Name: an implantable system for chronic in vivo electromyography
Uploaded: 2020-04-21T13:00:00
Duration: 9 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Implantable System For Chronic In Vivo Electromyography at JoVE.com

يشكر المؤلفون الدكتورة هونغمي وو على مساهمتها في رعاية الحيوانات وجمع البيانات طوال فترة الدراسة. نشكر إيمي نونالي، جيمي ادكوك، ويليامز على مساعدتهم في العمليات الجراحية العقيمة. كانت خبرة وتفاني موظفي مرفق رعاية الحيوانات بجامعة فاندربيلت لا تقدر بثمن. تم دعم هذا البحث من قبل المعاهد القومية للصحة منح U01DC016033.

<ol>
	<li>Electromyography. Wikipedia, The Free Encyclopedia Available from: <a target="_blank" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Electromyography">https://en.wikipedia.org/wiki/Electromyography</a> (2019)</li><li>Zealear, D. L., 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=Stimulation+of+denervated+muscle+promotes+selective+reinnervation,+prevents+synkinesis,+and+restores+function.">Stimulation of denervated muscle promotes selective reinnervation, prevents synkinesis, and restores function.</a> The Laryngoscope. 124 (5), 180-187 (2014).</li><li>Gawe&#322;, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodiagnostics:+MUNE+and+MUNIX+as+methods+of+estimating+the+number+of+motor+units+-+biomarkers+in+lower+motor+neurone+disease.">Electrodiagnostics: MUNE and MUNIX as methods of estimating the number of motor units - biomarkers in lower motor neurone disease.</a> Neurologia i neurochirurgia polska. 53 (4), 251-257 (2019).</li><li>Foerster, G., Mueller, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laryngeal+EMG:+Preferential+damage+of+the+posterior+cricoarytenoid+muscle+branches+especially+in+iatrogenic+recurrent+laryngeal+nerve+lesions.">Laryngeal EMG: Preferential damage of the posterior cricoarytenoid muscle branches especially in iatrogenic recurrent laryngeal nerve lesions.</a> Laryngoscope. 128 (5), 1152-1156 (2018).</li><li>Lin, R. J., Smith, L. J., Munin, M. C., Sridharan, S., Rosen, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innervation+status+in+chronic+vocal+fold+paralysis+and+implications+for+laryngeal+reinnervation.">Innervation status in chronic vocal fold paralysis and implications for laryngeal reinnervation.</a> Laryngoscope. 128 (7), 1628-1633 (2018).</li><li>Koh, T. J., Leonard, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+implantable+electrical+interface+for+in+vivo+studies+of+the+neuromuscular+system.">An implantable electrical interface for in vivo studies of the neuromuscular system.</a> Journal of Neuroscience Methods. 70 (1), 27-32 (1996).</li><li>Grimonprez, A., 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=A+Preclinical+Study+of+Laryngeal+Motor-Evoked+Potentials+as+a+Marker+Vagus+Nerve+Activation.">A Preclinical Study of Laryngeal Motor-Evoked Potentials as a Marker Vagus Nerve Activation.</a> International Journal of Neural Systems. 25 (8), 1550034 (2015).</li><li>Haidar, Y. M., 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=Selective+recurrent+laryngeal+nerve+stimulation+using+a+penetrating+electrode+array+in+the+feline+model.">Selective recurrent laryngeal nerve stimulation using a penetrating electrode array in the feline model.</a> The Laryngoscope. 128 (7), 1606-1614 (2018).</li><li>Kneisz, L., Unger, E., Lanm&#252;ller, H., Mayr, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vitro+Testing+of+an+Implantable+Wireless+Telemetry+System+for+Long-Term+Electromyography+Recordings+in+Large+Animals.">In Vitro Testing of an Implantable Wireless Telemetry System for Long-Term Electromyography Recordings in Large Animals.</a> Artificial Organs. 39 (10), 897-902 (2015).</li><li>Inzelberg, L., Rand, D., Steinberg, S., David-Pur, M., Hanein, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Wearable+High-Resolution+Facial+Electromyography+for+Long+Term+Recordings+in+Freely+Behaving+Humans.">A Wearable High-Resolution Facial Electromyography for Long Term Recordings in Freely Behaving Humans.</a> Scientific Reports. 8 (1), (2018).</li><li>Horn, K. M., Pong, M., Batni, S. R., Levy, S. M., Gibson, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+specialization+within+the+cat+red+nucleus.">Functional specialization within the cat red nucleus.</a> Journal of Neurophysiology. 87 (1), 469-477 (2002).</li><li>Larson, C. R., Kistler, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+of+periaqueductal+gray+neurons+to+vocalization+and+laryngeal+EMG+in+the+behaving+monkey.">The relationship of periaqueductal gray neurons to vocalization and laryngeal EMG in the behaving monkey.</a> Experimental Brain Research. 63 (3), 596-606 (1986).</li><li>Zealear, D., Larson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Microelectrode+Study+of+Laryngeal+Motoneurons+in+the+Nucleus+Ambiguus+of+the+Awake+Vocalizing+Monkey.">A Microelectrode Study of Laryngeal Motoneurons in the Nucleus Ambiguus of the Awake Vocalizing Monkey.</a> Vocal Fold Physiology Volume. 2, 229-238 (1988).</li><li>Zealear, D. L., Billante, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiology+of+vocal+fold+paralysis.">Neurophysiology of vocal fold paralysis.</a> Otolaryngologic Clinics of North America. 37 (1), 1-23 (2004).</li><li>Zealear, D. L., 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=Electrical+Stimulation+of+a+Denervated+Muscle+Promotes+Selective+Reinnervation+by+Native+Over+Foreign+Motoneurons.">Electrical Stimulation of a Denervated Muscle Promotes Selective Reinnervation by Native Over Foreign Motoneurons.</a> Journal of Neurophysiology. 87 (4), 2195-2199 (2002).</li><li>Insalaco, G., Kuna, S. T., Cibella, F., Villeponteaux, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thyroarytenoid+muscle+activity+during+hypoxia,+hypercapnia,+and+voluntary+hyperventilation+in+humans.">Thyroarytenoid muscle activity during hypoxia, hypercapnia, and voluntary hyperventilation in humans.</a> Journal of Applied Physiology. 69 (1), 268-273 (1990).</li><li>Ludlow, C. L., Van Pelt, F., Koda, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+Late+Responses+to+Superior+Laryngeal+Nerve+Stimulation+in+Humans.">Characteristics of Late Responses to Superior Laryngeal Nerve Stimulation in Humans.</a> Annals of Otology, Rhinology &amp; Laryngology. 101 (2), 127-134 (1992).</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=Comparison+of+Ventilation+and+Voice+Outcomes+between+Unilateral+Laryngeal+Pacing+and+Unilateral+Cordotomy+for+the+Treatment+of+Bilateral+Vocal+Fold+Paralysis.">Comparison of Ventilation and Voice Outcomes between Unilateral Laryngeal Pacing and Unilateral Cordotomy for the Treatment of Bilateral Vocal Fold Paralysis.</a> ORL. 75 (2), 68-73 (2013).</li><li>Mueller, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laryngeal+pacing+for+bilateral+vocal+fold+immobility.">Laryngeal pacing for bilateral vocal fold immobility.</a> Current Opinion in Otolaryngology &amp; Head and Neck Surgery. 19 (6), 439-443 (2011).</li><li>Crumley, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laryngeal+Synkinesis+Revisited.">Laryngeal Synkinesis Revisited.</a> Annals of Otology, Rhinology &amp; Laryngology. 109 (4), 365-371 (2000).</li><li>Hydman, J., Mattsson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collateral+reinnervation+by+the+superior+laryngeal+nerve+after+recurrent+laryngeal+nerve+injury.">Collateral reinnervation by the superior laryngeal nerve after recurrent laryngeal nerve injury.</a> Muscle &amp; Nerve. 38 (4), 1280-1289 (2008).</li><li>Marie, J. P., Navarre, I., Lerosey, Y., Magnier, P., Dehesdin, D., Andrieu Guitrancourt, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bilateral+laryngeal+movement+disorder+and+synkinesia:+value+of+botulism+toxin.+Apropos+of+a+case.">Bilateral laryngeal movement disorder and synkinesia: value of botulism toxin. Apropos of a case.</a> Rev Laryngol Otol Rhinol (Bord). 119 (4), 261-264 (1998).</li><li>Zealear, D. L., Billante, C. R., Sant&#8217;anna, G. D., Courey, M. S., Netterville, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrically+stimulated+glottal+opening+combined+with+adductor+muscle+botox+blockade+restores+both+ventilation+and+voice+in+a+patient+with+bilateral+laryngeal+paralysis.">Electrically stimulated glottal opening combined with adductor muscle botox blockade restores both ventilation and voice in a patient with bilateral laryngeal paralysis.</a> Annals of Otology, Rhinology and Laryngology. 111 (6), 500-506 (2002).</li><li>Zealear, D. L., 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=Reanimation+of+the+paralyzed+human+larynx+with+an+implantable+electrical+stimulation+device.">Reanimation of the paralyzed human larynx with an implantable electrical stimulation device.</a> Laryngoscope. 113 (7), 1149-1156 (2003).</li><li>Mueller, A. 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=Laryngeal+pacing+via+an+implantable+stimulator+for+the+rehabilitation+of+subjects+suffering+from+bilateral+vocal+fold+paralysis:+A+prospective+first-in-human+study.">Laryngeal pacing via an implantable stimulator for the rehabilitation of subjects suffering from bilateral vocal fold paralysis: A prospective first-in-human study.</a> Laryngoscope. 126 (8), 1810-1816 (2016).</li><li>Li, Y., Garrett, G., Zealear, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+Treatment+Options+for+Bilateral+Vocal+Fold+Paralysis:+A+State-of-the-Art+Review.">Current Treatment Options for Bilateral Vocal Fold Paralysis: A State-of-the-Art Review.</a> Clinical and Experimental Otorhinolaryngology. 10 (3), 203-212 (2017).</li><li>Li, Y., Huang, S., Zealear, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+implantable+system+for+In+Vivo+chronic+electromyographic+study+in+the+larynx.">An implantable system for In Vivo chronic electromyographic study in the larynx.</a> Muscle &amp; Nerve. 55 (5), 706-714 (2017).</li><li>Connor, N. P., 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=Tongue+muscle+plasticity+following+hypoglossal+nerve+stimulation+in+aged+rats.">Tongue muscle plasticity following hypoglossal nerve stimulation in aged rats.</a> Muscle &amp; Nerve. 47 (2), 230-240 (2013).</li></ol>

الدكتور ديفيد زيلير هو تسويق هذه القابلة للزرع، وتحفيز العصب-EMG التكنولوجيا لمجموعة متنوعة من النظم العصبية والنماذج الحيوانية.

تصف هذه الورقة الخطوات المطلوبة في تصنيع نظام جديد واقتصادي وقابل للزرع لتحفيز الأعصاب الحنجرة وتسجيل استجابات EMG من عضلات الحنجرة على المدى الطويل. البروتوكول غير معقد ويمكن أن تنتج زرع المدمجة بما يكفي لاستخدامها في الحيوان صغيرة مثل الفئران. وهناك عدة خطوات حاسمة ينبغي التشديد عليها. أولاً، يجب لف أسلاك الرصاص بعناية واتساق لمنع إزالة العزل أو الخلل أو الكسر من الرصاص. إذا لم يكن هناك جهاز لف، يمكن الحصول على العملاء المتوقعين الملفوفين الجاهزة تجاريًا. ثانيا، استراتيجية إدخال أسلاك الرصاص في أنبوب سيليكون لتشكيل "V" التي تمتد العصب أمر بالغ الأهمية لتعزيز التسليم الحالي من خلال العصب داخل الكفة. إذا تم وضع كلا من يؤدي على نفس الجانب من الأنبوب، يمكن أن يحدث صيد التيار بين الأقطاب الكهربائية. من المهم أيضا أن يتم وضع يؤدي ضد الجدار الداخلي أنبوب لتجنب إمكانية إصابة شريحة للعصب.
ثالثاً، أثناء جراحة الزرع، يجب تشريح الأعصاب الحنجرة بعناية لمنع الضرر. في المرحلة اللاحقة من الزرع ، عند إدخال دبابيس في الوعاء ، يجب تطبيق القوة على الدبوس في محاذاة إلى ثقبه لمنع الانحناء المفاجئ لرأس الدبوس. في وقت لاحق ، يجب توزيع الأسمنت العظمي بدقة على قاع الوعاء للعزل الكامل ومنع التحدث المتبادل بين القنوات. وأخيرا، الوقاية من العدوى أمر بالغ الأهمية لضمان سلامة نظام زرع مع مرور الوقت. ويمكن تحقيق ذلك من خلال مزيج من عدة مناورات: إضافة تنورة إلى وعاء، وإدارة المضادات الحيوية، والتنظيف اليومي للجرح ووعاء مع حل مطهر متوافق مع الأنسجة، ووضع دبابيس الذكور وهمية في دبابيس الإناث من وعاء للحفاظ على نظافة الحطام بين الدورات.
وقد ثبت البروتوكول ناجحة في هذا النموذج الكلب الحنجرة. ومع ذلك، يمكن النظر في بعض التعديلات أو الاستراتيجيات البديلة لتطبيقات أخرى. على سبيل المثال، يتم تثبيت نصائح الاستشعار المعزولة من أقطاب PCA و TA-LCA EMG في العضلات عن طريق وسيلة خارجية إما الكسب غير المشروع البوليستر أو القطب DBS. في تطبيق لا تحتاج فيه إلى تثبيت خارجي أو يتم تنفيذه ، يمكن أن يكون بارب القطب وحده بمثابة المرساة. في مثل هذه الحالة، Teflon المغلفة، الفولاذ المقاوم للصدأ، قد يكون من الأفضل سلك monofilament السلك متعدد الخيوط في ضوء قوتها الشد أكبر، وتوفير بارب التي هي أكثر استقرارا في الأنسجة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن أسلاك متعددة الخيوط قد تكون أقل عرضة للكسر. وتتمثل إحدى الاستراتيجيات البديلة لتصنيع وعاء الجلد وتجميعه في الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام البوليمرات المتوافقة بيولوجياً (على سبيل المثال، MED610 من قبل ستراتاسيس). وهذا قد يبسط عملية التصنيع.
بعد جراحة الزرع واستعادة الحيوان ، يتم إجراء جلسات فسيولوجية مع RLNs لا تزال سليمة للحصول على بيانات خط الأساس. خلال جلسة, قد يحدث عدم وجود إشارات EMG من عضلة الحنجرة بعد تحفيز RLN. من أجل استكشاف السبب(الجدول 1)، يجب أولاً تحديد ما إذا كانت حركة الطي الصوتية موجودة أم لا. إذا كان موجودا، وهذا يعني أن يتم تنشيط العصب بشكل فعال من قبل الكفة، ولكن هناك مشكلة مع الرصاص EMG. في هذه الحالة، يجب على المستخدمين إلقاء نظرة إضافية على القطعة الأثرية التحفيزEMG. إذا كانت القطعة الأثرية EMG غائبة، فمن المحتمل أن يكون هناك انقطاع في إدخال EMG إلى preamplifier. سوف تكون الضوضاء دورة ستين أيضا موجودة وكبيرة في السعة. إذا كانت القطعة الأثرية كبيرة، قد يكون الصيد من دبوس التحفيز إلى دبوس التسجيل مسؤولاً عن تشبع المضخم اتّصال القناة وطمس استجابة EMG. إذا كانت القطعة الأثرية طبيعية ، فمن المرجح أن يؤدي EMG قد خلع من العضلات ولا يمكنه الكشف عن نشاطها. من ناحية أخرى ، إذا كانت حركة الطي الصوتية غائبة ، فلا يتم تنشيط العصب. إذا كانت القطعة الأثرية غائبة، فقد يكون هناك انقطاع في دائرة التحفيز، مما يمنع تنشيط الأعصاب. إذا بدت القطعة الأثرية طبيعية، فقد يكون العصب قد أصيب أثناء جراحة الزرع أو قد تكون الكفة قد هاجرت من العصب. يمكن تطبيق استراتيجية مماثلة لاستكشاف سبب غياب إشارات EMG أثناء تحفيز SLN.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>العصب المحفز</td>
			<td>العضلات المستهدفة (العضلات)</td>
			<td>Ipsilateral حركة أضعاف الصوتية</td>
			<td>التحف التحفيز</td>
			<td>اسباب</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="5">RLN</td>
			<td rowspan="5">PCA و /أو TA-LCA</td>
			<td rowspan="3">نعم</td>
			<td>غائبة (60 دورة الضوضاء الحالية)</td>
			<td>الانقطاع في إدخال EMG إلى preamplifier (على سبيل المثال الرصاص والدبوس والكبل)؛</td>
		</tr>
<tr>
<td>كبيره</td>
			<td>عبر الحديث بين stim ودبابيس التسجيل في وعاء</td>
		</tr>
<tr>
<td>العاديه</td>
			<td>خلع قطب EMG</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">لا</td>
			<td>غائبه</td>
			<td>انقطاع في دائرة التحفيز</td>
		</tr>
<tr>
<td>العاديه</td>
			<td>1- إصابة RLN؛ 2. خلع الكفة</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="5">SLN</td>
			<td rowspan="5">TA-LCA</td>
			<td rowspan="3">نعم</td>
			<td>غائبة (60 دورة الضوضاء الحالية)</td>
			<td>الانقطاع في إدخال EMG إلى preamplifier (على سبيل المثال الرصاص والدبوس والكبل)؛</td>
		</tr>
<tr>
<td>كبيره</td>
			<td>عبر الحديث بين stim ودبابيس التسجيل في وعاء</td>
		</tr>
<tr>
<td>العاديه</td>
			<td>خلع قطب EMG</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">لا</td>
			<td>غائبه</td>
			<td>انقطاع في دائرة التحفيز</td>
		</tr>
<tr>
<td>العاديه</td>
			<td>1 - إصابة جبهة فارابوندو مارتي للتحرير الوطني أو RLN؛ 2. خلع الكفة</td>
		</tr>
</tbody></table>الجدول 1: دليل استكشاف الأخطاء وإصلاحها.
وتجدر الإشارة إلى أن هناك قيدين طفيفين في التطبيق الحالي لهذه التكنولوجيا. أولاً، حدث الانحناء المفاجئ للدبوس الأنثوي أثناء الإدخال في الوعاء في عدة حالات. لحسن الحظ ، يمكن تقويم الدبابيس وإدراجها في ثقوبها بنجاح. إذا كان تلف الدبوس لا يمكن إصلاحه، يجب استبدال العميل المتوقع ومكونه بأكمله. لذلك، يجب أن تكون مكونات النسخ الاحتياطي متوفرة بسهولة قبل الجراحة. ثانياً، الوقت اللازم لإكمال الزرع الجراحي طويل (~10 ساعة). تعكس المدة الطويلة جزئيًا العدد الكبير من مكونات التحفيز وإعادة الترميز المطلوبة لهذه الدراسة: أربعة أعصاب، وأربع عضلات، ووعاء، وIPG. إذا كانت هناك حاجة إلى مكونات أقل باستخدام هذه التكنولوجيا ، يجب تقليل وقت الزرع بشكل كبير (على سبيل المثال ، نموذج لسان الفئران28).
يقدم هذا النهج التكنولوجي العديد من الميزات التي لها ميزة على الأساليب الحالية. لف أسلاك الرصاص هو السمة الأكثر رواية وأهمية من هذا النظام. لا تتوفر الخيوط الملوّفة بشكل شائع للتجارب الحيوانية غير التجارية على الرغم من الفوائد العديدة التي تقدمها. يمكن توسيع الرصاص ملفوف إلى الطول المطلوب أثناء الزرع. علاوة على ذلك ، ستمتد في الحيوان المستيقظ والمتحرك لمنع خلع طرف القطب أو كسر الأسلاك بعد الزرع. تضمن هذه الميزة طول عمر الغرسة وتحفيز الأعصاب المستقر وتسجيل العضلات على المدى الطويل. وعلاوة على ذلك، إضافة تنورة متوافقة مع الأنسجة حول وعاء يمنع التعرض للجرح لهذا الجسم الغريب ويعزز التليف الطبيعي والتئام الجروح في حالة عدم وجود عدوى. الدراسات السابقة دون هذه التنورة أسفرت عن العدوى المبكرة والإنهاء المبكر للتجربة. وأخيرا، هذا النظام زرع هو المدمجة ومتعددة القنوات، مما يسمح باكتساب فعال للبيانات من العديد من الهياكل العصبية والعضلية في النماذج الحيوانية من مختلف الحجم.
وقد تم تكييف هذا النهج التقني وترجمته بنجاح إلى نموذج الفئران. تم تصميم هذه الدراسة للتحقيق في تأثير التكييف الكهربائي في منع ضمور عضلة اللسان والخلل الوظيفي في الفئران الشيخوخة. تم زرع الأعصاب hypoglossal مع أقطاب الكفة لتكييف واللسان زرع مع أقطاب تسجيل EMG28. ويمكن أيضا استخدام هذه التكنولوجيا في تطبيقات بحثية أخرى. كامتداد للبروتوكول الحالي في الحنجرة الكلاب، ويجري حاليا دراسة آثار التكييف الكهربائي على تعزيز إعادة الانتقائية في عضلات الوجه أرنب. قد توفر هذه الدراسة أساسًا للوقاية من التهاب الوجه في المرضى الذين يعانون من شلل بيل ، وهي حالة طبية شائعة ومنهكة. الاستخدام النهائي المحتمل لهذه التكنولوجيا هو تحفيز وتسجيل من الحيوانات مستيقظا، تتحرك بحرية. في الوقت الحاضر، تم الحصول على هذه البيانات عن طريق كابل خارجي من الفئران مستيقظا، غير مقيد28. في المستقبل، يمكن أيضًا دمج هذا النظام الاقتصادي مع تقنية تحفيز التسجيل عن بعد (مثل القياس عن بعد) لتنشيط أو سبر الأنظمة العصبية العضلية لاسلكيًا.

تسجيل EMG هو تقنية مفيدة لقياس النشاط الكهربائي الذي تنتجه عضلة الهيكل العظمي عند تفعيلها عن طريق التحفيز الكهربائي لأعصابها أو إطلاق تلقائي لوحداتها الحركية. يمكن استخدام مراقبة إشارات EMG لتقييم انتقال العضلات العصبية والميكانيكا الحيوية العضلية1. تسجيل EMG يلعب أيضا دورا هاما في توصيف نوعية وحجم reinnervation العضلات بعد إصابة الأعصاب2,3,4,5. ومع ذلك، لا يمكن تحقيق العديد من تسجيلات EMG خلال فترة إعادة التداخلية بأكملها من خلال نهج الغازية. لذلك ، تم تصميم وتطوير الأجهزة القابلة للزرع للتحفيز والتسجيل المزمن المتكرر في الأنظمة العصبية العضلية6،7،8،9،10،11،12،13. الهدف من هذه الورقة هو وصف بروتوكول لتصنيع وزرع نظام مستقر للحصول على بيانات EMG الزمنية الموثوقة من الحنجرة.
يتم تطبيق هذا النظام هنا لدراسة reinnervation العضلات الحنجرة. يتم توفير لمحة موجزة عن الحنجرة للتوجيه(الشكل 1). التنسيق الدقيق بين المكونات الحسية والحركية ضروري للحركة العضلية المناسبة أثناء التنفس والتعبير وحماية مجرى الهواء. عضلة PCA ، الموجودة في الحنجرة الخلفية ، هي الخاطف الوحيد للطيالصوتي. يتم تنشيط هذه العضلات تلقائيا أثناء الإلهام لزيادة منطقة glottal للاستنشاق. مجمع TA-LCA هو الاختزال الرئيسي للطية الصوتية. تفعيل هذا المجمع العضلي جنبا إلى جنب مع adductor آخر (أي العضلات interarytenoid) medialize أضعاف للاهتزاز وإنتاج الصوت وإغلاق أضعاف لحماية مجرى الهواء أثناء البلع.
بالإضافة إلى ذلك, ألياف الخلايا العصبية الحركية الداخلية كل من الخاطف وعضلات adductor في RLN. يمكن تمييز الخاطفين وعضلات الاختزال استنادًا إلى تكوين وحدة المحرك14،15. زيادة المعروضات العضلات PCA اطلاق النار خلال ظروف hypercapnic و / أو نقص الأكسكة16 بسبب وجود وحدات السيارات الملهمة. في المقابل ، فإن وحدات المحركات المنعكسة للإغلاق الجلوتي (RGC) ، والتي تغلق glottis بشكل انعكاسي من خلال تنشيط المستقبلات الحسية داخل الغشاء المخاطي للحنجرة ، موجودة في مجمع العضلات TA-LCA. الفرع الداخلي للعصب الحنجرة متفوقة (SLN) يحمل الألياف afferent من المستقبلات الحسية في الحنجرة17. على الرغم من أن التعبير هو في المقام الأول وظيفة adductor ، وتشارك كل من الخاطفين ووحدات المحرك adductor في هذا السلوك الحنجرة المتطورة للغاية.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60345/60345fig1.jpg"> الشكل 1: تشريح الحنجرة. كما يتم عرض مكونات هذا النظام القابل للزرع. SLN = العصب الحنجرة متفوقة; RLN = العصب اللارينجال المتكرر; PCA = العضلات الكريكاريتينويد الخلفي; TA-LCA = thyroarytenoid-الجانبي مجمع العضلات الكريكاريتينويد; DBS = التحفيز العميق للدماغ. وقد تم استنساخ هذا الرقم بإذن من وايلي27. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60345/60345fig1large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
إصابة RLN يمكن أن يؤدي إلى شلل أضعاف الصوتية (VFP), الذي يعرض للخطر كل من خطف ووظائف adducting بسبب الرينج العضلي denervation14,18,19. في وقت لاحق، تجديد الألياف العصبية RLN وreinnervation من العضلات يحدث عادة. ومع ذلك، reinnervation هو عملية عشوائية ويؤدي إلى سوء توجيه، إعادة اتصال العضلات غير مناسب في معظم الحالات. ويشار إلى هذا باسم synkinesis، الذي التنشيط التلقائي للخاطفين ومضادات adductor هو خلل وتنتج حركة غير فعالة أو حتى متناقضة من طيات الصوتية14،19،20،21. مع synkinesis ، وظيفة حاسمة التي فقدت هو اختطاف أضعاف الصوتية ، مما أدى إلى عدم كفاية التهوية. على الرغم من أن هناك محاولات مستمرة لعلاج synkinesis الحنجرة إما 1) منع إغلاق الجلوتية مع البوتوك22،23 أو 2) تحفيز كهربائيا افتتاح الجلوتامع مع جهاز تنظيم ضربات القلب القابلة للزرع24،25، لا يوجد أي تدخل سريري أن يمنع بشكل موثوق synkinesis26. ومع ذلك، هناك أدلة على أن التكييف الكهربائي لعضلة PCA أثناء إعادة الارتحال عند تردد منخفض يعزز إعادة الاتصال العصبي ة والعضلية المناسبة ويقلل من حدوث synkinesis. وتجري حاليا دراسات لتوضيح الآليات الأساسية2.
تركز هذه الورقة على وصف نظام بسيط وغير مكلف للزرع لتحفيز العصب المزمن وتسجيل EMG. ويمكن استخدام هذا النظام للتحقيق في آثار التكييف الكهربائي التردد المنخفض للعضلة PCA على خصوصية reinnervation لاحقة. إشارات EMG التي حصل عليها هذا النظام يمكن أن تعكس نوعية وكمية من reinnervation العضلات الحنجرة مع مرور الوقت.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1269px;" width="1269">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:432px;">20 G x 1&#34; Gauge hypodermic needle</td>
			<td style="width:296px;">BD</td>
			<td style="width:175px;">305175</td>
			<td style="width:367px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">23 G x 1&#34; Gauge hypodermic needle</td>
			<td>BD</td>
			<td>305145</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">25 G x 1&#34; Gauge hypodermic needle</td>
			<td>BD</td>
			<td>305125</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3-0 absorbable sutures, COATED VICRYL</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>J219H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3-0 monofilament, nonabsorbable sutures, Prolene</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>8684G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4-0 monofilament, nonabsorbable sutures, Prolene</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>8871H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">6-0 monofilament, nonabsorbable taper needle suture, Prolene</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>8805</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">7-0 monofilament, nonabsorbable sutures, Prolene</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>M8735</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Adhesive silicone solvent-Hexamethydisiloxane 98%</td>
			<td>ACROS</td>
			<td>code 194790100</td>
			<td>for dilution of modical adhesive silicone</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bone cement</td>
			<td>Zimmer</td>
			<td>1102-16</td>
			<td>20g powder 10ml liquid</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Buprenorphine (Buprenex, ampules of 1ml)</td>
			<td>Reckitt Benckiser Healthcare (UK) Ltd</td>
			<td>12496-0757-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CCD video camera attached to the endoscope</td>
			<td>Sony</td>
			<td>MCC500MD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cefpodoxime (Simplicef 100mg tablets)</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td>5228</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Data acquisition device , PowerLab 16/35</td>
			<td>ADInstruments, Inc</td>
			<td>5761-E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Deep-brain stimulation (DBS) electrodes</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>6172ANS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Digital oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>DPO71304SX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Implantable pulse generator (IPG), Infinity</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>6660ANS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Knitted polyester graft</td>
			<td>Meadox Medical Inc</td>
			<td>92220</td>
			<td>20mm in diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Medical Grade Polyethylene Micro Tubing</td>
			<td>Amazon.com</td>
			<td>BB31695-PE/13-10</td>
			<td>OD 0.156&#34;, ID 0.094&#34;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Metal female pin</td>
			<td>Allied Electronics &#38; Automation</td>
			<td>220-S02-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Metal male pin</td>
			<td>CDM electronics</td>
			<td>220-p02-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Prefabricated coiled leads</td>
			<td>Medical innovations Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Silastic Laboratory Tubing</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>2415569</td>
			<td>OD 0.125&#34;, ID 0.062&#34;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Silastic Medical Adhesive Silicone</td>
			<td>Dow corning</td>
			<td>Type A, 2 oz</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stainless steel monofilament wire</td>
			<td>The Harris Products Group</td>
			<td>type 316</td>
			<td>0.008&#34; (coated), 0.005&#34; (bare)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sterile Disposable Biopsy Punch (4mm)</td>
			<td>Sklar Instruments</td>
			<td>96-1146</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Strip connector</td>
			<td>CDM electronics</td>
			<td>2.6 x 11.6 x 101.5 mm</td>
			<td>single row, round, through hole</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Teflon-coated multi-filament stainless steel wire</td>
			<td>Medwire</td>
			<td>Part 316, ss7/44T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tiletamine and Zolazepam combination, Telazol - 5mL</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td>004866</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tissue-compatible antiseptic solution, Nolvasan - 1 Gal.</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td>540561</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Zero-degree rigid endoscope</td>
			<td>Karl Storz</td>
			<td>8712AA</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an implantable system for chronic in vivo electromyography

يقيس التصوير الكهربائي (EMG) استجابة العضلات للتحفيز الكهربائي أو النشاط التلقائي للوحدات الحركية ويلعب دورًا مهمًا في تقييم الوظيفة العصبية العضلية. التسجيل المزمن لنشاط EMG يعكس حالة إعادة التشنج في العضلات بعد إصابة الأعصاب كان محدودا، وذلك بسبب الطبيعة الغازية لتقنيات تسجيل EMG التقليدية. في هذا الصدد، تم تصميم نظام قابل للزرع على المدى الطويل، في تسجيل EMG على الجسم الحي وتحفيز الأعصاب. وقد تم تطبيقه واختباره في دراسة على reinnervation من عضلات الحنجرة. يتكون هذا النظام من 1) اثنين من الأصفاد العصبية القطب القطب القطبي ويؤدي لتحفيز كل من اثنين من الأعصاب: العصب الحنجرة المتكررة (RLN) والفرع الداخلي للعصب الحنجرة متفوقة (SLN); 2) اثنين من أقطاب تسجيل EMG ويؤدي لكل من عضلات الحنجرة اثنين: الكريكاريتينويد الخلفي (PCA) العضلات وthyroarytenoid-lateral cricoarytenoid (TA-LCA) مركب العضلات; و 3) وعاء الجلد تتشابك جميع محطات الرصاص المزروعة إلى preamplifier تسجيل خارجي ومحفز باستخدام كابل اتصال. خيوط السلك هي تفلون المغلفة، خيوط متعددة، نوع 316 الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم لفها ويمكن أن تمتد أثناء حركة الجسم من الحيوان مستيقظا لمنع كسر الرصاص وهجرة القطب. يتم زرع هذا النظام أثناء جراحة التعقيم. بعد ذلك، يتم تنفيذ تسجيلات EMG الأساسية قبل أن يتم تحويل RLN في الجراحة الثانية لدراسة إعادة التشنج العضلي. طوال الدراسة ، يتم إجراء جلسات فسيولوجية متعددة في الحيوان المُحَسَس للحصول على نشاط EMG مستحضر وعفوي يعكس حالة إعادة التأكسد لعضلات الحنجرة. النظام هو المدمجة، خالية من العدوى على مدار الدراسة، ودائم للغاية. يمكن أن يوفر هذا النظام القابل للزرع منصة موثوقة للأبحاث التي يلزم فيها التسجيل على المدى الطويل أو تحفيز الأعصاب في الحيوان المُحسَس أو المتحرك بحرية.

وترد أمثلة المكونات في الشكل 2. من اليسار إلى اليمين في الشكل 2A هي الكفة التحفيز العصبي، TA-LCA تسجيل القطب، PCA تسجيل القطب، ووعاء واجهة الجلد، على التوالي. ويمكن تقدير الحجم النسبي لهذه المكونات. وعاء الجلد(الشكل 2B)لديه صفين من الثقوب التي يتم إدراج دبابيس الإناث في نهاية كل سلك ملفوف(الشكل 2D). يتم إدراجها مقابل لوحة الوجه (السهم) أثناء جراحة الزرع. وعاء لديه تنورة البوليستر(الشكل 2C)تعلق على الجدران الجانبية موصل. تم تصميم هذه التنورة لترسيخ وعاء في الموقف عن طريق تسلل النسيج الضام. كل Teflon المغلفة الفولاذ المقاوم للصدأ EMG الرصاص(الشكل 2E)هو العزل (5 ملم) في تلميح لتشكيل قطب على شكل خطاف لتسجيل العضلات. الكفة التحفيز ية لديها اثنين من أقطاب مترابطة ضد جدار الكفة الداخلية. يتم فصلها عن طريق مسافة 2 ملم(الشكل 2F)وتشكيل شكل "V"(الشكل 2G)لضمان التسليم الحالي عبر العصب.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60345/60345fig2.jpg"> الشكل 2: مكونات نظام الزرع. (أ)من اليسار إلى اليمين هو كفة التحفيز العصبي، TA-LCA تسجيل القطب، PCA تسجيل القطب، ووعاء واجهة الجلد، على التوالي. (ب)وعاء الجلد الذي يظهر صفين من الثقوب. (C)وعاء تظهر تنورة البوليستر تعلق على الجدران الجانبية موصل لها. (D)الأسلاك ملفوف تحتوي على دبابيس الإناث لإدراجها في B.(E)Teflon المغلفة الفولاذ المقاوم للصدأ EMG الرصاص هو العزل (5 ملم) في طرف لتشكيل قطب على شكل خطاف لتسجيل العضلات. (F)الكفة التحفيز ية اثنين من الأقطاب مترابطة ضد جدار الكفة الداخلية، والتي يتم فصلها من قبل 2 ملم.  (ز)"V" تشكيل شكل أقطاب كهربائية لضمان التسليم الحالي عبر العصب. تم تعديل هذا الرقم بإذن27. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60345/60345fig2large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
ويبين الشكل 3 وعاء الجلد المزروع وكيفية ربط الكابل من المعدات الخارجية بالأوعية. تجدر الإشارة إلى أن دبابيس الذكور الوهمية (غير مبينة) يتم إدراجها في دبابيس الإناث من وعاء لإبقائها خالية من الحطام بين جلسات التسجيل.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60345/60345fig3.jpg"> الشكل 3: وعاء الجلد وكابل واجهة. (أ)يظهر وعاء الجلد المزروع على الرقبة الرعنة دون دبابيس الذكور وهمية. (ب)تصور الصورة كيف يتم ربط دبابيس التحفيز وقابس تسجيل EMG (السهم) للكابل من المعدات الخارجية إلى الوعاء أثناء جلسة تسجيل تحفيز العصب-EMG. تم تعديل هذا الرقم بإذن27. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60345/60345fig3large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
يُظهر الشكل 4 تسجيل EMG من إحدى جلسات الأساس مع RLNs سليمة.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60345/60345fig4.jpg"> الشكل 4: تسجيلات EMG من عضلات الحنجرة مع التعصيب الطبيعي. (أ)تسجيل مثال من العضلات PCA حيث تنتج تحفيز RLN قطعة أثرية التحفيز (السهم) تليها إمكانات EMG كبيرة أثار. (ب)تسجيل مثال من مجمع العضلات TA-LCA، الذي التحفيز SLN تنتج قطعة أثرية التحفيز (السهم). ممثلة هنا هو(أ)استجابة قصيرة للعضلات أحادية الاستجابة الكمون و (ب)استجابة أطول الكمون polysynaptic RGC. (C)رشقات نارية (السهام) من نشاط EMG عفوية سجلت من عضلة PCA خلال الإلهام العادي. (D)زيادة نشاط EMG الملهمة على مدار تسليم ثاني أكسيد الكربون2. تم تعديل هذا الرقم بإذن27. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60345/60345fig4large.jpg" target="_blank">يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
في تسجيل من عضلة PCA(الشكل 4A)، ينتج تحفيز RLN قطعة أثرية تحفيزية (سهم) تليها إمكانات EMG كبيرة. توفر الاستجابات القصوى التي أثارتها RLN مؤشرًا جيدًا للحجم الإجمالي للتعصيب الطبيعي بالإضافة إلى مستوى إعادة التبرّح بعد الرّفة العصبية اللاحقة، بغض النظر عن نوع الوحدة الحركية. هذا صحيح لأن RLN يحتوي على ألياف عصبية من كل من الوحدات الحركية المستوحاة والمنعكسة (RGC). تقوم RLN بتحفيز كلا النوعين من الوحدات. يتم تصحيح نشاط وحدة محرك EMG أثار ومتكاملة على مدى فترة زمنية 20 مللي ثانية للحصول على مقياس كمي من التعصيب العضلات.
في تسجيل من مجمع العضلات TA-LCA(الشكل 4B)،التحفيز SLN تنتج قطعة أثرية التحفيز (السهم). ويتبع هذه القطعة الأثرية استجابة العضلات أحادية الاتصال قصيرة الكمون (أ) وأطول الكمون polysynaptic استجابة RGC (ب). الإمكانية (أ) هي استجابة مباشرة من عضلة الغدة الدرقية ، لأن هذه العضلة مُعاينة من قبل الفرع الخارجي القريب من SLN. يحدث التنشيط الطائش لهذا الفرع عادة أثناء تحفيز الكفة العصبية للفرع الداخلي لتنشيط استجابة RGC. يتم تسجيل إمكانات الغدة الدرقية من قبل القطب TA-LCA، كما تقع هذه العضلات بالقرب من المجمع. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن إمكانات الغدة الدرقية التي أثارها تحفيز الفروع الداخلية يمكن إلغاؤها بشكل انتقائي عن طريق قسم الفرع الخارجي للجبهة الوطنية لتحرير السودان (زيلير، ملاحظات غير منشورة). تعكس استجابات EMG التي أثارتها SLN حجم التعصيب الطبيعي لمجمع TA-LCA من خلال مساره الحسي الحركي RGC. قبل RLN neurorrhaphy، لا يوجد التطفل RGC من العضلات PCA، لذلك لا ينبغي الكشف عن إمكانات SLN من هذه العضلات. بعد تشريح الأعصاب وإصلاح, SLN تثير الإمكانات تعكس كمية من إعادة RGC الصحيح من TA-LCA معقدة وغير صحيحة RGC reinnervation من العضلات PCA. يتم قياس نشاط RGC عن طريق التصحيح والتكامل على مدى فترة زمنية 20 مللي ثانية لالتقاط النموذج الموجي RGC بأكمله.
في(الشكل 4C)،يتم تسجيل رشقات نارية (السهام) من نشاط EMG عفوية من عضلة PCA خلال الإلهام العادي. يزيد نشاط EMG الملهم هذا على مدار تسليم ثاني أكسيد الكربون2 ، كما هو موضح في(الشكل 4D)بسرعة اكتساح أبطأ. يوفر نشاط PCA EMG التلقائي تقديرًا جيدًا لحجم التعصيب الطبيعي لهذه العضلة من خلال الخلايا التورونية الملهمة الأصلية. لا يوجد أي تعصيب ملهمة لمجمع TA-LCA ، لذلك لا ينبغي الكشف عن إمكانات ملهمة من هذه العضلات. وذلك لأن وحدات السيارات الملهمة فقط تشارك في اختطاف الحظيرة الصوتية في أقصى جهد ملهمة في الحيوان مثير للخطر. بعد تشريح الأعصاب وإصلاحها، تعكس إمكانات الملهمة العفوية حجم إعادة التقوير الصحيح لعضلة PCA وحجم إعادة التداخلية غير الصحيحة لمجمع TA-LCA. يتم تضخيم تسجيلات نشاط EMG الملهمة وتصحيحها ودمجها على مدى فترة زمنية 8 s.

Watch this Scientific Journal Video about An Implantable System For Chronic In Vivo Electromyography at JoVE.com

An Implantable System For Chronic In Vivo Electromyography

عرض هنا هو بروتوكول لتصنيع نظام قابل للزرع في تسجيل زمني في الجسم الحي من إمكانات تخطيطي مستحضرة وعفوية. يتم تطبيق النظام على التحقيق في reinnervation من عضلات الحنجرة بعد إصابة الأعصاب.

نظام قابل للزرع للمزمن في التصوير الكهربائي فيفو

Electromyography (EMG) measures the muscle response to electrical stimulation or spontaneous activity of motor units and plays an important role in ...

ويمكن استخدام هذا النظام لتصنيع نظام بسيط واقتصادي وقابل للزرع لتسجيل طويل الأجل للإمكانات الكهروميكانيكية أو التلقائية. الميزة الرئيسية لهذا النظام على أنظمة تسجيل EMG المزمنة التقليدية هي أسلاك الرصاص ملفوف ومقاومة للكسر أو التعطيل في الحيوان المستيقظ المتحرك. التطبيق الرئيسي لهذه التقنية هو التحقيق في خصوصية تجديد عضلات الحنجرة في وجود العلاج بالتكييف الكهربائي لتجنب السينيكينيسيس.ويمكن أيضا تطبيق هذه التكنولوجيا على نظام عصبي عضلي آخر الذي هناك حاجة إلى التحفيز العصبي المزمن و / أو تسجيل EMG في الحيوانات المتحركة مستيقظا. إدخال الإجراء سيكون شان هوانغ، أستاذ باحث مساعد في علم الأنف والأذن والحنجرة في مختبري. قبل إعداد RLN أقطاب القطب التحفيز، وقطع 170 سم طول من Teflon المغلفة متعددة خيوط نوع الأسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لكل الكفة واستخدام جهاز اللف للفائف الأسلاك في 12 سنتيمترا طويلة الينابيع.إذا لزم الأمر، تمتد الربيع لزيادة طوله لكل موقع زرع. اترك ثلاثة ملليمترات من نهاية واحدة و10 ملليمترات من الطرف الآخر من كل الرصاص ملفوف على التوالي وفك العزل كل نهاية. ثم لحام دبوس أنثى نحاسية مطلية بالذهب في نهاية ثلاثة ملليمترات من كل الرصاص الملفوف.لتحضير الكفة العصبية، قطع جزء من أنبوب السيليكون خمسة ملليمترات من لفة من الأنابيب. تحت مجهر العملية، واستخدام إبرة تحت الجلد قياس 25 لاختراق من خلال جدار الأنابيب 1.5 ملليمتر من نهاية وخارج مركز قريب من الجدار الداخلي. الردم على نهاية 10 ملليمتر من الرصاص واحد في غيض من الإبرة وسحب الإبرة لإيداع جزء دي معزولة في أنبوب.ثني مرة أخرى نهاية الأسلاك العارية خارج الأنبوب وتحرّك السلك على الرصاص عند نقطة الدخول إلى الأنبوب لإرساء الرصاص على الأنبوب. من أجل إدراج الرصاص الثاني 1.5 ملليمتر من الطرف المقابل للأنبوب، محاذاة نقطة الدخول إلى أن من الرصاص الأول. استخدام إبرة لثقب الجدار وشريحة رمح لها بالقرب من الجدار الداخلي مقابل الرصاص الأول.قم بملء الإبرة مع نهاية 10 ملليمترات المعزولة وإزالة الإبرة. وينبغي أن تشكل أقطاب التحفيز اثنين 45 درجة V الشكل الذي سوف تمتد العصب لضمان التسليم الحالي من خلال العصب من الأنود إلى الكاثود. استخدمي مقصًا منحنيًا لصنع شق على شكل حرف S في جدار الأنبوب مقابل نقاط دخول القطب الكهربائي واستخدم إبرة مجهرية منحنية لإدخال خياطة غير قابلة للكهربة أحادية اللقان 6-0 في كل نهاية.الجمع بين النقطة من نوع الصف الطبي هلام السيليكون مع مذيب لها في أنبوب Eppendorf ومزيج على خلاط دوامة. تطبيق الإعدادية هلام باستخدام حقنة الأنسولين 30 وحدة لإعادة عزل كل من الأسلاك العارية المكشوفة خارج الكفة. لإعداد كبلة القطب التحفيز SLN، وتجميع الكفة كما أظهرت للتو باستخدام أنبوب قطرها أصغر.لإعداد القطب تسجيل PCA EMG, تجميع الرصاص ملفوف لأقطاب العضلات PCA والحامد دبوس أنثى على نهاية ثلاثة ملليمتر من الرصاص كما هو موضح. استخدام إبرة قياس 25 لإدراج نهاية 10 ملليمتر من الرصاص عضلة PCA في غيض من قطب تحفيز الدماغ العميق والانحناء في نهاية الرصاص لتشكيل هوك. ثم مقطع الرصاص لتوفير ما مجموعه خمسة ملليمترات من طول التسجيل.لإعداد وعاء جلدية لتشابك الوصلات بين الأقطاب الكهربائية والمعدات الخارجية، وقطع قطعتين 17.5 ملليمتر كل منهما يحتوي على ثمانية ثقوب من صف واحد أنثى دبوس شريط موصل واستخدام الصنفرة لتخشين الأسطح الخارجية لكل قطعة. استخدام الفينول الغراء القطع الرملية معا في غطاء الدخان ووضع موصل الصف المزدوج الناتجة في وعاء من 60-80 درجة في غطاء محرك الدخان لمدة 30 دقيقة. في حين أن الغراء هو تصلب، وقطع 25.6 ملليمتر faceplate من الشريط.حفر حفرة في منتصف لوحة الوجه. تكبير الحفرة مع الصحافة الحفر ومشرط لجعل 5.4 في 17.4 ملليمتر حفرة مستطيلة تركزت في منتصف faceplate. الانتهاء ومربع حتى زوايا الحفرة مع ملف.عندما يجف الغراء، أدخل حافة موصل الصف المزدوج مع الثقوب ذات القطر الأكبر داخل الثقب المستطيل لسطح الوجه حتى يتم مسحه بسطح الوجه. استخدام الفينول للتمسك الموصل إلى faceplate ووضع الجمعية في الماء 60-90 درجة. عندما تصلب الفينول، حفر حفرة 1.3 ملليمتر في كل ركن من أركان faceplate وعلى كل جانب من الوجه في منتصف الطريق من كل نهاية.قطع أنبوب طول 15 ملليمتر من الكسب غير المشروع البوليستر محبوك واستخدام إبرة تحت الجلد لخيط أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال الجدار في ثلاثة مواقع 3.8 ملليمتر وبصرف النظر على طول الكسب غير المشروع لإصلاح أنبوب إلى الجمعية. ضع الشقوق متباعدة بالتساوي في كل ركن من أركان الموصل لرسو الأسلاك على سطح التجميع واستخدم كماشة لتحريف نهايات كل سلك لcinch الأنبوب إلى الجمعية. ثم جعل علامة دائمة على التصحيح البوليستر في نهاية واحدة من وعاء.إجراء شق في الرقبة في منتصف الخط من الشق الغدة الدرقية إلى المانوبيوم. بعد فضح الحدود السفلية للغضروف cricoid في الكلاب تخدير، وضع الكفة التحفيز على كل من SLNs الثنائية وRLNs واستخدام الغرز المغلقة لإغلاق الشفاه من كل كفة. استخدام لكمة خزعة لجعل نافذة الغضروف أربعة ملليمتر على كل جانب من السطح الأمامي للغضاريف الغدة الدرقية وفضح الجوانب الجانبية لكل من مجمعات العضلات العكارية الجانبية الغدة الدرقية.إدراج بارب من كل قطب تسجيل EMG في مجمع TA LCA باستخدام إبرة قياس 23 وخياطة التصحيح البوليستر على الغضروف cricoid في كل من الزوايا الأربع. وضع القطب التحفيز الدماغ العميق مع رفيقه هوك سلك EMG تسجيل القطب تحت عضلة PCA على كل جانب واستخدام المنظار لتأكيد أن التحفيز ينتج اختطاف أضعاف الصوتية لكل قناة. استخدام 4-0 الغرز غير قابل للابسيد لترسيخ أقطاب تحفيز الدماغ العميق إلى الغضروف cricoid باستخدام مرساة التي أقفال على الرصاص.إدراج كل من يؤدي السلك من التحفيز العصبي EMG تسجيل أقطاب في وعاء عن طريق دبابيس الإناث باستخدام أداة الإدراج على غرار من الهيموستات. استخدم أسمنت العظام لختم السطح السفلي للوعاء لعزل تقاطعات دبوس الرصاص. عندما تصلب الاسمنت، ووضع وعاء في نهاية الرسترة من شق منتصف الخط وخياطة وعاء للأنسجة تحت الجلد عن طريق تنورة البوليستر.ثم تمرر الغرز من خلال فتحات الوجه لإرفاق حافة الجلد إلى الوعاء. هنا، يتم عرض تسجيل EMG ممثل من إحدى جلسات الأساس مع RLNs سليمة. في تسجيل من عضلة PCA، ينتج تحفيز RLN قطعة أثرية تحفيزية تليها إمكانات EMG كبيرة.في تسجيل من thyroarytenoid الجانبي المعقّد العضلات cricoarytenoid، التحفيز SLN تنتج قطعة أثرية التحفيز التي يتبعها استجابة العضلات أحادية الكمون قصيرة واستجابات أطول الكمون منعكسة polysynaptic إغلاق glottic. في هذا التسجيل، يمكن تسجيل رشقات نارية من النشاط EMG التلقائي من عضلة PCA أثناء الإلهام العادي. يزيد نشاط EMG الملهم هذا على مدار تسليم ثاني أكسيد الكربون بسرعة اكتساح أبطأ.لا يوجد أي اغرافي ملهمة من thyroarytenoid الجانبي مجمع العضلات cricoarytenoid لذلك لا ينبغي الكشف عن أي إمكانات ملهمة من هذه العضلات. وقد تم تكييف هذه التكنولوجيا للتحقيق في آثار تكييف الكهربائية على خصوصية إعادة الداخلي من عضلات الوجه أرنب وأيضا ضمور عضلات اللسان الفئران الشيخوخة.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation

A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation

تقنية نافذة رقيقة الجمجمة لالمزمنة ثنائي الفوتون في الجسم الحي التصوير من الخلايا الدبقية الصغيرة في الفئران نماذج من Neuroinflammation

Traditionally in neuroscience, in vivo two photon imaging of the murine central nervous system has either involved the use of open-skull1,2 or ...

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

الفيروسية تنبيغ الانتقائي للبالغين المولودين في الخلايا العصبية الشمية لالمزمنة في الجسم الحي تحفيز Optogenetic

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

تصوير الأعصاب وظيفية عن طريق الموجات فوق الصوتية تعطيل حاجز الدم في الدماغ والتصوير بالرنين المغناطيسي المنغنيز معززة لل

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals

تصميم و تركيب وميكرودريفي الترا ضوء الميكانيكية للتسجيلات العصبية المزمنة في الحيوانات الصغيرة

The ability to chronically record from populations of neurons in freely behaving animals has proven an invaluable tool for dissecting the function of ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

في الجسم الحي Optogenetic تحفيز الجهاز العصبي المركزي القوارض

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

متزامنة<em&gt; فيفو السابقين</em&gt; اختبار وظيفي اثنين من شبكية العين من قبل<em&gt; في الجسم الحي</em&gt; نظام مخطط كهربية

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise ...

Interfacing 3D Engineered Neuronal Cultures to Micro-Electrode Arrays: An Innovative In Vitro Experimental Model

Interfacing 3D Engineered Neuronal Cultures to Micro-Electrode Arrays: An Innovative In Vitro Experimental Model

تفاعل الثقافات 3D المهندسة العصبية لمايكرو الكهربائي صالحة: مبتكر<em&gt; في المختبر</em&gt; نموذج تجريبي

Currently, large-scale networks derived from dissociated neurons growing and developing in vitro on extracellular micro-transducer devices are the ...

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

الطريقة الكهربية لالردود تسجيل بين الخلايا الجهد ل<em&gt; ذبابة الفاكهة</em&gt; خلايا مستقبلة للضوء وInterneurons إلى النور المحفزات<em&gt; في فيفو</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

Lateral Chronic Cranial Window Preparation Enables In Vivo Observation Following Distal Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

Lateral Chronic Cranial Window Preparation Enables In Vivo Observation Following Distal Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

تمكين إعداد النافذة الجانبية المزمنة الجمجمة<em&gt; في فيفو</em&gt; الملاحظة التالية القاصي الأوسط الشلل انسداد الشريان في الفئران

Focal cerebral ischemia (i.e., ischemic stroke) may cause major brain injury, leading to a severe loss of neuronal function and consequently to a host of ...

Implantation of Chronic Silicon Probes and Recording of Hippocampal Place Cells in an Enriched Treadmill Apparatus

غرس المسابير السليكون المزمنة وتسجيل مكان هيبوكامبال الخلايا في جهاز مخصب المطحنة

An important requisite for understanding brain function is the identification of behavior and cell activity correlates. Silicon probes are advanced ...