Name: intact histological characterization of brain-implanted microdevices and surrounding tissue
Uploaded: 2013-02-11T12:00:00
Duration: 11 min 31 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Intact Histological Characterization of Brain-implanted Microdevices and Surrounding Tissue at JoVE.com

כל הניסויים נעשו תחת פיקוחו של הטיפול בבעלי חי פרדו והשתמש ועדה ותכנית חי המעבדה באוניברסיטת Purdue. עבודה זו מומנה על ידי הגנת המחקר המתקדם פרויקטי הסוכנות (DARPA) Microsystems טכנולוגית המשרד (MTO), תחת חסותו של ד&quot;ר ג&#39;ק וו ג&#39;ודי (jack.judy @ darpa.mil) כחלק מתכנית לטכנולוגיה העצבית האמינה, דרך החלל וחיל ים Warfare מערכות פיקוד (SPAWAR) מערכות המרכז (SSC) השקט גרנט מס N66001-11-1-4013. המחברים מבקשים להודות למיכאל Slipchenko, דון מוכן, גרג ריכטר, אהרון טיילור, וקווין Eliceiri לשיתוף המומחיות המיקרוסקופית שלהם.

<ol>
	<li>Schwartz, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+Neural+Prosthetics.">Cortical Neural Prosthetics.</a> Annual Review of Neuroscience. 27, 487-507 (2004).</li><li>Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technology+Insight:+future+neuroprosthetic+therapies+for+disorders+of+the+nervous+system.">Technology Insight: future neuroprosthetic therapies for disorders of the nervous system.</a> Nature Clinical Practice Neurology. 3, 444-452 (2007).</li><li>Rousche, P., Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+recording+capability+of+the+Utah+Intracortical+Electrode+Array+in+cat+sensory+cortex.">Chronic recording capability of the Utah Intracortical Electrode Array in cat sensory cortex.</a> Journal of Neuroscience Methods. 82, 1-15 (1998).</li><li>Koivuniemi, A., Wilks, S. J., Woolley, A. J., Otto, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodal,+longitudinal+assessment+of+intracortical+microstimulation.">Multimodal, longitudinal assessment of intracortical microstimulation.</a> Prog. Brain Res. 194, 131-144 (2011).</li><li>Otto, K. J., Rousche, P. J., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstimulation+in+auditory+cortex+provides+a+substrate+for+detailed+behaviors.">Microstimulation in auditory cortex provides a substrate for detailed behaviors.</a> Hearing Research. 210, 112-117 (2005).</li><li>Drake, K., Wise, K., Farraye, J., Anderson, D., BeMent, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+planar+multisite+microprobes+in+recordingextracellular+single-unit+intracortical+activity.">Performance of planar multisite microprobes in recordingextracellular single-unit intracortical activity.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 35, 719-732 (1988).</li><li>Liu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stability+of+the+interface+between+neural+tissue+and+chronically+implanted+intracortical+microelectrodes.">Stability of the interface between neural tissue and chronically implanted intracortical microelectrodes.</a> IEEE Trans. Rehab. Eng. 7, 315-326 (1999).</li><li>Williams, J. C., Hippensteel, J. A., Dilgen, J., Shain, W., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+impedance+spectroscopy+for+monitoring+tissue+responses+to+inserted+neural+implants.">Complex impedance spectroscopy for monitoring tissue responses to inserted neural implants.</a> J. Neural Eng. 4, 410-423 (2007).</li><li>Polikov, V., Tresco, P., Reichert, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+of+brain+tissue+to+chronically+implanted+neural+electrodes.">Response of brain tissue to chronically implanted neural electrodes.</a> Journal of Neuroscience Methods. 148, 1-18 (2005).</li><li>Szarowski, D. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+responses+to+micro-machined+silicon+devices.">Brain responses to micro-machined silicon devices.</a> Brain Research. 983, 23-35 (2003).</li><li>McConnell, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implanted+neural+electrodes+cause+chronic,+local+inflammation+that+is+correlated+with+local+neurodegeneration.">Implanted neural electrodes cause chronic, local inflammation that is correlated with local neurodegeneration.</a> J. Neural Eng. 6, 056003 (2009).</li><li>Holecko, M. M., Williams, J. C., Massia, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+the+intact+interface+between+neural+tissue+and+implanted+microelectrode+arrays.">Visualization of the intact interface between neural tissue and implanted microelectrode arrays.</a> J. Neural Eng. 2, 97-102 (2005).</li><li>Pierce, A. L., Sommakia, S., Rickus, J. L., Otto, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin-film+silica+sol-gel+coatings+for+neural+microelectrodes.">Thin-film silica sol-gel coatings for neural microelectrodes.</a> J. Neurosci. Methods. 180, 106-110 (2009).</li><li>Wilks, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(3,4-ethylene+dioxythiophene)+(PEDOT)+as+a+micro-neural+interface+material+for+electrostimulation.">Poly(3,4-ethylene dioxythiophene) (PEDOT) as a micro-neural interface material for electrostimulation.</a> Frontiers in Neuroengineering. 2, (2009).</li><li>Johnson, M. D., Otto, K. J., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated+voltage+biasing+improves+unit+recordings+by+reducing+resistive+tissue+impedances.">Repeated voltage biasing improves unit recordings by reducing resistive tissue impedances.</a> IEEE Trans Neural Syst. Rehabil. Eng. 13, 160-165 (2005).</li><li>Otto, K. J., Johnson, M. D., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voltage+pulses+change+neural+interface+properties+and+improve+unit+recordings+with+chronically+implanted+microelectrodes.">Voltage pulses change neural interface properties and improve unit recordings with chronically implanted microelectrodes.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 53, 333-340 (2006).</li><li>Hama, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scale:+a+chemical+approach+for+fluorescence+imaging+and+reconstruction+of+transparent+mouse+brain.">Scale: a chemical approach for fluorescence imaging and reconstruction of transparent mouse brain.</a> Nature Neuroscience. 14, 1481-1488 (2011).</li><li>Woolley, A. J., Desai, H. A., Steckbeck, M. A., Patel, N. K., Otto, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+characterization+of+the+brain-microdevice+interface+using+Device+Capture+Histology.">In situ characterization of the brain-microdevice interface using Device Capture Histology.</a> Journal of Neuroscience Methods. 201, 67-77 (2011).</li><li>Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+Animal+Perfusion+Fixation+for+Rodents.">Whole Animal Perfusion Fixation for Rodents.</a> J. Vis. Exp. (65), e3564 (2012).</li><li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+labeling+and+visualization+of+blood+vessels+with+lipophilic+carbocyanine+dye+DiI.">Direct labeling and visualization of blood vessels with lipophilic carbocyanine dye DiI.</a> Nature Protocols. 3, 1703-1708 (2008).</li><li>Clendenon, S. G., Young, P. A., Ferkowicz, M., Phillips, C., Dunn, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+Tissue+Fluorescent+Imaging+in+Scattering+Specimens+Using+Confocal+Microscopy.">Deep Tissue Fluorescent Imaging in Scattering Specimens Using Confocal Microscopy.</a> Microscopy and Microanalysis. 17, 614-617 (2011).</li><li>Wilks, S. J., Richner, T. J., Brodnick, S. K., Kipke, D. R., Williams, J. C., Otto, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voltage+Biasing,+Cyclic+Voltammetry,+&amp;+Electrical+Impedance+Spectroscopy+for+Neural+Interfaces.">Voltage Biasing, Cyclic Voltammetry, &amp; Electrical Impedance Spectroscopy for Neural Interfaces.</a> J. Vis. Exp. (60), e3566 (2012).</li></ol>

המחברים אין גילויים רלוונטיים להכריז, כספי או אחר.

שיטה &quot;התקן-Capture היסטולוגיה&quot; (DCHist) הפגינה כאן מאפשרת הערכה היסטולוגית הקרובה של אינטראקציות השתמרו מורפולוגית בין רקמת מוח ושתלי רקמות. אוסף רקמות DCHist דורש הפרדה זהירה של רכיבי מכשיר גולגולת רכובה מרכיבים המושתלים במוח. DCHist דורש גם אוסף של פרוסת רקמה היסטולוגית עבה (&gt; 250 מיקרומטר). סעיפי רקמות אלה, שכותרתו פעם אחת, פינה, משובצים, והדמיה, יכולים לספק תובנה חדשות לפציעה או השתלת תגובה כרונית לאחר התקני שכינה. שימוש בכלים מתקדמים מיקרוסקופיה, בממשק בין רקמות ומכשיר יכול להיות צלם ונתח בפירוט גבוה כפי שמוצג במספרי 3-5. את הטכניקות שהוצגו בצורתם הנוכחית מסתמכות על היכולת לחפור לאט headcap עשוי מבטון בשני חלקי שיניים וKwik-סיל עד לנקודה של השתלת מכשיר.ניצול מלט שיניים שניתן נשרף או אחר הוסר ואלסטומר סיליקון ברור שדרכו ניתן להנחות מספריים קטנים חזותי לסייע מאוד בהפרדת המכשיר המושתל בהצלחה ממרכיביה גולגולת רכובה. מנסה לחתוך את המכשיר תחת הגולגולת ומעל למוח על מנת לאסוף אותו באתרם אינו מומלץ, כמו שתל גולגולת הרכובה יהיה נשלף ממוח כמות משמעותית. אמנם רזים שתלים, קטנים יותר, כגון MEAs סבך בודד מטכנולוגיות NeuroNexus, ניתנים ביותר DCHist, העקרונות אינם מוגבלים למכשיר אחד שאנקס או מערכי microelectrode. אוסף ואסטרטגיות הדמיה הם רחב החל על מכשירים רב סבך ושתלים גדולים יותר כגון cannulas, בדרישות להיות שהם חייבים להיות מופרדים מכל הר גולגולת ואספו בתוך קטע רקמה עבה. למרות שהכותבים מתמקדים בניתוח של רקמהשתלי קליפת מוח שמסביב, מכשירים המונעים עמוק יותר לתוך המוח יכולים גם להיות שנאספו וצלמו. עומק החדרת שתל לא אמור להשפיע על לכידתו של השתל בפרוסה ספקה המכשיר אינו חורג בפראות מהזווית הידועה של כניסה. מגבלות קיימות ליישום היעיל של שיטת DCHist. חלקי רקמת המוח מאתגרים לתמונה באמצעות מאה מיקרומטרים, במיוחד באזורים של חומר לבן, אם כי פתרוני סליקה אופטיים יכולים לשפר מעמקי הדמיה ברקמות שונות 21 באופן משמעותי. כדי לשפר עוד יותר את עומק הדמיה, מיקרוסקופיה העירור שני פוטונים יכולה להיות מועסקת יחד עם הסליקה האופטית תארה. מגבלה אפשרית נוספת של השיטה שתוארה יכולה להיות השיטות הספציפיות ניאון אימונוהיסטוכימיה ונוגדנים המועסקים על ידי חוקרים. דיפוזיה פסיבית בדרך כלל מניעה את השילוב של סמנים אלה דרך רקמות קבועותועל אתרי אנטיגן מחייבים. ריכוזים עובדים נוגדנים סופיים צריכים להיקבע על ידי חוקרים בכל מקרה לגוף על מנת למקסם את חדירת תווית תוך הימנעות רמות גבוהות של תיוג רקע. תיוג נוגדן לא צריך להיות משתנה בין פרוסות המעובדות באופן זהה, אך נוגדנים שונים עשויים להשתנות במידה ניכרת ביכולתם לחדור ולתייג אנטיגן שלהם, עם כמה נוגדני תיוג קלות אנטיגנים מאה רבות של מיקרומטר עמוקות ואחרים תיוג אנטיגנים רק עשרות של מיקרומטרים עמוקים. אנו מתארים שיפור דיפוזיה זו על ידי החלת תוויות נוגדנים בריכוזים גבוהים יותר מרגילים, לימים מרובים של יישום, ובתמיסה המכילות חומר ניקוי מהול וחסימה בסרום. מעת לעת מרפרף את הפרוסות גם מקדם אף תיוג. צעדי אחזור Antigen ותהליכי קיבעון חלופיים (glutaraldehyde, מיקרוגל, וכו &#39;למשל) עשויים להיות מתאימים לאנטיגנים ספציפיים. נוגדני fluoroch משניconjugates rome עשוי גם להשתנות בביצועים שלהם תיוג חלקים עבים, למרות שזה לא נצפה על ידי המחברים באמצעות תוויות Alexa פלואוריד מInvitrogen. לחלופין, נושאי בעלי חיים מהונדסים המבטאים חלבוני ניאון בסוגי התאים של עניין עשויים להיות מנוצלים כדי למנוע בעיות עם חדירת תווית נוגדנים, כמו חלבוני ניאון רבים, כגון eGFP, לשמור הקרינה שלהם לאחר טיפול פורמלדהיד, ועלול להיות מייד דמיינו בסעיפי רקמות. DCHist היא קבוצה חזקה של טכניקות כדי ללכוד ולנתח את ההשפעה של microdevices מושתל ברקמת המוח. צימוד זה עם פרוטוקול היסטולוגית בהערכת vivo של איכות electrophysiology ונתוני עכבת אלקטרודה 22 יכול לשפר באופן משמעותי את הבנתנו את המקורות הביולוגיים של השתנות פיזיולוגיה והשפלה שלנו. התחום תותב עצבי מושתל בפרט עשוי ליהנות מDCHist ima המפורטגינג של ממשק שלמות המכשיר / רקמות להודיע ​​פיתוח נוסף של מכשירי MEA ביולוגי ניטראליים.

תחום neuroprosthetic המחקר נועד לסייע לאנשים הסובלים ממוגבלויות והפרעות שונות, תוך עקיפת מבנים חולים או פגומים בגוף דרך מערכת העצבים מרכזיים המשיקה 1,2 התקנים. microdevices מוח מושתל-, כגון מערכי microelectrode (MEAs), ניתן להשתמש בו כדי להקליט או לגרות מבנים מוחיים, וכך תאפשר את הקמת ממשקים ארוכי טווח בין אלקטרוניקה ורקמות CNS 3-5. MEAs החודרני, מכשירים המונעים לרקמת המוח, לקיים הבטחה מסוימת כממשקים דו כיווניים בשל סמיכות שבמסגרתו הם מציגים את האלקטרודות לקבוצה קטנה יחסית של נוירונים סמוכים 6. עם זאת, תוצאה מורכבת רקמת תגובות מהשתלה לטווח הארוך של MEAs הנוקב, לעתים קרובות וכתוצאה מכך יחסים אלקטרופזיולוגים משתנים ובהדרגה משפילים אות לרעש מעל ימים עד חודשים, ועלייה בimped החשמליאהה בין אתרים אלקטרודה והקרקע 7,8. מקורותיה המשוערים של שינויים אלה כוללים הפעלה של מיקרוגליאה, astrocytosis תגובה לאורך microdevices, והפסד או הגירה של תאי עצב מהרקמה הסובבת להתקנים מושתלים 9-11. אתגר מרכזי להבנת שינויים ברקמות מסביב, MEAs חדירה הכרוני הוא הקושי בלכידת נתונים היסטולוגית של ממשק הרקמה השלם מסביב התקנים מושתלים כרוני 12. ניתוח היסטולוגית של הרקמה עם הממשק עדיין קיים מכשיר / רקמות הייתי לשפר את הפרוטוקולים היסטולוגית מכשיר להסרה הנוכחיות. עם מכשיר ללא הפרעה שנותר ברקמה, ההשפעה הביולוגית של אינטראקציות יחסית עדינות, כגון ניצול של ציפויים ביולוגיים 13,14 או סליקה החשמלית של משטח אלקטרודה 15,16, יכולה להיות צלמה ונתחה ביחס לשתל. Hפה אנחנו מדגימים שיטה לאסוף, לעבד, ותמונת ממשק microdevice השלם לניתוח מפורט מבוסס מיקרוסקופיה של רקמת המוח שמסביב. בשיטה זו, המכשיר ורקמות מוח נאספים בתוך עבה (&gt; 250 מיקרומטר) סעיף רקמות באמצעות vibratome. כדי לשפר את חדירת תווית היסטולוגית לפרוסות עבות האלה, תוויות וhistochemical immunohistochemical ניאון מיושמות בריכוזים גבוהים בפתרונות המכילים סרום וחומר ניקוי חסימה למספר רבים של ימים. פתרון סליקה אופטית מועסק לשפר מעמקי הדמיה מיקרוסקופית, והרקמה היא רכובה בתאים 2-צדדיים למיקרוסקופיית ליזר לאחר confocal 17. כדי ללכוד את הממשק היסטולוגית המלא, שלב translational מבוקר מחשב משמש במהלך ההדמיה לאסוף פנורמות Z-מחסנית לאורכו של שתלים. בנוסף להדמיה להחיל תוויות רקמות, איסוף החזרת ליזר חזרה משתליםוהעברת אור דרך הרקמה הן לסייע בתרגום ממשק המכשיר ביחס לרקמות. רקמה הוכנה באמצעות &quot;התקן-Capture היסטולוגיה&quot; זה (DCHist) פרוטוקול מספק גישת הדמיה לאינטראקציות השתמרה מורפולוגית הרקמות / מכשיר, ובכך משפר עם פרוטוקולי מכשיר להסרה היסטולוגית קודמים 18.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td> ריאגנטים </td></tr><tr><td> Hoechst 33342 </td><td> Invitrogen </td><td> 14533 </td><td> הדנ&quot;א סמן </td></tr><tr><td> ארנב נגד Iba1 </td><td> Wako (יפן) </td><td> 019-19741 </td><td> נוגדן Monocyte </td></tr><tr><td> אקריליק שיניים </td><td> לאנג שיניים (מפיצים שונים) </td><td> אבקת סילון שן תיקון ונוזלי </td><td> Headcap הבנייה </td></tr><tr><td> Kwik-סיל </td><td> מכשירי Precision העולם </td><td> KWIK-SIL </td><td> כיסוי שתלי גולגולת חשופה </td></tr><tr><td> סרום עיזים רגיל </td><td> ImmunoResearch ג&#39;קסון </td><td> 005-000-121 </td><td> עיבוד רקמות </td></tr><tr><td> טריטון X-100 </td><td> סיגמה אולדריץ </td><td> X100-500ml </td><td> עיבוד רקמות </td></tr><tr><td> אוריאה </td><td> סיגמה אולדריץ </td><td> U4883 </td><td> ניקוי פתרון </td></tr><tr><td> גליצרול </td><td> סיגמה אולדריץ </td><td> G20225 </td><td> ניקוי פתרון </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> ציוד </td></tr><tr><td> מייקרו מספריים מעוגלים </td><td> מכשירי Precision העולם </td><td> 14208 </td><td> חיתוך שתל לפני הסרת המוח </td></tr><tr><td> סכיני גילוח </td><td> טד פלה </td><td> (גדלים שונים) </td><td> לשימוש עם בלוק המוח </td></tr><tr><td> אקריליק המוח Matrice </td><td> טד פלה </td><td> 15054 </td><td> בלוק מוח כדי ליצור מטוס ראשוני ברקמה </td></tr><tr><td> מגלשות פלסטיק </td><td> טד פלה </td><td> 260225 </td><td> רקמת הרכבה </td></tr><tr><td> כיסוי זכוכית </td><td> טד פלה </td><td> (גדלים שונים) </td><td> רקמת הרכבה </td></tr><tr><td> מערכים אלקטרודה </td><td> טכנולוגיות NeuroNexus </td><td> (עיצובים שונים) </td><td> MEAs דוגמה </td></tr><tr><td> Vibratome </td><td> ליקה </td><td> VT1000 S </td><td> מערכת ספציפית בשימוש בשיטה שהוצגה </td></tr><tr><td> להבי vibratome </td><td> (ספקים שונים) </td><td></td><td> איסוף פרוסות </td></tr><tr><td> צלחות 24 גם </td><td> (ספקים שונים) </td><td></td><td> אחסון ועיבוד פרוסות רקמות </td></tr><tr><td> מיקרוסקופ confocal עם שלב ממונע XY לסריקה </td><td> מיקרוסקופיה Carl Zeiss </td><td> תוכנת Zeiss LSM 710 ו &#39;זן 2010&#39; </td><td> מערכת ספציפית בשימוש בשיטה שהוצגה </td></tr><tr><td> מלחם </td><td> (ספקים שונים) </td><td></td><td> חפירת headcap </td></tr></tbody></table>

intact histological characterization of brain-implanted microdevices and surrounding tissue

מחקר לעיצוב והניצול של microdevices מוח מושתל-, כגון מערכי microelectrode, שואף לייצר מכשירים רלוונטיים קליני כי ממשק כרוני עם רקמות מוח. רקמה הסובבת שתלים אלה היא חשב להגיב לנוכחות של המכשירים לאורך זמן, הכוללת את הקמתה של &quot;צלקת גלייה&quot; בידוד סביב את המכשירים. עם זאת, ניתוח היסטולוגית של רקמות שינויים אלה מבוצע בדרך כלל לאחר explanting המכשיר, בתהליך שיכול לשבש את המורפולוגיה של הרקמה של עניין. כאן אנו מדגימים פרוטוקול שבו התקנים מושתלים-קליפת המוח נאספים שלמים ברקמות מוח מכרסם. אנו מתארים כיצד, perfused פעם אחת עם מייצב, מוח מוסרים ופרוסים בדרך שתמנע מכשירי explanting. אנחנו נתווה תיוג נוגדן ניאון ושיטות סליקה אופטיות שימושיות לייצור רקמות אינפורמטיבי, עדיין עבותסעיף. לבסוף, אנחנו מדגימים את ההרכבה וההדמיה של חלקי רקמות אלו על מנת לחקור את הממשק הביולוגי סביב מכשירי מוח מושתל.

MEAs מוח מושתל-ניתן לאסוף בפרוסות רקמה על ידי הפרדת רכיבים כלשהם גולגולת רכובה ראשונה ממרכיבי המוח המשובץ-. 2a האיור מציג את התוצאות של הסרת צד אחד של מלט headcap שיניים וחלק מKwik-סיל מקיף MEA כבל בגולגולת חולדה. מלחם רגיל מסיר מלט השיניים וKwik-סיל במנדף. הכבלים וכל מבנים שאינם מושתלים MEA-קוצצו הבאים עם מספרי מייקרו בחפירות באיטיות דרך Kwik-סיל מטה אל פני השטח של המוח הקבוע. אחרי שחתך, תיוג, וניקוי רקמות, שקופיות פשוטות מחוייט שימושיות להרכבה על פרוסות רקמה העבות (האיור 2b). פרוסת מוח רכוב מכילה microdevice מושתל מוצגת באיור 2 ג. דימות באמצעות שני הצדדים של השקופית יכולה לאפשר לך להעריך את הממשק סביב מכשיר, כפי שמודגם באיור 3 </strong&gt;, שם המיקרוגליאה לאורך הגיבוי של סיליקון MEA גלויה מצד אחד (איור 3 א) והמיקרוגליאה יחד אתרים אלקטרודה ועקבות גלויים בצד השני (איור 3 ב). ברגע שעלה, רקמה יכולה להיות צלמה באמצעות תרגום במת XY. סקירה של תוויות ניאון ברחבי פרוסות רקמות שלמות יכולה להיוצר בכל הרזולוציה הרצויה (איור 4). בחינה מפורטת של ממשק הרקמה נשמר מורפולוגית סביב microdevices המושתל ניתן לאסוף בהגדלה חזקה לניתוח של תגובת הרקמות המקומית (איור 5). <img src="/files/ftp_upload/50126/50126fig1.jpg" alt="איור 1" fo:content-width="6.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50126/50126fig1highres.jpg"/> איור 1. ניתוחי מוח סקירה כללי של הליך. (AC) מייקרו שתל הם finalized בשכבת Kwik-סיל פולימר המקיף את המכשיר באופן מיידי, ולאחר מכן כיסוי בטון אקרילי. (ד, ה) המתת חסד להלן, שכבת אקריליק נשרפה, ורכיבי גולגולת רכובה של המכשיר מופרדים מרכיבים מושתלים על ידי חיתוך באמצעות סיליקון אלסטומר. (ו, ז) המוח אז הוסר מהגולגולת והוא חתך ועלה לבמת vibratome. (HK) פרוסות רקמות נאספות, כוללת פרוסת רקמה המכילה את המכשיר. (יב) רקמות אז יכולות להיות מעובד ורכובות בתאים מותאמים אישית למיקרוסקופיה המפורטת. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50126/50126fig1large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img src="/files/ftp_upload/50126/50126fig2.jpg" alt="איור 2"/> איור 2. () למחוק su סיליקון אלסטומר Kwik-סילrrounding כבל האלקטרודה מערך (חץ) נחשף על ידי שריפה את החלון בכיפת בטון השיניים בראש מכרסם perfused באמצעות מלחם. (ב) כדי להתאים את ההדמיה לכל צד של פרוסת רקמה עבה, פשוט &quot;Slide-תאים&quot; יכול להתבצע על ידי גזירת שקופיות פלסטיק ודבקות coverglass לכל צד סביב הרקמות והרכבת פתרון. (ג) פרוסת רקמת מוח חולדה עם שתל שלם (חץ אדום) מוצגת לאחר ההרכבה. כל הצד של הרקמה הוא במהירות נגיש להדמיה מיקרוסקופית עם ההגדרה הזאת. לקנה מידה, פנל (א) הוא 25 מ&quot;מ לרוחב בתחתית, בעוד שפנלים (ב, ג) הם 80 מ&quot;מ לרוחב בתחתית. <img src="/files/ftp_upload/50126/50126fig3.jpg" alt="איור 3" fo:content-width="3.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50126/50126fig3highres.jpg"/> איור 3. Int המקסימאליZ-תחזיות של 40 ערימות של תמונות עבות מיקרומטר, ensity נאסף מסביב לחלק האחורי (א) ו (ב) מול מערך microelectrode מושתל. Microglia (מסומן עם אנטי Iba1 וAlexa פלואוריד 633, לבן) והחזרת אור ליזר (אדום), שנאספה מפני השטח של המכשיר, שצלמו ברצף משני הצדדים של פרוסת רקמה 400 מיקרומטר עבה. ככל שהשתלים במוח הם לעתים קרובות אטומים, גובר עם גישה אופטית לשני הצדדים מספק תצוגה ברורה של מבני שכותרתו &quot;מאחורי רקמות&quot; השתל ביחס למטרת מיקרוסקופ. 50 מיקרומטר סרגל קנה מידה. <img src="/files/ftp_upload/50126/50126fig4.jpg" alt="איור 4"/> איור 4. פרוסת DCHist מתויגת צלמה באמצעות שלב מבוקר מחשב בסריקת ליזר מיקרוסקופ confocal. (א) גרעין תא (מוכתם בHoechst 33342) וכן (ב) מונוציטים / מיקרוגליאה(מסומן באנטי Iba1) היו צלם במקביל בערוצים נפרדים. (ג) העברת אור וההחזרה היו גם נאספו, המראים את המיקום של השתל 4-השבוע ביחס לHoechst וIba1 נתונים. (ד) כיסוי של כל ערוצי שידור, אלא מצוין גם כן. אזור המלבן הלבן הרחיב בתמונות המופיעות בצד ימין. מ&quot;מ היקף בר 1. <img src="/files/ftp_upload/50126/50126fig5.jpg" alt="איור 5" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50126/50126fig5highres.jpg"/> איור 5. שימוש במיקרוסקופ הבמה מבוקר מחשב ותוכנה מתאימה, נתוני הדמיה פנורמי ניתן לאסוף סביב השתל. החזרה () והעברה (ב) לאפשר לוקליזציה של המכשיר, בעוד תוויות נוגדנים או כימיות ניאון (ג, תיוג אנטי Iba1 של המיקרוגליאה ומקrophages) לאפשר הדמיה מפורטת של מרכיבי רקמות לאורך ממשק הרקמה השלמה. 200 מיקרומטר סרגל קנה מידה.

Watch this Scientific Journal Video about Intact Histological Characterization of Brain-implanted Microdevices and Surrounding Tissue at JoVE.com

Intact Histological Characterization of Brain-implanted Microdevices and Surrounding Tissue

כאן אנו מציגים שיטה היסטולוגית ללכיד, סימון, ניקוי אופטי, והדמית ממשק רקמת המוח השלם סביב microdevices המושתל כרוני ברקמת מוח מכרסם. תוצאות מהטכניקות הכוללות בשיטה זו הן שימושיות להבנת ההשפעה של-שתלים במוח חודרניים שונים ברקמות המקיפות אותם.

אפיון היסטולוגית שלם של Microdevices מוח מושתלים-ורקמה סובבת

Research  into the design and utilization of brain-implanted microdevices, such as  microelectrode arrays, aims to produce clinically relevant devices ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Scalable Fluidic Injector Arrays for Viral Targeting of Intact 3-D Brain Circuits

Scalable Fluidic Injector מערכים עבור ויראלי הכוונת של 3-D מעגלים פגוע המוח

Our understanding of neural circuits--how they mediate the computations that subserve sensation, thought, emotion, and action, and how they are corrupted ...

Live-cell Imaging of Sensory Organ Precursor Cells in Intact Drosophila Pupae

Live-cell Imaging of Sensory Organ Precursor Cells in Intact Drosophila Pupae

Live-תא הדמיה של תאים מבשר חושי האיברים אינטקט תסיסנית גלמים

Since the discovery of Green Fluorescent Protein (GFP), there has been a revolutionary change in the use of live-cell imaging as a tool for understanding ...

Electrophysiological Characterization of GFP-Expressing Cell Populations in the Intact Retina

אפיון אלקטרו של ה-GFP, הבעת אוכלוסיות תאים ברשתית אינטקט

Studying the physiological properties and synaptic connections of specific neurons in the intact tissue is a challenge for those cells that lack ...

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

הקלטת אלקטרו במוח של דג הזברה למבוגר שלמה

Previously, electrophysiological studies in adult zebrafish have been limited to slice preparations or to eye cup preparations and electrorentinogram ...

Ex Vivo Preparations of the Intact Vomeronasal Organ and Accessory Olfactory Bulb

Ex Vivo Preparations of the Intact Vomeronasal Organ and Accessory Olfactory Bulb

Ex Vivo הכנות של הנורה Vomeronasal האיברים ואבזר חוש הריח הפגועה

The mouse accessory olfactory system (AOS) is a specialized sensory pathway for detecting nonvolatile social odors, pheromones, and kairomones. The first ...

3D Modeling of the Lateral Ventricles and Histological Characterization of Periventricular Tissue in Humans and Mouse

3D דוגמנות של רוחב החדרים והיסטולוגית אפיון רקמות סביב חדרי מוח בבני אדם ועכבר

The ventricular system carries and circulates cerebral spinal fluid (CSF) and facilitates clearance of solutes and toxins from the brain. The functional ...

Exposure of the Pig CNS for Histological Analysis: A Manual for Decapitation, Skull Opening, and Brain Removal

הסרת &quot;חוברת הדרכת עריפת הראש, פתיחת גולגולת, ו Brain: חשיפה של החזיר CNS לניתוח היסטולוגית

Pigs have become increasingly popular in large-animal translational neuroscience research as an economically and ethically feasible substitute to ...

Electroencephalographic, Heart Rate, and Galvanic Skin Response Assessment for an Advertising Perception Study: Application to Antismoking Public Service Announcements

Electroencephalographic, קצב הלב, והערכה בעור על התפיסה פרסום מחקר: ליישום תשדירי שירות תדמית

The evaluation of advertising, products, and packaging is traditionally performed through methods based on self-reports and focus groups, but these ...

A Rat Model of Mild Intrauterine Hypoperfusion with Microcoil Stenosis

מודל עכברוש של זילוח תוך רחמי קלה עם היצרות Microcoil

Intrauterine hypoperfusion/ischemia is one of the major causes of intrauterine/fetal growth restriction, preterm birth, and low birth weight. Most studies ...

Characterization and Isolation of Mouse Primary Microglia by Density Gradient Centrifugation

אפיון ובידוד של העכבר מיקרוגלייה העיקרי על ידי צנטריפוגה הדרגתיות צפיפות

Microglia, the resident immune cells in the brain, are the first responders to inflammation or injury in the central nervous system. Recent research has ...