Name: rodent behavioral testing to assess functional deficits caused by microelectrode implantation in the rat motor cortex
Uploaded: 2018-08-18T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex at JoVE.com

Deze studie werd gedeeltelijk ondersteund door de verdienste Review Award #B1495-R (Capadona) en de presidentiële Early Career Award voor wetenschappers en ingenieurs (PECASE, Capadona) van de Verenigde Staten (VS) departement van veteranen zaken revalidatie onderzoek en De dienst van de ontwikkeling. Bovendien, werd dit werk gedeeltelijk ondersteund door het Bureau van de Assistant Secretary of Defense for gezondheid zaken via het Peer Reviewed medisch onderzoeksprogramma onder Award nr. W81XWH-15-1-0608. De inhoud vertegenwoordigen niet de mening van het Amerikaanse Department of Veterans Affairs of de regering van de Verenigde Staten. De auteurs bedank Dr. Hiroyuki Arakawa in de CWRU knaagdier gedrag kern voor zijn leiding in het ontwerpen en testen van knaagdier gedrags protocollen. De auteurs wil ook James Drake en Kevin Talbot van het CWRU departement van mechanische en luchtvaart-en Ruimtevaarttechniek bedanken voor hun hulp bij het ontwerpen en produceren van detest knaagdier ladder.

Alle procedures en praktijken van de verzorging van de dieren werden goedgekeurd door en uitgevoerd overeenkomstig de Louis Stokes Cleveland afdeling veteranen zaken Medical Center institutionele Animal Care en gebruik commissies.
Opmerking: Om te voeden onderzoekers op de beslissing over het gebruik van een steek letsel model als een besturingselement, is het aanbevolen om te beoordelen van het werk van Potter et al. 21.
1. micro-elek...

Het protocol hier geschetst is gebruikt voor het effectief en reproducibly meten van zowel grove als fijne motor tekort in een model van knaagdier hersenletsel. Bovendien, staat het voor de correlatie van fijne motor gedrag tot histologische resultaten na de implantatie van een micro-elektrode in de motorschors. De methoden zijn makkelijk te volgen, goedkoop kunnen worden ingesteld en kunnen worden aangepast voor de individuele behoeften van de onderzoeker. Verder, het testen van gedrag veroorzaakt geen grote stress of p...

Intracortical microelectrodes werden oorspronkelijk gebruikt om de kaart van het circuit van de hersenen, en zijn uitgegroeid tot een waardevol instrument om de opsporing van motor bedoelingen die kan worden gebruikt voor de productie van functionele uitgangen1. Gedetecteerde functionele uitgangen bieden particulieren lijden van ruggenmerg letsel, cerebrale parese, Amyotrofische laterale sclerose (ALS) of andere voorwaarden van beperking van het verkeer de controle van een computer cursor2,3 of Robotica arm van de4,5,6, of functie herstellen naar hun eigen handicap ledemaat7. Daarom, intracortical micro-elektrode technologie heeft ontpopt als een veelbelovende en snel groeiende veld8.
Vanwege de successen gezien in het veld, lopen klinische studies beter inzicht in de mogelijkheden van BMI technologie5,9,10te verbeteren. Door het realiseren van het volledige potentieel van communicatie met neuronen in de hersenen, worden de rehabilitatie toepassingen waargenomen als onbegrensde8. Hoewel er groot optimisme voor de toekomst van intracortical micro-elektrode technologie, is het ook bekend dat de microelectrodes11, mogelijk als gevolg van een acute neuroinflammatoire reactie na implantatie uiteindelijk mislukken. Het implanteren van een vreemd materiaal in de hersenen resulteert in onmiddellijke schade aan het omliggende weefsel en leidt tot verdere schade veroorzaakt door het neuroinflammatoire-antwoord dat hangt af van de eigenschappen van de implantaat12. Bovendien, een implantaat in de hersenen veroorzaken een microlesion effect: een afname van de glucose metabolisme gedacht te worden veroorzaakt door acute oedeem en bloeding als gevolg van het apparaat invoeging13. Bovendien, de signaalkwaliteit en de lengte van tijd dat bruikbare signalen kunnen worden opgenomen zijn inconsistent, ongeacht de diermodel11,14,15,16. Verschillende studies hebben aangetoond dat de verbinding tussen neuroinflammation en micro-elektrode prestaties17,18,19. Daarom wordt in de consensus van de Gemeenschap is dat de ontstekingsreactie van het zenuwweefsel rondom de microelectrodes, ten minste gedeeltelijk, in het gedrang elektrode betrouwbaarheid brengt.
Vele studies hebben lokale ontsteking11,20,21,22 onderzocht of onderzocht methoden ter vermindering van de schade aan de hersenen veroorzaakt door invoeging11,23, 24,25, met een doelstelling van het verbeteren van de prestaties van de opname over tijd14,26. Bovendien hebben we onlangs aangetoond dat een iatrogene schade veroorzaakt door een micro-elektrode inbrengen in de motorschors van ratten een onmiddellijke en blijvende fijne motor tekort27 veroorzaakt. Dus, het doel van de protocollen die hier gepresenteerd is dat onderzoekers een kwantitatieve methode voor de beoordeling van mogelijke motor tekorten als gevolg van hersentrauma na de innesteling en de blijvende aanwezigheid van intracortical apparaten (microelectrodes in de geval van dit manuscript). De hier beschreven gedrag-proeven werden ontworpen om pesten uit beide waardeverminderingen bruto en fijne motor functie, en kunnen worden gebruikt in vele modellen van hersenletsel. Deze methoden zijn eenvoudig, reproduceerbaar en eenvoudig kunnen worden geïmplementeerd in een knaagdier model. Verder, de hier gepresenteerde methoden toestaan voor een correlatie van motor gedrag tot histologische resultaten, een voordeel dat tot onlangs, de auteurs niet heb gepubliceerd op het gebied van de BMI. Tot slot, aangezien deze methoden werden ontworpen om te testen, prima motor functie28, grove motorische functie29en stress en angst gedrag29,30, de hier gepresenteerde methoden kunnen ook worden geïmplementeerd in een verscheidenheid van hoofdletsel modellen waar de onderzoekers willen uit (of in) een motor functie tekorten.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:843px;" width="842">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">Sprague Dawley rats, male, 201-225g</td>
			<td style="width:197px;">Charles River</td>
			<td style="width:163px;">CD</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Compac5 anesthesia system</td>
			<td style="width:197px;">Vetequip</td>
			<td style="width:163px;">901812</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Electric trimmers</td>
			<td style="width:197px;">Wahl</td>
			<td style="width:163px;">9918-6171</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Stereotaxic frame</td>
			<td style="width:197px;">David Kopf Instruments</td>
			<td style="width:163px;">1760</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Gaymar heated water pad and pump</td>
			<td style="width:197px;">Braintree Scientific Inc</td>
			<td style="width:163px;">&#160;TP-700</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Vetbond tissue adhesive</td>
			<td style="width:197px;">3M</td>
			<td style="width:163px;">07-805-5031</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Dental drill</td>
			<td style="width:197px;">Pearson Dental</td>
			<td style="width:163px;">O60-0045</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Dura pick</td>
			<td style="width:197px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:163px;">10064-14</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Silicon shank microelectrode</td>
			<td style="width:197px;">Made in-house at Cleveland VA Medical Center</td>
			<td style="width:163px;">N/A</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">KwikCast silicone elastomer</td>
			<td style="width:197px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:163px;">KWIK-CAST</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Teets dental cement&#160;</td>
			<td style="width:197px;">A-M Systems</td>
			<td style="width:163px;">525000</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Webcam HD Pro c920</td>
			<td style="width:197px;">Logitec</td>
			<td style="width:163px;">960-000764</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Grip strength meter</td>
			<td style="width:197px;">Harvard Apparatus</td>
			<td style="width:163px;">565084</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Minitab 17 statistical software</td>
			<td style="width:197px;">Minitab Inc</td>
			<td style="width:163px;"></td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Open field grid test</td>
			<td style="width:197px;">Made in-house at Case Western Reserve University</td>
			<td style="width:163px;">N/A</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Ladder test</td>
			<td style="width:197px;">Made in-house at Case Western Reserve University</td>
			<td style="width:163px;">N/A</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Rabbit anti rat IgG antibody</td>
			<td style="width:197px;">Bio-Rad</td>
			<td style="width:163px;">618501</td>
			<td style="width:267px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rodent behavioral testing to assess functional deficits caused by microelectrode implantation in the rat motor cortex

Medische hulpmiddelen geïmplanteerd in de hersenen houd enorm potentieel. Als onderdeel van een systeem van de hersenen-Machine Interface (BMI) tonen intracortical microelectrodes de mogelijkheid tot het opnemen van de actie potentieel van individuele of kleine groepen van neuronen. Dergelijke opgenomen signalen zijn met succes gebruikt om patiënten aan interface met toestaan of controle van computers, robotic ledematen en hun eigen ledematen. Vorige dierlijke studies hebben echter aangetoond dat de implantatie van een micro-elektrode in de hersenen niet alleen schadevergoeding het omliggende weefsel, maar ook leiden functionele tekorten tot kan. Hier bespreken we een reeks gedrags tests te kwantificeren van potentiële motor waardeverminderingen na de implantatie van intracortical microelectrodes in de motorschors van een rat. De methoden voor open veldraster, ladder kruising en testen van de sterkte van de grip bieden waardevolle informatie met betrekking tot de mogelijke complicaties als gevolg van de implantatie van een micro-elektrode. De resultaten van de gedragsmatige tests zijn gecorreleerd met eindpunt histologie, met extra informatie over de pathologische uitkomsten en effecten van deze procedure op de aangrenzende weefsel.

Met behulp van de methoden die hier gepresenteerd is een micro-elektrode implantatie chirurgie in de motorschors voltooide volgende vastgestelde procedures39,40,41,42, gevolgd door open raster veldproeven om te kunnen beoordelen van de bruto motor functie en de ladder en de grip functioneren sterkte testen om te beoordelen van de fijne motor27<...

Watch this Scientific Journal Video about Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex at JoVE.com

Rodent Behavioral Testing to Assess Functional Deficits Caused by Microelectrode Implantation in the Rat Motor Cortex

We hebben aangetoond dat de innesteling van een micro-elektrode in de motorschors van ratten onmiddellijke en duurzame motor tekorten veroorzaakt. De methoden voorgesteld hierin overzicht een micro-elektrode implantatie chirurgie en drie knaagdier gedrags taken ophelderen van eventuele veranderingen in de fijne of grove motorische functie als gevolg van de implantatie-veroorzaakt schade aan de motorische cortex.

Knaagdier gedrags testen om te beoordelen van functionele tekorten veroorzaakt door micro-elektrode inplanting in de motorschors Rat

Medical devices implanted in the brain hold tremendous potential. As part of a Brain Machine Interface (BMI) system, intracortical microelectrodes ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Organotypic Collagen I Assay: A Malleable Platform to Assess Cell Behaviour in a 3-Dimensional Context

Organotypische Collageen I Assay: een Smeedbaar Platform to Cell Gedrag beoordelen in een 3-dimensionale Context

Cell migration is fundamental to many aspects of biology, including development, wound healing, the cellular responses of the immune system, and ...

An Improved Mechanical Testing Method to Assess Bone-implant Anchorage

Een verbeterde mechanische testmethode te beoordelen Bone-implantaat Anchorage

Recent advances in material science have led to a substantial increase in the topographical complexity of implant surfaces, both on a micro- and a ...

Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism

Kwantificering van Global diastolische functie door Kinematisch Modeling-gebaseerde analyse van transmitraal Flow via de Geparameteriseerde diastolische Vullen formalisme

Quantitative cardiac function assessment remains a challenge for physiologists and clinicians.&#160;Although historically invasive methods have comprised ...

Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents.

Fabrication and Implantation of Miniature Dual-element Strain Gages for Measuring In Vivo Gastrointestinal Contractions in Rodents.

Fabricage en Implantatie van Miniatuur Dual-element rekstrookjes voor het meten van<em&gt; In Vivo</em&gt; Maag-Weeën in Knaagdieren.

Gastrointestinal dysfunction remains a major cause of morbidity and mortality. Indeed, gastrointestinal (GI) motility in health and disease remains an ...

Applications of In Vivo Functional Testing of the Rat Tibialis Anterior for Evaluating Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

Applications of In Vivo Functional Testing of the Rat Tibialis Anterior for Evaluating Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

toepassingen van<em&gt; In Vivo</em&gt; Functioneel testen van de Rat tibialis anterior voor de evaluatie van Tissue Engineered Skeletal Muscle Repair

Despite the regenerative capacity of skeletal muscle, permanent functional and/or cosmetic deficits (e.g., volumetric muscle loss (VML) resulting from ...

An Efficient and Reproducible Protocol for Distraction Osteogenesis in a Rat Model Leading to a Functional Regenerated Femur

Een efficiënte en reproduceerbare Protocol voor afleiding Osteogenesis in een Rat Model leidt tot een functionele geregenereerde dijbeen

This protocol describes the use of a newly developed external fixator for distraction osteogenesis in a rat femoral model. Distraction osteogenesis (DO) ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detectie van endotoxinen in Nano-formuleringen gebruiken Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) testen

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Applying Advanced In Vitro Culturing Technology to Study the Human Gut Microbiota

Toepassing van geavanceerde In Vitro kweken van technologie om te bestuderen van de menselijke darmflora

The human gut microbiota plays a vital role in both human health and disease. Studying the gut microbiota using an in vivo model, is difficult due to its ...

The Quantification of Injectability by Mechanical Testing

De kwantificering van injecteerbaarheid door mechanische testen

Injectable biomaterials are becoming increasingly popular for the minimally invasive delivery of drugs and cells. These materials are typically more ...

Residue-Specific Exchange of Proline by Proline Analogs in Fluorescent Proteins: How "Molecular Surgery" of the Backbone Affects Folding and Stability

Residu-specifieke uitwisseling van Proline door Proline-analogen in fluorescerende eiwitten: hoe "moleculaire chirurgie" van de ruggengraat de vouwing en stabiliteit beïnvloedt

Replacement of proline (Pro) residues in proteins by the traditional site-directed mutagenesis by any of the remaining 19 canonical amino acids is often ...