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

Denne studien ble støttet delvis av Merit gjennomgang Award #B1495-R (Capadona) og Presidential tidlig karriere Award for forsker og ingeniører (PECASE, Capadona) fra USA (US) Institutt for Veteraner saker rehabilitering forskning og Webområdeutvikling tjeneste. I tillegg, var dette arbeidet støttes delvis av Office for Assistant Secretary of Defense for helse saker gjennom Peer vurdert medisinsk forskningsprogrammet under prisen nr. W81XWH-15-1-0608. Innholdet representerer ikke synspunktene til det amerikanske Department of Veterans Affairs eller myndighetene i USA. Forfatterne vil gjerne takke Dr. Hiroyuki Arakawa i CWRU gnager atferd kjernen for hans veiledning i å utforme og teste gnager atferdsmessige protokoller. Forfatterne vil også gjerne takke James Drake og Kevin Talbot fra CWRU avdeling av mekanisk og luftfartsteknologi for deres hjelp i design og produksjon gnager stigen testen.

Alle prosedyrer og dyr omsorg praksis ble godkjent av og utført i henhold til Louis Stokes Cleveland Institutt for Veteraner saker Center institusjonelle dyr helsetjenester og bruk komiteer.
Merk: For å utdanne forskere på avgjørelsen om bruk av stikk skade modell som en kontroll, er det anbefalt å vurdere arbeidet gjort av Potter et al. 21.
1. microelectrode implantasjon kirurgisk prosedyre
<ol><li>
Pre kirurgisk dyr ...

Protokollen skissert her har brukt effektivt og reproduserbar måle både fin og grov motoriske underskudd i en modell av gnager hjerneskade. I tillegg gir det korrelasjon av fine motor virkemåten til histologiske utfall etter en microelectrode implantasjon i motorisk cortex. Metodene er enkle å følge, rimelig å sette opp, og kan endres for å passe forskerens individuelle behov. Videre medfører atferd testing ikke mye stress eller smerte til dyrene; Snarere, forskerne mener dyrene vokste til trening og belønninger...

Intracortical microelectrodes ble opprinnelig brukt til å tilordne krets av hjernen, og har utviklet seg til et verdifullt verktøy for å aktivere gjenkjenning av motor intensjoner som kan brukes til å produsere funksjonelle utganger1. Oppdaget funksjonelle utganger kan tilby personer som lider av ryggmargsskade, cerebral parese, amyotrofisk lateral sklerose (ALS) eller andre bevegelse-begrensende forhold kontrollen en datamaskin markøren2,3 eller robot arm4,5,6, eller gjenopprette funksjonen til sin egen deaktivert lem7. Derfor har intracortical microelectrode teknologi framstått som en lovende og raskt voksende felt8.
På grunn av at sett i feltet, er kliniske studier underveis for å forbedre og forstå mulighetene av BMI teknologi5,9,10. Ved å realisere det fulle potensialet i kommunikasjon med nerveceller i hjernen, oppfattes rehabilitering programmene som ubegrenset8. Selv om det er stor optimisme for fremtiden for intracortical microelectrode teknologi, er det også kjent at microelectrodes slutt mislykkes11, muligens på grunn av en akutt neuroinflammatory reaksjon etter implantasjon. Implantering av en utenlandsk materiale i hjernen fører til umiddelbar skade til omkringliggende vev og fører til ytterligere skade forårsaket av neuroinflammatory svaret som varierer avhengig av egenskapene til implantatet12. I tillegg et implantat i hjernen kan forårsake microlesion: en reduksjon i glukose metabolisme antatt å være forårsaket av akutt ødem og blødning på grunn av den enhet innsetting13. Videre er signalkvaliteten og tiden som nyttig signaler inkonsekvent, uansett dyremodell11,14,15,16. Flere studier har vist forbindelsen mellom neuroinflammation og microelectrode ytelse17,18,19. Konsensus av samfunnet er derfor at betennelsesreaksjon i nevrale vevet som omgir microelectrodes, minst delvis kompromisser elektrode pålitelighet.
Mange studier har undersøkt lokal betennelse11,20,21,22 eller utforsket metoder for å redusere skade på hjernen skyldes innsetting11,23, 24,25, med et mål om å forbedre innspillingen ytelsen over tid14,26. I tillegg har vi nylig vist at iatrogenic skade forårsaket av en microelectrode innsetting i motorisk cortex rotter forårsaker en umiddelbar og varig fine motor underskudd27. Derfor formålet med protokollene som presenteres her er å gi forskerne en kvantitativ metode for å vurdere mulig motor underskudd som følge av hjernen traumer etter implantasjon og vedvarende tilstedeværelse av intracortical enheter (microelectrodes i den tilfelle av dette manuskriptet). Virkemåten testene beskrevet her ble utformet å tease ut både brutto- og motorikk impairments, og kan brukes i mange modeller av hjerneskade. Disse metodene er enkel, reproduserbare, og kan enkelt implementeres i en gnager modell. Videre gi metodene presenteres her en sammenheng motor atferd til histologiske utfall, en fordel som inntil nylig forfatterne ikke har sett publisert i feltet BMI. Til slutt, som disse metodene ble utviklet for å teste fin funksjon28, grov motoriske funksjoner29og stress og angst atferd29,30, metodene presenteres her kan også implementeres i en rekke hodeskade modeller der forskerne ønsker å styre ut (eller inn) alle motorikk underskudd.

<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

Medisinsk implantert i hjernen holder enormt potensial. Som en del av en hjerne maskin grensesnitt (BMI) demonstrere intracortical microelectrodes evnen å fortegnelse handling potensialer fra individuelle eller små grupper av nerveceller. Slike innspilte signaler har vært brukt tillate pasienter å grensesnitt med eller kontrollere datamaskiner, robot lemmer og egne lemmer. Men har tidligere dyrestudier vist at en microelectrode implantasjon i hjernen ikke bare skader de omkringliggende vev, men kan også resultere i funksjonelle underskudd. Her diskuterer vi en rekke atferdsmessige tester å kvantifisere potensielle motor impairments etter implantering av intracortical microelectrodes i motorisk cortex av rotte. Metodene for åpne feltrutenettet, stigen krysset og grep styrke testing gi verdifull informasjon om mulige komplikasjoner som følge av en microelectrode implantasjon. Resultatene av atferdsmessige testing er korrelert med sluttpunktet histology, gir ytterligere informasjon om patologisk resultatene og virkningene av denne prosedyren på tilstøtende vev.

Ved hjelp av metodene som presenteres her, er en microelectrode implantasjon kirurgi i motorisk cortex fullført følgende etablerte prosedyrer39,40,41,42, etterfulgt av åpen rutenettet testing for å vurdere grov motoriske funksjoner og stige og grep fungerer styrke testing for å vurdere fine motoren27. Funksjonstesting var fullført 2...

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

Vi har vist at en microelectrode implantasjon i motorisk cortex rotter fører til umiddelbar og varig motor underskudd. Metoder foreslått her disposisjon en microelectrode implantasjon kirurgi og tre gnager atferdsmessige oppgaver å belyse mulige endringer i den fin eller grov motoriske funksjonen på grunn av implantasjon forårsaket skade motorisk cortex.

Gnager opptreden for å vurdere funksjonelle underskudd skyldes Microelectrode implantasjon i rotte motorisk Cortex

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

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

En forbedret mekanisk testing metode for å vurdere Bone-implantat 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

Kvantifisering av Global diastolisk funksjon av Kinetisk modellering basert analyse av transmitral Flow via Parametrized diastolisk Fylling 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.

Fabrikasjon og Implantasjon av miniatyr Dual-element strekklapper for måling<em&gt; In Vivo</em&gt; Gastrointestinal Sammentrekninger i gnagere.

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

anvendelser av<em&gt; I Vivo</em&gt; Functional Testing av Rat tibialis anterior for Vurderer Tissue Konstruert Skeletal Muscle Reparasjon

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

En effektiv og reproduserbar protokoll for distraksjon Osteogenesis i en rotte modell fører til en funksjonell Spartments 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

Deteksjon av Endotoxin i Nano-formuleringer bruker Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) analyser

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

Bruke avansert In Vitro dyrking teknologi for å studere menneskelige tarmen bakterieflora

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

Kvantifiseringen av injiserbarhet ved mekanisk testing

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

Rester-spesifikk utveksling av proline av proline analoger i fluorescerende proteiner: Hvordan "molekylær kirurgi" av ryggraden påvirker folding og stabilitet

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