O trabalho é suportado por subvenções M.F. do governo japonês MEXT KAKENHI (24592560, 15 H 04991 e 15 K 15624) e a Fundação de ciência Takeda para M.F. e Jikei University estratégico priorizando fundo de investigação para H.J.O.

Todos os procedimentos experimentais foram realizados na Universidade Jikei, Tóquio no Japão. Manipulação de animais e procedimentos experimentais foram aprovados pelo cuidado institucional do Animal e usar o Comitê da Universidade Jikei (aprovação não: 26-060) e executadas em conformidade com as orientações institucionais para o uso de animais de laboratório no Jikei Universidade, que de acordo com as diretrizes para adequada conduta do Animal experiências pelo Conselho ciência do Japão (2006). Cuidados com animais foi realizado em conformidade com as recomendações do guia para o cuidado e o uso de animais de laboratório (Instituto de laboratório recursos animais, 1996).
1. pré-exame
<ol><li>Leve uma varredura cranial de Tomography computado (CT) de animais (saguis comuns) para facilitar a identificação das estruturas anatômicas individuais pelo menos um mês antes da cirurgia.</li>
	<li>Realizar um teste audiométrico pelo menos um mês antes da cirurgia. Nota: Aqui, usamos o ABR para avaliar o estado de audição. Brevemente, um elétrodo positivo por via subcutânea foi colocado no vértice e um eletrodo de referência negativa na base dorsal da orelha estimulada. O eléctrodo de terra foi colocado por via subcutânea na parte dorsal do pescoço. 17 , 18 ABRs foram evocados com estouro de Tom (Tom de 1,0 ms estourar duração com aumento de 0,1 ms e tempo de queda). Então, o nível sonoro foi reduzido em passos de 10 dB de sua amplitude máxima. Em cada nível de som, 512 respostas foram em média (com estímulo polaridade alternada). Limiar ABR foi definida como o menor nível de pressão sonora (SPL) em que qualquer onda poderia ser detectada.</li>
</ol>2. anestesia
<ol><li>Animais rápidos da noite anterior a cirurgia sob anestesia geral.</li>
	<li>Administre 4% isoflurano e ar ambiente em 5-6 mL/min com máscara-a-face ventilação ou em uma câmara de indução para indução lenta (figura 1A). Confirme que o animal não responde a estímulos dolorosos, como o aperto de dedo do pé.</li>
	<li>Anesthestize saguis comuns com injeção intramuscular (no músculo femoral) de uma combinação de medetomidina (0,04 mg/kg), midazolam (0,4 mg/kg) e butorfanol (0,4 mg/kg).</li>
	<li>Injetar a ampicilina (0,08 mg/g) por via subcutânea 30 min ou mais antes da incisão da pele como um antibiótico pré-operatório.</li>
	<li>Coloque o sagui na posição supina com a cabeça em direção ao topo e estender a cabeça e o pescoço. Corrigir o maxilar para a mesa com um fio de nylon e puxe a língua para obter uma boa visão ou usar um laringoscópio para visualizar a epiglote e a entrada da laringe como alternativa (figura 1B).</li>
	<li>Inserir um tubo endotraqueal ao longo da superfície laríngea da epiglote. Nota: É possível usar um cateter intravenoso calibre 16 ou 6-francês calibre o tubo de alimentação, como um tubo endotraqueal (Figura 1).</li>
	<li>Verificar o EtCO2 do tubo endotraqueal para confirmar que ele foi colocado corretamente na traqueia. Depois posicionou-se o tubo e movimento de gases respiratórios tem sido verificado, fixe o tubo endotraqueal para enfrentar do sagui com fita.</li>
	<li>Manter a anestesia entre 1-3% de isoflurano durante a operação.</li>
	<li>Monitore a SpO2, EtCO2, temperatura corporal e temperatura retal durante as operações. Execute todos os procedimentos em um tapete de aquecimento para evitar uma redução da temperatura corporal.</li>
</ol>3. pré-preparação
<ol><li>Preparar o sagui na posição supina e inclinar a cabeça para um ângulo de 30 a 45 graus para o lado não-operatório (Figura 2A).</li>
	<li>Raspe a região pós-auricular do lado operacional.</li>
	<li>Desinfete a área cirúrgica com álcool e povidona iodo, tanto na região pós-auricular e canal auditivo externo.</li>
	<li>Coloque uma folha de pano cirúrgico com um furo redondo para o sagui (Figura 2B).</li>
</ol>4. cirurgias
<ol><li>Injectar 1% de cloridrato de lidocaína (com epinefrina 1: 100.000, 0,1-0,2 mL) por via subcutânea no local da incisão de pele. Fazer uma incisão na pele postauricular com uma lâmina de redondas no. 15.</li>
	<li>Para hemostasia, aplica pressão para a área de sangramento, utilizando uma gaze embebida em adrenalina 1:5,000 diluído. Cauterização bipolar também é eficaz (Figura 2).</li>
	<li>Abra o tecido mole da região pós-auricular então essa cartilagem auricular (c) e pós-auricular muscular (m) pode ser reconhecido. Expor o osso externo auditivo canal que deve ser visível no fundo da cartilagem (Figura 3A).</li>
	<li>Para confirmar a profundidade da membrana timpânica, expor a parte óssea da borda timpânicas, que pode ser reconhecida como a aderência da pele e osso na parte mais profunda do canal auditivo posterior. Nota: Este passo permite-nos reconhecer quão profunda a parte lateral da cavidade do ouvido médio é (Figura 3A).</li>
	<li>Descasque os músculos pós-auriculares (músculo esternocleidomastoideo, esplênio capitis músculo e ventre posterior do músculo digástrico) em direção ao aspecto caudal, separada do osso temporal. Em seguida expor a face lateral do osso temporal (asterisco na Figura 3B).</li>
	<li>Faça um buraco de aproximadamente 5 mm atrás do canal auditivo externo com um bur. de diamante de 1.0 mm (Figura 3). Use uma broca velocidade de 1.000-8.000 rpm dependendo do local de perfuração. Nota: Uma velocidade lenta é adequada para manipulação delicada perto o canal semicircular ou nervo facial. Escorrer o soro no local, adequadamente para evitar a lesão térmica de perfuração.</li>
	<li>Alargar o buraco, perfurando e confirmar a posição do horizontal canal semicircular (HSC), que se curva para fora em direção a cavidade mastoide (Figura 3D).</li>
	<li>Confirme a posição do nervo facial, cuja parte vertical é executado anterior do HSC. Perfurar e remover todos os septos de osso, se eles existem, para obter uma visão clara do recesso facial, que está localizado no centro da área triangular entre o nervo facial e a chorda tympani.</li>
	<li>Faça um pequeno furo por perfuração entre a parte vertical do nervo facial e o timpânicas aro (asterisco na Figura 4A), com uma broca de diamante de diâmetro de 0,6 mm a 1.000 rpm.</li>
	<li>Mova a broca paralela à parede posterior do canal para evitar danos ao nervo facial, que pode ser visto como uma linha rosa através do osso diluído. Pare a perfuração imediatamente antes que o nervo é exposto como uma estrutura de linha branca (Figura 4B).</li>
	<li>Certifique-se que o nicho da janela redonda pode ser visualizado através do orifício (Figura 4). Em seguida, administra drogas para o nicho com uma agulha de calibre 25 ou mais fina. A fim de manter drogas no nicho de janela redonda, coloque uma solução viscosa sobre o nicho (Figura 4).</li>
	<li>Depois de confirmar que hemostasia está firmemente controlado, fechar as camadas (camada epidérmica e camada dérmica) com simples sutura interrompida usando threads absorventes de 6-0.</li>
	<li>Fixar a gaze sobre a ferida cirúrgica e apor uma bandagem.</li>
</ol>5. pós-operatório cuidados
<ol><li>Administra cloridrato de atipamezole (0,15 mg/kg) por via intramuscular no músculo femoral para hostilizar medetomidina.</li>
	<li>Quando espontânea começa a respirar, remova o tubo endotraqueal.</li>
	<li>Manter o sagui comum em uma unidade de cuidados intensivos em 30% O2, 29 ℃ até anestesia desgasta fora para completar a excitação.</li>
	<li>Confirmar que não há sem achados sugestivos de disfunção vestibular como nistagmo e devolver o animal para a gaiola de reprodução.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Liberman, M. C., Kujawa, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cochlear+synaptopathy+in+acquired+sensorineural+hearing+loss:+Manifestations+and+mechanisms.">Cochlear synaptopathy in acquired sensorineural hearing loss: Manifestations and mechanisms.</a> Hear Res. 349, 138-147 (2017).</li><li>World Health Organization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Deafness and hearing loss (Fact sheet N8300). , (2015).</li><li>Thompson, D. 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Os autores não têm nada para divulgar.

O volume de fluxo sanguíneo coclear é extremamente pequeno, estima-se que na ordem de 1/1.000.000 do débito cardíaco total nos seres humanos, e o acesso é limitado pela presença da barreira sangue-cóclea que separa o ouvido interno de circulação geral19 ,20. Por estas razões, droga ou administração de vetor viral para o ouvido interno é favorável, não através de administração sistémica, mas sim pela administração direta. No rato e cobaia de ...

Perda auditiva neurossensorial (SNHL) surge predominantemente da deficiência na cóclea ou danos. Causas comuns de SNHL incluem envelhecimento (por exemplo, presbycusis), defeitos genéticos, exposição ao ruído alto, infecção e medicamentos ototóxicos1. A Organização Mundial de saúde (OMS) estima-se que pessoas mais 360 milhões, representando 5,3% da população mundial, sofrem de audição perda2. Também estima-se que 1 em 900 de 1 em 2.500 recém-nascidos têm moderada, severa e perda permanente da audição congênita profunda e cerca de um em cada três adultos mais de 65 anos têm algum grau de perda de audição3. No entanto, não há nenhum tratamento clínico eficaz da perda auditiva para estes pacientes.
Pesquisa de audiência tem tempo foram realizada usando roedores ou modelos de cobaia, e muitas abordagens, tais como terapia gênica e terapia regenerativa, têm sido sugeridas como um novo tratamento para a perda de audição. No entanto, há uma grande diferença entre seres humanos e roedores em termos de sistema auditivo, e é muito difícil de traduzir modelos animais para aplicações em seres humanos. O sagui comum (c. jacchus), um macaco do novo mundo originário da Amazônia, tornou-se um modelo atraente de primatas não humanos para vários estudos de pesquisa básica para várias razões. Primeiro, sua anatomia e fisiologia são mais semelhantes dos seres humanos, ao invés de roedores. Em segundo lugar, as informações biológicas básicas sobre esta espécie, incluindo doenças, redes neurais, comportamento e o genoma, está bem caracterizadas. Processamento auditivo e vocal, a codificação cortical de periodicidade, a representação do passo e as interações auditivo-vocal de saguis comuns também têm sido relatados4,5,6,7 , 8 , 9 , 10. em recentes estudos histológicos, pesquisadores identificaram padrões de expressão distintiva de 20 genes de surdez e trocadores de ânion na cóclea do Sagui em constatou que cinco genes que são causadores de surdez progressiva e três trocadores de ânion, tinha padrões de expressão diferentes dos roedores11,12. Esses perfis nos levam a crer que o Sagui é uma ferramenta poderosa para a pesquisa de audiência.
Os atributos mais marcantes do sagui comum como um animal experimental são como segue:
<ul><li>Fácil manuseio com um tamanho de corpo pequeno em comparação com algumas espécies de macacos do mundo: saguis adultos pesa 300-400 g e são aproximadamente 60 cm de altura, que é semelhante aos ratos.</li>
	<li>Primata altamente reprodutiva: saguis atingir a maturidade sexual em uma idade de 18 meses e são capazes de suportar duas vezes por ano e produzir filhotes de 4 a 6 por ano.</li>
	<li>As modificações genéticas estão disponíveis: et al . Sasaki E conseguiu criar transgénicos13 e nocaute14 primatas usando saguis por modificações genéticas implicadas em doenças neurológicaspor exemplo, Parkinson do ( doença e a doença de Alzheimer).</li>
	<li>Tanto as células-tronco embrionárias (ES) e células pluripotentes induzidas (iPS) foram estabelecidas15,16. Apesar de ser um pouco difícil manter o mesmo número de saguis em comparação com roedores, a disponibilidade de células-tronco ou células iPS fornece em vitro ensaios que irão reduzir o número de ensaios na vivo necessário.</li>
</ul>Para facilitar a melhor investigação de translação no campo da surdez e sua potencial terapia, estabelecemos um protocolo de estudo de imagem, utilizando tomografia e ressonância magnética, anestesia geral e testes de audição, usando respostas auditivas de tronco cerebral (ABRs). Estes sistemas experimentais podem fornecer-nos com melhores oportunidades para obter prova pré-clínicos de estudos de conceito, que são essenciais para colmatar as lacunas entre roedores estudos e ensaios clínicos. Aqui, nós relatamos um método cirúrgico para administrar medicamentos para o ouvido interno do sagui comum através da membrana da janela redonda. Para obter uma visão clara em torno da janela redonda, sem manipular a membrana timpânica, que pode causar uma perda auditiva condutiva, é útil para abordagem da cavidade mastoide. Clinicamente, essa abordagem, conhecida como "timpanotomia posterior" é bem estabelecida e geralmente usada para cirurgia de implante e colesteatoma coclear. Acreditamos que timpanotomia posterior nos permite realizar a administração precisa de drogas sem induzir a perda de audição.

<table><tbody><tr><td>common marmoset</td><td>CLEA Japan</td><td>EDM:C.Marmoset(Jic)</td><td></td></tr><tr><td>isoflurane</td><td>Phizer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>medetomidine</td><td>ZENOAQ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>midazolam</td><td>astellas</td><td></td><td></td></tr><tr><td>butorphanol</td><td>Meiji Seika</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ampicillin</td><td>Meiji Seika</td><td></td><td></td></tr><tr><td>lidocaine hydrochloride</td><td>AstraZeneca</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&amp;nbsp;6-0 absorbent thread</td><td>ETHICON</td><td>RD-1</td><td></td></tr><tr><td>atipamezole hydrochloride</td><td>ZENOAQ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>phosphate buffered saline</td><td>Wako</td><td>045-29795</td><td></td></tr><tr><td>Surge Wave</td><td>Morita</td><td>TR-900-OR</td><td></td></tr><tr><td>Diamond Bar 006</td><td>Morita</td><td>14070057</td><td></td></tr><tr><td>Diamond Bar 010</td><td>Morita</td><td>14070081</td><td></td></tr><tr><td>intensive care unit</td><td>Menix</td><td>P-100</td><td></td></tr></tbody></table>

a surgical procedure for the administration of drugs to the inner ear in a non-human primate common marmoset (callithrix jacchus)

Pesquisa de audiência há muito tempo foi facilitado por modelos de roedores, embora em algumas doenças, sintomas humanos não podem ser instaurados. O sagui comum (Callithrix jacchus) é um macaco do novo mundo pequeno, fácil de manusear que possui uma anatomia similar do osso temporal, incluindo a cadeia ossicular orelha média e orelha interna aos seres humanos, do que em comparação com a de roedores. Aqui, nós relatamos uma abordagem cirúrgica pode ser reproduzida, segura e racional para o nicho de coclear janela redonda para a entrega da droga para o ouvido interno do sagui comum. Adotamos a timpanotomia posterior, um procedimento usado clinicamente na cirurgia humana, para evitar a manipulação da membrana timpânica que podem causar perda auditiva condutiva. Este procedimento cirúrgico não conduziu a qualquer perda significativa de audição. Esta abordagem foi possível devido à estrutura de grande bulla do sagui comum, embora a lateral canal semicircular e a parte vertical do nervo facial deverão ser cuidadosamente considerados. Esse método cirúrgico nos permite realizar a administração segura e precisa de drogas sem perda de audição, que é de grande importância na obtenção de prova pré-clínica do conceito de Investigação translacional.

Timpanotomia posterior foi realizada sem qualquer complicação como infecção de sítio cirúrgico, sangramento com lesão vascular, ou disfunção vestibular, que às vezes ocorre com a manipulação do ouvido médio. Realizamos a timpanotomia posterior na orelha direita do Sagui de 7 anos de idade e administrado 1 µ l de solução salina de fosfato tamponado para o nicho da janela redonda. Os ABRs foram medidos antes e dois meses após a cirurgia (Figura 5</stron...

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A Surgical Procedure for the Administration of Drugs to the Inner Ear in a Non-Human Primate Common Marmoset Callithrix jacchus

Nós relatamos um método cirúrgico para administrar medicamentos para o ouvido interno de um primata não-humano, o sagui comum (Callithrix jacchus), através da membrana da janela redonda.

Um procedimento cirúrgico para a administração de drogas para o ouvido interno em um Non-Human primatas Sagui (Callithrix jacchus)

Hearing research has long been facilitated by rodent models, although in some diseases, human symptoms cannot be recapitulated. The common marmoset ...

a-surgical-procedure-for-administration-drugs-to-inner-ear-non-human

Research

JoVE Journal

Medicine

A Surgical Procedure for the Administration of Drugs to the Inner Ear in a Non-Human Primate Common Marmoset (Callithrix jacchus)

8.6K visualizações.  Jikei University School of Medicine. Nós relatamos um método cirúrgico para administrar medicamentos para o ouvido interno de um primata não-humano, o sagui comum (Callithrix jacchus), através da membrana da janela redonda.

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A Strategy to Identify de Novo Mutations in Common Disorders such as Autism and Schizophrenia

There are several lines of evidence supporting the role of de novo mutations as a mechanism for common disorders, such as autism and schizophrenia. First, the de novo mutation rate in humans is relatively high, so new mutations are generated at a high frequency in the population. However, de novo mutations have not been reported in most common diseases. Mutations in genes leading to severe diseases where there is a strong negative selection against the phenotype, such as lethality in embryonic stages or reduced reproductive fitness, will not be transmitted to multiple family members, and therefore will not be detected by linkage gene mapping or association studies. The observation of very high concordance in monozygotic twins and very low concordance in dizygotic twins also strongly supports the hypothesis that a significant fraction of cases may result from new mutations. Such is the case for diseases such as autism and schizophrenia. Second, despite reduced reproductive fitness1 and extremely variable environmental factors, the incidence of some diseases is maintained worldwide at a relatively high and constant rate. This is the case for autism and schizophrenia, with an incidence of approximately 1% worldwide. Mutational load can be thought of as a balance between selection for or against a deleterious mutation and its production by de novo mutation. Lower rates of reproduction constitute a negative selection factor that should reduce the number of mutant alleles in the population, ultimately leading to decreased disease prevalence. These selective pressures tend to be of different intensity in different environments. Nonetheless, these severe mental disorders have been maintained at a constant relatively high prevalence in the worldwide population across a wide range of cultures and countries despite a strong negative selection against them2. This is not what one would predict in diseases with reduced reproductive fitness, unless there was a high new mutation rate. Finally, the effects of paternal age: there is a significantly increased risk of the disease with increasing paternal age, which could result from the age related increase in paternal de novo mutations. This is the case for autism and schizophrenia3. The male-to-female ratio of mutation rate is estimated at about 4&#x2013;6:1, presumably due to a higher number of germ-cell divisions with age in males. Therefore, one would predict that de novo mutations would more frequently come from males, particularly older males4. A high rate of new mutations may in part explain why genetic studies have so far failed to identify many genes predisposing to complexes diseases genes, such as autism and schizophrenia, and why diseases have been identified for a mere 3% of genes in the human genome. Identification for de novo mutations as a cause of a disease requires a targeted molecular approach, which includes studying parents and affected subjects. The process for determining if the genetic basis of a disease may result in part from de novo mutations and the molecular approach to establish this link will be illustrated, using autism and schizophrenia as examples.

Molecular genetic strategy for finding de novo mutations causing common disorders such as autism and schizophrenia.

A estratégia para identificar mutações de novo em Distúrbios comuns, tais como autismo e esquizofrenia

There are several lines of evidence supporting the role of de novo mutations as a mechanism for common disorders, such as autism and schizophrenia. First, ...

Medicina

Canalostomy As a Surgical Approach to Local Drug Delivery into the Inner Ears of Adult and Neonatal Mice

Local delivery of therapeutic drugs into the inner ear is a promising therapy for inner ear diseases. Injection through semicircular canals (canalostomy) has been shown to be a useful approach to local drug delivery into the inner ear. The goal of this article is to describe, in detail, the surgical techniques involved in canalostomy in both adult and neonatal mice. As indicated by fast-green dye and adeno-associated virus serotype 8 with the green fluorescent protein gene, the canalostomy facilitated broad distribution of injected reagents in the cochlea and vestibular end-organs with minimal damage to hearing and vestibular function. The surgery was successfully implemented in both adult and neonatal mice; indeed, multiple surgeries could be performed if required. In conclusion, canalostomy is an effective and safe approach to drug delivery into the inner ears of adult and neonatal mice and may be used to treat human inner ear diseases in the future.

Here we describe canalostomy procedure which allows local drug delivery into the inner ears of adult and neonatal mice through the semicircular canal with minimum damage to hearing and vestibular function. This method can be used to inoculate viral vectors, pharmaceuticals, and small molecules into the mouse inner ear.

Canalostomy como uma abordagem cirúrgica para entrega de drogas para o ouvido interno de ratos adultos e Neonatal

Local delivery of therapeutic drugs into the inner ear is a promising therapy for inner ear diseases. Injection through semicircular canals (canalostomy) ...

Genética

A Novel Surgical Approach for Intratracheal Administration of Bioactive Agents in a Fetal Mouse Model

Prenatal pulmonary delivery of cells, genes or pharmacologic agents could provide the basis for new therapeutic strategies for a variety of genetic and acquired diseases. Apart from congenital or inherited abnormalities with the requirement for long-term expression of the delivered gene, several non-inherited perinatal conditions, where short-term gene expression or pharmacological intervention is sufficient to achieve therapeutic effects, are considered as potential future indications for this kind of approach. Candidate diseases for the application of short-term prenatal therapy could be the transient neonatal deficiency of surfactant protein B causing neonatal respiratory distress syndrome1,2 or hyperoxic injuries of the neonatal lung3. Candidate diseases for permanent therapeutic correction are Cystic Fibrosis (CF)4, genetic variants of surfactant deficiencies5 and &alpha;1-antitrypsin deficiency6.
Generally, an important advantage of prenatal gene therapy is the ability to start therapeutic intervention early in development, at or even prior to clinical manifestations in the patient, thus preventing irreparable damage to the individual. In addition, fetal organs have an increased cell proliferation rate as compared to adult organs, which could allow a more efficient gene or stem cell transfer into the fetus. Furthermore, in utero gene delivery is performed when the individual's immune system is not completely mature. Therefore, transplantation of heterologous cells or supplementation of a non-functional or absent protein with a correct version should not cause immune sensitization to the cell, vector or transgene product, which has recently been proven to be the case with both cellular and genetic therapies7.
In the present study, we investigated the potential to directly target the fetal trachea in a mouse model. This procedure is in use in larger animal models such as rabbits and sheep8, and even in a clinical setting9, but has to date not been performed before in a mouse model. When studying the potential of fetal gene therapy for genetic diseases such as CF, the mouse model is very useful as a first proof-of-concept because of the wide availability of different transgenic mouse strains, the well documented embryogenesis and fetal development, less stringent ethical regulations, short gestation and the large litter size.
Different access routes have been described to target the fetal rodent lung, including intra-amniotic injection10-12, (ultrasound-guided) intrapulmonary injection13,14 and intravenous administration into the yolk sac vessels15,16 or umbilical vein17. Our novel surgical procedure enables researchers to inject the agent of choice directly into the fetal mouse trachea which allows for a more efficient delivery to the airways than existing techniques18.

We developed a novel surgical approach for intratracheal administration of bioactive agents into the mouse fetus. The delivery route is more efficient in targeting the fetal mouse lungs than the commonly used intra-amniotic injection. This procedure has to date not been described in a mouse model.

Uma nova abordagem cirúrgica para administração intratraqueal de agentes bioativos em um modelo de camundongo Fetal

Prenatal pulmonary delivery of cells, genes or pharmacologic agents could provide the basis for new therapeutic strategies for a variety of genetic and ...

Surgical Method for Virally Mediated Gene Delivery to the Mouse Inner Ear through the Round Window Membrane

Gene therapy, used to achieve functional recovery from sensorineural deafness, promises to grant better understanding of the underlying molecular and genetic mechanisms that contribute to hearing loss. Introduction of vectors into the inner ear must be done in a way that widely distributes the agent throughout the cochlea while minimizing injury to the existing structures. This manuscript describes a post-auricular surgical approach that can be used for mouse cochlear therapy using molecular, pharmacologic, and viral delivery to mice postnatal day 10 and older via the round window membrane (RWM). This surgical approach enables rapid and direct delivery into the scala tympani while minimizing blood loss and avoiding animal mortality. This technique involves negligible or no damage to essential structures of the inner and middle ear as well as neck muscles while wholly preserving hearing. To demonstrate the efficacy of this surgical technique, the vesicular glutamate transporter 3 knockout (VGLUT3 KO) mice will be used as an example of a mouse model of congenital deafness that recovers hearing after delivery of VGLUT3 to the inner ear using an adeno-associated virus (AAV-1).

The described post-auricular surgical approach allows rapid and direct delivery into the mouse cochlear scala tympani while minimizing blood loss and animal mortality. This method can be used for cochlear therapy using molecular, pharmacologic and viral delivery to postnatal mice through the round window membrane.

Método cirúrgico para Virally Mediated Gene entrega à orelha de rato Inner através da janela redonda Membrane

Gene therapy, used to achieve functional recovery from sensorineural deafness, promises to grant better understanding of the underlying molecular and ...

Neurociência

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.

Crônica implantação de matriz Electrocorticographic todo-cortical no sagui comum

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

Stereotaxic Surgery for Implantation of Microelectrode Arrays in the Common Marmoset (Callithrix jacchus)

Marmosets (Callithrix jacchus) are small non-human primates that are gaining popularity in biomedical and preclinical research, including the neurosciences. Phylogenetically, these animals are much closer to humans than rodents. They also display complex behaviors, including a wide range of vocalizations and social interactions. Here, an effective stereotaxic neurosurgical procedure for implantation of recording electrode arrays in the common marmoset is described. This protocol also details the pre- and postoperative steps of animal care that are required to successfully perform such a surgery. Finally, this protocol shows an example of local field potential and spike activity recordings in a freely behaving marmoset 1 week after the surgical procedure. Overall, this method provides an opportunity to study the brain function in awake and freely behaving marmosets. The same protocol can be readily used by researchers working with other small primates. In addition, it can be easily modified to allow other studies requiring implants, such as stimulating electrodes, microinjections, implantation of optrodes or guide cannulas, or ablation of discrete tissue regions.

Stereotaxic Surgery for Implantation of Microelectrode Arrays in the Common Marmoset Callithrix jacchus

This work presents a protocol to perform a stereotaxic, neurosurgical implantation of&#160;microelectrode arrays in the common marmoset. This method specifically enables electrophysiological recordings in freely behaving animals but can be easily adapted to any other similar neurosurgical intervention in this species (e.g., cannula for drug administration or electrodes for brain stimulation).

Cirurgia estereotástrica para implante de matrizes de microeletrodos no Marmoset comum (Callithrix jacchus)

Marmosets (Callithrix jacchus) are small non-human primates that are gaining popularity in biomedical and preclinical research, including the ...

Desenvolvimento de um estágio de eletrodo X-Y para registro neural preciso em saguis

Electrophysiology of Laminar Cortical Activity in the Common Marmoset

The marmoset monkey provides an ideal model for examining laminar cortical circuits due to its smooth cortical surface, which facilitates recordings with linear arrays. The marmoset has recently grown in popularity due to its similar neural functional organization to other primates and its technical advantages for recording and imaging. However, neurophysiology in this model poses some unique challenges due to the small size and lack of gyri as anatomical landmarks. Using custom-built micro-drives, researchers can manipulate linear array placement to sub-millimeter precision and reliably record at the same retinotopically targeted location across recording days. This protocol describes the step-by-step construction of the micro-drive positioning system and the neurophysiological recording technique with silicon linear electrode arrays. With precise control of electrode placement across recording sessions, researchers can easily traverse the cortex to identify areas of interest based on their retinotopic organization and the tuning properties of the recorded neurons. Further, using this laminar array electrode system, it is possible to apply a current source density analysis (CSD) to determine the recording depth of individual neurons. This protocol also demonstrates examples of laminar recordings, including spike waveforms isolated in Kilosort, which span multiple channels on the arrays.

Autor em destaque: Otimizando sistemas de microacionamento para posicionamento preciso de eletrodos no sagui

Custom-built micro-drives enable the sub-millimeter targeting of cortical recording sites with linear silicon arrays.

Eletrofisiologia da Atividade Cortical Laminar no Sagui-comum

The marmoset monkey provides an ideal model for examining laminar cortical circuits due to its smooth cortical surface, which facilitates recordings with ...

A Comparative Study of Drug Delivery Methods Targeted to the Mouse Inner Ear: Bullostomy Versus Transtympanic Injection

We present two minimally invasive microsurgical techniques in rodents for specific drug delivery into the middle ear so that it may reach the inner ear. The first procedure consists of perforation of the tympanic bulla, termed bullostomy; the second one is a transtympanic injection. Both emulate human clinical intratympanic procedures.
Chitosan-glycerophosphate (CGP) and Ringer&#180;s Lactate buffer (RL) were used as biocompatible vehicles for local drug delivery. CGP is a nontoxic biodegradable polymer widely used in pharmaceutical applications. It is a viscous liquid at RT&#160;but it congeals to a semi solid phase at body temperature. RL is an isotonic solution used for intravenous administrations in humans. A small volume of this vehicle is precisely placed on the Round Window (RW) niche by means of a bullostomy. A transtympanic injection fills the middle ear and allows less control but broader access to the inner ear.
The safety profiles of both techniques were studied and compared by using functional and morphological tests. Hearing was evaluated by registering the Auditory Brainstem Response (ABR) before and several times after microsurgery. The cytoarchitecture and preservation level of cochlear structures were studied by conventional histological techniques in paraformaldehyde-fixed and decalcified cochlear samples. In parallel, unfixed cochlear samples were taken and immediately frozen to analyze gene expression profiles of inflammatory markers by quantitative Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction (qRT-PCR).
Both procedures are suitable as drug delivery methods into the mouse middle ear, although transtympanic injection proved to be less invasive compared to bullostomy.

A Comparative Study of Drug Delivery Methods Targeted to the Mouse Inner Ear: Bullostomy Versus Transtympanic Injection

Two microsurgery approaches for local drug delivery to the inner ear are described here and compared in terms of impact on hearing parameters, cochlear cytoarchitecture and expression of inflammatory markers.

Um Estudo Comparativo de drogas métodos de entrega direcionados à orelha de rato Inner: Bullostomy<em&gt; Versus</em&gt; Injeção transtimpânica

We present two minimally invasive microsurgical techniques in rodents for specific drug delivery into the middle ear so that it may reach the inner ear. ...

Um procedimento cirúrgico para a administração de drogas para o ouvido interno em um Non-Human primatas Sagui (Callithrix jacchus)

Resumo

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Eletrofisiologia da Atividade Cortical Laminar no Sagui-comum

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