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

Diese Studie wurde teilweise durch den Verdienst Review Award #B1495-R (Capadona) und die Presidential Early Career Award für Wissenschaftler und Ingenieure (PECASE, Capadona) aus den Vereinigten Staaten (US) Veteranen Angelegenheiten Rehabilitation Forschungsabteilung unterstützt und Entwicklungsdienst. Darüber hinaus wurde diese Arbeit vom Amt des Assistant Secretary Of Defense for Health Affairs durch das Peer überprüft medizinische Forschungsprogramm unter Award Nr. teilweise unterstützt. W81XWH-15-1-0608. Den Inhalt repräsentieren nicht die Ansichten des US-Department of Veterans Affairs oder Regierung der Vereinigten Staaten. Die Autoren möchte Dr. Hiroyuki Arakawa in der Home-Nagetier Verhalten Kern für seine Führung im entwerfen und Testen von Nagetier Verhaltens Protokolle zu danken. Die Autoren möchten auch James Drake und Kevin Talbot vom Department of Mechanical Home- und Luft-und Raumfahrttechnik Danke für ihre Hilfe bei der Entwicklung und Herstellung von Nagetier Leiter Test.

Alle Verfahren und Praktiken der Pflege der Tiere wurden genehmigt und in Übereinstimmung mit der Louis Stokes Cleveland Abteilung der Veteranen Angelegenheiten Medical Center institutionelle Tier Pflege und Nutzung Ausschüsse durchgeführt.
Hinweis: Um die Forscher auf die Entscheidung über die Verwendung eines Stich-Verletzungen-Modells als Steuerelement zu erziehen, empfiehlt es sich, die Arbeit von Potter Et Al. überprüfen 21.
<p class="jove_title"...

Die hier beschriebene Protokoll wurde zur fein- und Grobmotorik motorischen Defizit in einem Modell der Nagetier-Hirn-Trauma effektiv und reproduzierbar zu messen. Darüber hinaus ermöglicht es die Korrelation von feinen motorischen Verhalten zur histologischen Ergebnisse nach einer Mikroelektrode Implantation im motorischen Kortex. Die Methoden sind einfach zu folgen, kostengünstig einzurichten und können geändert werden, um individuelle Bedürfnisse des Forschers. Darüber hinaus verursacht das Verhalten testen gro...

Intracortical Mikroelektroden dienten ursprünglich ordnen Sie die Schaltkreise des Gehirns, und entwickelten sich zu einem wertvollen Werkzeug ermöglicht die Erkennung von motor Absichten derer funktionellen Ausgänge1produzieren. Erkannten funktionale Ausgänge können Personen leiden Verletzungen des Rückenmarks, Zerebralparese, Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) oder andere Bewegung einschränkenden Bedingungen zur Kontrolle von einem Computer Cursor2,3 oder Roboter anbieten. Arm4,5,6, oder Funktion auf ihre eigenen behinderten Extremität7wiederherstellen. Daher hat eine vielversprechende und schnell wachsenden Feld8intracortical Mikroelektrode Technologie entwickelt.
Aufgrund der Erfolge im Bereich gesehen sind klinische Studien im Gange, zu verbessern und besser zu verstehen, die Möglichkeiten des BMI Technologie5,9,10. Erkennen das volle Potenzial der Kommunikation mit den Neuronen im Gehirn, sind die Reha-Anwendungen als grenzenlose8wahrgenommen. Zwar gibt es viel Optimismus für die Zukunft der intracortical Mikroelektrode Technologie, ist es auch bekannt, dass Mikroelektroden schließlich11, möglicherweise durch eine akute schwere Reaktion nach der Implantation nicht. Die Implantation von Fremdmaterial im Gehirn führt unmittelbare Schädigung des umliegenden Gewebes und führt zu weiteren Schäden, die durch die schwere Reaktion, die variiert je nach Eigenschaften des Implantats12. Darüber hinaus kann ein Implantat im Gehirn verursachen einen Microlesion-Effekt: ein Rückgang der Glukose-Stoffwechsel vermutlich durch akute Ödeme und Blutungen durch das Gerät einstecken13verursacht werden. Darüber hinaus sind die Signalqualität und die Länge der Zeit, die nützliche Signale aufgezeichnet werden können inkonsistente, unabhängig von der Tier-Modell11,14,15,16. Mehrere Studien belegen den Zusammenhang zwischen Neuroinflammation und Mikroelektrode Leistung17,18,19. Daher ist der Konsens der Gemeinschaft, dass die entzündliche Reaktion des neuronalen Gewebes, die die Mikroelektroden umgibt zumindest teilweise, Elektrode Zuverlässigkeit Kompromisse.
Viele Studien haben untersucht lokale Entzündung11,20,21,22 oder erforscht Methoden zur Schadensbegrenzung im Gehirn verursacht durch Einfügung11,23, 24,25, mit dem Ziel der Verbesserung der Aufnahme über Zeit14,26. Darüber hinaus haben wir vor kurzem gezeigt, dass eine iatrogene Schädigung durch eine Mikroelektrode Einfügung im motorischen Kortex von Ratten führt zu einer sofortigen und dauerhaften feinen motorischen Defizit27. Daher der hier vorgestellten Protokolle soll Forschern eine quantitative Methode zur Bewertung möglich motorische Defizite durch Hirn-Trauma nach der Implantation und anhaltende Präsenz intracortical Geräte geben (Mikroelektroden in der im Falle dieser Handschrift). Die hier beschriebene Verhalten-Tests wurden entwickelt, um sowohl grob- und motorischen Beeinträchtigungen herauskitzeln und können in vielen Modellen der Hirnverletzung verwendet werden. Diese Methoden sind einfach, reproduzierbar und können leicht in einem Nagetier Modell umgesetzt werden. Des weiteren können hier vorgestellten Methoden für eine Korrelation von motorischen Verhalten zu histologischen Ergebnisse, ein Vorteil, den bis vor kurzem die Autoren nicht gesehen haben im BMI-Bereich veröffentlicht. Endlich, wie diese Methoden entwickelt wurden, um feine Motorik28, die Grobmotorik29und Stress und Angst Verhalten29,30, Testen der hier vorgestellten Methoden können auch umgesetzt werden in ein Modellauswahl Kopfverletzung wo wollen die Forscher (oder in) herrschen motorischen Defizite.

<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

Medizinprodukte, die in das Gehirn implantiert halten enormes Potenzial. Als Teil eines Systems von Gehirn-Maschine-Schnittstelle (BMI) zeigen intracortical Mikroelektroden Aktionspotentiale von einzelnen oder kleinen Gruppen von Neuronen aufnehmen. Diese aufgezeichneten Signale sind erfolgreich benutzt worden, Patienten mit zulassen oder Computer, Roboter-Gliedmaßen und ihre eigenen Gliedmaßen zu kontrollieren. Jedoch haben frühere Tierstudien gezeigt, dass eine Mikroelektrode Implantation im Gehirn nicht nur das umliegende Gewebe schädigt, sondern auch funktionelle Defizite führen kann. Hier diskutieren wir eine Reihe von Verhaltensstörungen Tests, mögliche motorische Beeinträchtigungen nach der Implantation von intracortical Mikroelektroden in den motorischen Kortex einer Ratte zu quantifizieren. Die Methoden für die Freiland-Raster, Leiter Kreuzung und Griff Stärke testen liefern wertvolle Informationen über die möglichen Komplikationen infolge einer Mikroelektrode Implantation. Die Ergebnisse des Verhaltens Tests korrelieren mit Endpunkt Histologie, Bereitstellung zusätzlicher Informationen über die pathologische Ergebnisse und Wirkungen dieses Verfahrens auf das angrenzende Gewebe.

Mithilfe der hier vorgestellten Methoden, ist eine Mikroelektrode Implantation Operation im motorischen Kortex abgeschlossene folgenden festgelegten Verfahren39,40,41,42, gefolgt von Freiland Raster testen zur Beurteilung der Grobmotorik und Leiter und Griff funktionieren Stärke testen, um die Feinmotorik zu beurteilen27. Motorische Funk...

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

Wir haben gezeigt, dass eine Mikroelektrode Implantation im motorischen Kortex von Ratten sofortige und dauerhafte motorische Defizite verursacht. Die Methoden vorgeschlagen hierin Umriss einer Mikroelektrode Implantation Operation und drei Nagetier Verhaltens Aufgaben, mögliche Änderungen in die feine oder grobe Motorik durch Implantation verursacht Schäden an den motorischen Kortex aufzuklären.

Nagetier Verhaltens Tests, um funktionelle Defizite verursacht durch Mikroelektrode Implantation im motorischen Kortex Ratte bewerten

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 Collagen I Assay: A Temperguss Platform to Cell Verhalten in 3-Dimensional Kontext beurteilen

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

Forschung

Biotechnik

An Improved Mechanical Testing Method to Assess Bone-implant Anchorage

Eine verbesserte mechanische Testverfahren zu Knochen-Implantat-Anchorage bewerten

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

Quantifizierung der globalen diastolischen Funktion durch kinematische Modellierung basierende Analyse der transmitralen Fluss über die diastolische Füllung Parametrisierte Formalismus

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.

Herstellung und Implantation von Miniatur-Zweielement Dehnungsmessstreifen für Mess<em&gt; In Vivo</em&gt; Magen-Darm-Kontraktionen in Nagetiere.

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

Anwendungen<em&gt; In Vivo</em&gt; Funktionstest der Ratte Vorderer Schienbeingewebe Skeletal Muscle Repair Engineered für die Bewertung

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

Eine effiziente und reproduzierbare Protokoll für Ablenkung Osteogenesis in einem Rattenmodell führt zu einer funktionalen regenerierten Femur

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

Nachweis von Endotoxin im Nano-Rezepturen mit Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

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

In-vitro-Kultivierung von Technologie, um den menschlichen Darm Microbiota studieren fortgeschrittene Anwendung

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

Quantifizierung der Injekbarkeit durch mechanische Prüfung

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

Rückstandsspezifischer Austausch von Prolin durch Prolinanaloga in fluoreszierenden Proteinen: Wie die "molekulare Chirurgie" des Rückgrats die Faltung und Stabilität beeinflusst

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