Implantation optoelektronischer Geräte in das Rückenmark von Nagetieren

Die Neuromodulation kann diagnostische, modulatorische und therapeutische Anwendungen bieten. Während umfangreiche Arbeiten im Gehirn durchgeführt wurden, ist die Modulation des Rückenmarks noch relativ unerforscht. Das von Natur aus empfindliche und bewegliche Rückenmarksgewebe stellt Einschränkungen dar, die die präzise Implantation von neuralen Sonden zu einer Herausforderung machen. Trotz der jüngsten Fortschritte bei Neuromodulationsgeräten, insbesondere bei der flexiblen Bioelektronik, sind die Möglichkeiten, ihren Einsatz im Rückenmark zu erweitern, durch die chirurgische Komplexität der Geräteimplantation begrenzt. Hier bieten wir eine Reihe von chirurgischen Protokollen an, die speziell auf die Implantation eines maßgeschneiderten optoelektronischen Geräts zugeschnitten sind, das bei Nagetieren mit dem Rückenmark verbunden ist. Die Schritte zum Platzieren und Verankern eines optischen Schaftes auf einem bestimmten Segment des Rückenmarks über zwei verschiedene chirurgische Implantationsmethoden werden hier detailliert beschrieben. Diese Methoden sind für eine Vielzahl von Geräten und Anwendungen optimiert, die für die optische Stimulation einen direkten Kontakt mit dem Rückenmark erfordern können oder auch nicht. Um die Methodik zu verdeutlichen, wird zunächst die Wirbelanatomie referenziert, um markante Orientierungspunkte zu identifizieren, bevor ein Hautschnitt vorgenommen wird. Es werden die chirurgischen Schritte zur Sicherung eines optischen Schaftes über der Halswirbelsäule bei Nagetieren demonstriert. Anschließend werden Verfahren zur Befestigung des optoelektronischen Geräts, das mit dem optischen Schaft verbunden ist, in einem subkutanen Raum vom Rückenmark entfernt beschrieben, wodurch unnötiger direkter Kontakt minimiert wird. Verhaltensstudien, in denen Tiere, die die Implantate erhielten, mit denen verglichen wurden, die sich einer Scheinoperation unterzogen wurden, deuten darauf hin, dass die optischen Schäfte die Funktion der Hinter- oder Vordergliedmaßen sieben Tage nach der Implantation nicht negativ beeinflussten. Die vorliegende Arbeit erweitert das Instrumentarium der Neuromodulation für den Einsatz in zukünftigen Studien, die darauf abzielen, verschiedene Interventionen des Rückenmarks zu untersuchen.