the common marmoset that continuously covers almost the entire lateral surface of cortex, from the occipital pole to the temporal and frontal poles. This protocol describes a chronic implantation procedure of the array in the epidural space of the marmoset brain.

השרשה כרונית של מערך שלם-קורטיקליים Electrocorticographic ב המרמוסט נפוצות

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent ...

Wide-field Single-photon Optical Recording in Brain Slices Using Voltage-sensitive Dye

Wide-field single photon voltage-sensitive dye (VSD) imaging of brain slice preparations is a useful tool to assess the functional connectivity in neural circuits. Due to the fractional change in the light signal, it has been difficult to use this method as a quantitative assay. This article describes special optics and slice handling systems, which render this technique stable and reliable. The present article demonstrates the slice handling, staining, and recording of the VSD-stained hippocampal slices in detail. The system maintains physiological conditions for a long time, with good staining, and prevents mechanical movements of the slice during the recordings. Moreover, it enables staining of slices with a small amount of the dye. The optics achieve high numerical aperture at low magnification, which allows recording of the VSD signal at the maximum frame rate of 10 kHz, with 100 pixel x 100-pixel spatial resolution. Due to the high frame rate and spatial resolution, this technique allows application of the post-recording filters that provide sufficient signal-to-noise ratio to assess the changes in neural circuits.

We introduce a reproducible and stable optical recording method for brain slices using voltage-sensitive dye. The article describes voltage-sensitive dye staining and recording of optical signals using conventional hippocampal slice preparations.

הקלטה אופטית חד-שלמה של פוטון בפרוסות מוח באמצעות שימוש במתח-צבע רגיש

Wide-field single photon voltage-sensitive dye (VSD) imaging of brain slice preparations is a useful tool to assess the functional connectivity in neural ...

Preparation of Peripheral Nerve Stimulation Electrodes for Chronic Implantation in Rats

Peripheral nerve cuff electrodes have long been used in the neurosciences and related fields for stimulation of, for example, vagus or sciatic nerves. Several recent studies have demonstrated the effectiveness of chronic VNS in enhancing central nervous system plasticity to improve motor rehabilitation, extinction learning, and sensory discrimination. Construction of chronically implantable devices for use in such studies is challenging due to rats&#8217; small size, and typical protocols require extensive training of personnel and time-consuming microfabrication methods. Alternatively, commercially available implantable cuff electrodes can be purchased at a significantly higher cost. In this protocol, we present a simple, low-cost method for construction of small, chronically implantable peripheral nerve cuff electrodes for use in rats. We validate the short and long-term reliability of our cuff electrodes by demonstrating that VNS in ketamine/xylazine anesthetized rats produces decreases in breathing rate consistent with activation of the Hering-Breuer reflex, both at the time of implantation and up to 10 weeks after device implantation. We further demonstrate the suitability of the cuff electrodes for use in chronic stimulation studies by pairing VNS with skilled lever press performance to induce motor cortical map plasticity.

Existing approaches for constructing chronically implantable peripheral nerve cuff electrodes for use in small rodents often require specialized equipment and/or highly trained personnel. In this protocol we demonstrate a simple, low-cost approach for fabricating chronically implantable cuff electrodes, and demonstrate their effectiveness for vagus nerve stimulation (VNS) in rats.

הכנת אלקטרודות גירוי עצבי היקפי להשתלה כרונית בחולדות

Peripheral nerve cuff electrodes have long been used in the neurosciences and related fields for stimulation of, for example, vagus or sciatic nerves. ...