Name: surgical training for the implantation of neocortical microelectrode arrays using a formaldehyde-fixed human cadaver model
Uploaded: 2017-11-19T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Surgical Training for the Implantation of Neocortical Microelectrode Arrays Using a Formaldehyde-fixed Human Cadaver Model at JoVE.com

Авторы выражают благодарность д-р Роб Франклин (Blackrock Microsystems), профессор Margitta Seeck (Отдел неврологии, больницы университета Женева, Женева, Швейцария), д-р Андреа Бартоли и профессор Карл Schaller (отдела нейрохирургии, Женевский университет Больницы, Женева, Швейцария) и г-н Флоран Бурдин и профессор John P. Donoghue (ВИСС центр био и Neuroengineering, Женева, Швейцария) за их поддержку в подготовке настоящей работы.

Человеческий труп, используемые в этой работе была оказана в рамках пожертвований тело медицинского образования. Информированного согласия для тела пожертвование было получено в письменной форме в течение жизни донора. В соответствии с федеральными и кантональными законами необходи...

Формальдегид Исправлена человеческий труп модель и хирургический протокол, описанные здесь реплицировать хирургическая процедура имплантации микроэлектродные массивы в человека мозговой коры головного мозга. Каждый шаг процедуры, в том числе позиционирование микроэлектродные мас?...

В последние годы развитие технологических решений проблемы записи деятельность нескольких отдельных нейронов в живой мозг1,2,3. На основе кремния микроэлектродные массивы выполняют аналогично микроэлектродов обычного провода с точки зрения сигнала свойства, и они могут записывать от десятков до сотен нейронов в небольшой патч мозговой ткани4,5, 6 , 7. микроэлектродные массивы позволили ученым установить соответствие между нейронной активности в первичной моторной коры обезьян и руку движений8, который в свою очередь предоставила толчок для развития мозг компьютера интерфейсы (ИСБР)9.
Массивы микроэлектродные были использованы людьми в двух ситуациях: как хронический имплантаты для управления BCIs и как полу хронический имплантаты для изучения деятельности отдельных нейронов у больных, страдающих эпилепсией. Хронический имплантатов, ориентация функционального представительства руки в первичной моторной коры, позволили пациентов, страдающих от тетраплегии для управления движением робота-манипулятора или компьютер курсоры10,11,12 ,13. Полу хронический имплантатов, вставляется вместе с электродами субдуральной electrocorticography (ЭГ) у больных с лекарственно-эпилепсии, которые являются кандидатами для хирургии эпилепсии14, позволяют единичного записи до, во время и после судорог, и начали пролить свет на деятельность одного нейронов, во время и между эпилептические припадки15,16,,1718,19. Микроэлектродные массивы имеют потенциал, чтобы значительно улучшить наше понимание как функции мозга путем установления связи между деятельностью нейронов, с одной стороны и восприятие, движений и мысли людей, как в области здравоохранения, так и в болезнь, другие20,21.
Коммерчески теперь доступны на основе кремния микроэлектродные массивов и их использование в организме человека были одобрены регулирующими органами в США в полу хронический эпилепсии индикации. Однако эти устройства являются инвазивными и должен быть вставлен в мозг. Негативные последствия неправильной вставки техники, за отказ устройства для записи активности нейронов, включают кровоизлияния и инфекции, с потенциалом для длительное или постоянное неврологической дисфункции. Хотя процент осложнений микроэлектродные массив имплантации в настоящее время неизвестно, потенциально серьезных осложнений во время имплантации внутричерепных электроэнцефалография (ЭЭГ) macroelectrodes составляет 1-5%22, 23. Таким образом, надлежащего имплантации микроэлектродные массивов требует нейрохирургического обширные навыки и подготовку конкретных процедур.
Доступные для хирургов отточить свои навыки с микроэлектродные массивы в безопасной среде подходы включают в себя не человеческого млекопитающих и человеческих трупов. Идеальная учебная модель будет точно воспроизвести размер и толщина человеческого черепа; прочность и сосудистой ветвления Дура; gyrification узор, последовательность и пульсации человеческого мозга; присутствие циркулирующей крови и спинномозговой жидкости; и общий позиционирования предмета в операционной комнате (OR)-как и окружающей среды. Таким образом Животные модели должны быть достаточного размера, чтобы обеспечить значимый опыт хирургов. Большие нечеловеческих приматов приходят ближайший, но их использование для хирургического обучения является неприемлемым как с этической точки зрения и потому, что они являются дорогостоящими. Грызуны не вводите рассмотрения из-за их небольших размеров; использование даже кошки или кроликов подразумевает значительно расходящиеся от OR-среде.
Человеческих трупов представляют собой привлекательную альтернативу. Их преимущества включают в себя жизни, как размер и форма головы и мозга и возможность создания хирургического обучения в среде или как. Наиболее очевидные отклонения от реалистичные ситуации являются отсутствие мозга пульсаций и кровотечение и модификации в аспекте и консистенции тканей тела, которые являются специфическими для методики для сохранения труп24. Свежемороженые трупов сохранять последовательность и гибкость многих органов и тканей в некоторой степени, но они имеют ряд недостатков: они начинают унижающего достоинство как только таяние начинается, так что мозг становится слишком деградации для вставки микроэлектродные массив реально выполнить и они являются сравнительно редким и дорогим ресурсом. Формальдегид Исправлена трупов, с другой стороны, более доступным и доступны и гораздо более долговечны, за счет последовательности закаленной ткани.
Здесь мы установить процедуру, с помощью модели формальдегида Исправлена человеческих трупа для нейрохирургического обучения для имплантации кортикальное микроэлектродные массива. Наш подход позволяет реалистичные, или как позиционирование и приборостроение; Краниотомия и durotomy и подвергая кортикальное поверхности; Прикрепление электродов пьедестал кости черепа, соседних краниотомии; и вставить в массив микроэлектродные в коры головного мозга с пневматический ударный25. Критически, он позволяет хирургам, чтобы практиковать точное выравнивание массива микроэлектродные (который соединен к подножию электрода пучок индивидуально изолированных проводов золото) параллельно кортикальное поверхности26. Наш протокол добросовестно реплицирует указание микроэлектродные массив имплантации вместе с ЭГ имплантации в пациентов, которые являются кандидатами для хирургии эпилепсии. Данные операции имплантации значительно влияют точный тип массива микроэлектродные; Здесь мы описываем процедуры для массива, который недавно получил нормативного утверждения для использования людьми в США. Так называемые Юта массив состоит из 4 x 4 мм, 100 микроэлектродные сетки; Чрескожная пьедестал, который прилагается к внешней таблице черепа; и пучок проводов подключения двух.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="974">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Mayfield skull clamp</td>
			<td style="width:373px;">Integra LifeSciences, Cincinnati, OH</td>
			<td style="width:161px;">A1059</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Midas Rex MR7 system for craniotomy</td>
			<td style="width:373px;">Medtronic, Minneapolis, MN</td>
			<td style="width:161px;">EC300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Dura scissors</td>
			<td style="width:373px;">Sklar Surgical Instruments, West Chester, PA</td>
			<td style="width:161px;">22-2742</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Self-tapping bone screws</td>
			<td style="width:373px;">OrthoMed Inc., Tigard, OR</td>
			<td style="width:161px;">OM SYN211806</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Microelectrode array and pedestal</td>
			<td style="width:373px;">Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT</td>
			<td style="width:161px;">LB-0612</td>
			<td>Mock-up arrays are available from the manufacturer upon request</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Pneumatic impacter</td>
			<td style="width:373px;">Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT</td>
			<td style="width:161px;">LB-0088</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">64-channel electrocorticography grid</td>
			<td style="width:373px;">Ad-Tech Medical Instrument Corporation, Racine, WI</td>
			<td style="width:161px;">FG64C-SP10X-0C6</td>
			<td>Optional</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

surgical training for the implantation of neocortical microelectrode arrays using a formaldehyde-fixed human cadaver model

Этот протокол описывает процедуру для оказания помощи хирургов в подготовке кадров для имплантации микроэлектродные массивов в Неокортекс человеческого мозга. Последние технический прогресс позволил изготовление микроэлектродные массивов, которые позволяют записи деятельность нескольких отдельных нейронов коры головного мозга головного мозга человека. Эти массивы имеют потенциал, чтобы привести уникальный взгляд на нейронные корреляты мозговой функции в здоровье и болезни. Кроме того идентификация и декодирование волевой активности нейронов открывает возможность создания интерфейсов мозг компьютер и таким образом может помочь восстановлению утраченных неврологических функций. Имплантация кортикальное микроэлектродные массивов является инвазивной процедурой, требующей выше сантиметрового краниотомии и воздействия поверхности коры; Таким образом процедура должна быть выполнена надлежащим образом подготовленных нейрохирург. Для того, чтобы предоставить возможность для хирургического обучения, мы разработали процедуры, основанной на модели человеческих трупа. Использование формальдегида Исправлена человеческий труп обходит практические, этические и финансовые трудности хирургической практике на животных (особенно нечеловеческих приматов) при сохранении макроскопических структуры головы, череп, мозговые оболочки и головного мозга поверхность и позволяя реалистичные, операционной комнате как позиционирование и приборостроение. Кроме того использование человеческих трупа повседневной клинической практике ближе, чем любой не человеческого модель. Основные недостатки трупной моделирования являются отсутствие пульсации мозга и циркуляцию крови и цереброспинальной жидкости. Мы предлагаем, что формальдегид Исправлена человеческий труп модель является адекватной, практическим и экономически эффективным подход для обеспечения надлежащего хирургической подготовки до имплантации микроэлектродные массивы в жизни человека коры головного мозга.

Наш протокол использует модель формальдегида зацикленная человеческий труп позволяет хирургам, чтобы практиковать хирургическая процедура имплантации в микроэлектродные массив в мозговой коры головного мозга в среде реалистичные, или как. Возможность выполнения post-mortem нейровизуал?...

Watch this Scientific Journal Video about Surgical Training for the Implantation of Neocortical Microelectrode Arrays Using a Formaldehyde-fixed Human Cadaver Model at JoVE.com

Surgical Training for the Implantation of Neocortical Microelectrode Arrays Using a Formaldehyde-fixed Human Cadaver Model

Хирургической подготовки для имплантации кортикальное микроэлектродные массивов с использованием модели формальдегида Исправлена человеческий труп

Мы разработали процедуры, в котором формальдегида Исправлена трупа человека используется для оказания помощи нейрохирургов в подготовке кадров для имплантации микроэлектродные массивов в Неокортекс человеческого мозга.

This protocol describes a procedure to assist surgeons in training for the implantation of microelectrode arrays into the neocortex of the human brain. ...

Research

JoVE Journal

Medicine

A Murine Model of Muscle Training by Neuromuscular Electrical Stimulation

Мышиной модели Мышцы обучение по нервно-мышечной электростимуляции

Neuromuscular electrical stimulation (NMES) is a common clinical modality that is widely used to restore1, maintain2 or enhance3-5 muscle functional ...

A Murine Model of Stent Implantation in the Carotid Artery for the Study of Restenosis

Мышиной модели имплантации стента в сонной артерии по изучению рестеноза

Despite  the considerable progress made in the stent development in the last decades,  cardiovascular diseases remain the main cause of death in western ...

Renal Capsule Xenografting and Subcutaneous Pellet Implantation for the Evaluation of Prostate Carcinogenesis and Benign Prostatic Hyperplasia

Почечная капсула ксенотрансплантации и подкожной гранулы Имплантация по оценке простаты канцерогенеза и доброкачественной гиперплазии предстательной железы

New therapies for two common prostate diseases,  prostate cancer (PrCa) and benign prostatic hyperplasia (BPH), depend  critically on experiments ...

Implantation of Inferior Vena Cava Interposition Graft in Mouse Model

Имплантация нижней полой вены вмешательство трансплантат в мышиной модели

Biodegradable scaffolds seeded with bone marrow mononuclear cells (BMCs) are often used for reconstructive surgery to treat congenital cardiac anomalies. ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

Использование Saccadometry с Глубокая стимуляция мозга для изучения нормальной и патологической функции мозга

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

Generation of a Humanized Mouse Liver Using Human Hepatic Stem Cells

Генерация гуманизированное печени мышей с помощью печени человека стволовые клетки

A novel animal model involving chimeric mice with humanized livers established via human hepatocyte transplantation has been developed. These mice, in ...

Induction of Accelerated Atherosclerosis in Mice: The "Wire-Injury" Model

Индукция ускоренного атеросклероза у мышей: модель "Wire-Injury"

Atherosclerosis is a proliferative fibro-inflammatory disease developing in the arterial wall, inducing a deficient blood flow or a lack of blood flow. ...

Integrated Compensatory Responses in a Human Model of Hemorrhage

Интегрированные компенсаторных реакций в модели человеческого кровоизлияний

Hemorrhage is the leading cause of trauma-related deaths, partly because early diagnosis of the severity of blood loss is difficult. Assessment of ...

A Rat Model of Orthotopic Liver Transplantation Using a Novel Magnetic Anastomosis Technique for Suprahepatic Vena Cava Reconstruction

Крыса модель ортотопическая трансплантация печени, используя технику Роман магнитные анастомоза Suprahepatic полой реконструкции

The rat model of orthotopic liver transplantation (OLT) is essential for transplant research. It is a very sophisticated animal model and requires a steep ...

Model Surgical Training: Skills Acquisition in Fetoscopic Laser Photocoagulation of Monochorionic Diamniotic Twin Placenta Using Realistic Simulators

Хирургического обучения модели: Приобретение навыков в Fetoscopic лазерная фотокоагуляция диамниальные дихориально Twin плаценты, используя реалистичные тренажеры

Fetoscopic laser coagulation of arterio-venous anastomoses (AVA) in a monochorionic placenta is the standard of care for twin-twin transfusion syndrome ...