Name: fabrication of the composite regenerative peripheral nerve interface (c-rpni) in the adult rat
Uploaded: 2020-02-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of the Composite Regenerative Peripheral Nerve Interface C-RPNI in the Adult Rat at JoVE.com

המחברים רוצים להודות לג'נה מון על סיוע טכני מומחה. מחקרים שהוצגו במאמר זה ממומנים באמצעות R21 (R21NS104584) מענק SK.

כל הניסויים בבעלי חיים מתבצעים באישור ועדת אוניברסיטת מישיגן בנוגע לשימוש ולטיפול בבעלי חיים.
הערה: לחולדות התורמות מותר גישה חופשית למזון ולמים לפני הליכי העור ותרומת השריר. המתת חסד מבוצעת תחת הרדמה עמוקה ולאחריה הזרקת אשלגן פנים-לב עם שיטה משנית של חזה-אוויר דו צדדי. כל ?...

<ol>
	<li>Biddiss, E. A., Chau, T. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upper+limb+prosthesis+use+and+abandonment:+A+survey+of+the+last+25+years.">Upper limb prosthesis use and abandonment: A survey of the last 25 years.</a> Prosthetics and Orthotics International. 31 (3), 236-257 (2007).</li><li>Kung, T. 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=Regenerative+peripheralnerve+interface+viability+and+signal+transduction+with+an+implanted+electrode.">Regenerative peripheralnerve interface viability and signal transduction with an implanted electrode.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 133 (6), 1380-1394 (2014).</li><li>Larson, J. V., 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=Prototype+Sensory+Regenerative+Peripheral+Nerve+Interface+for+Artificial+Limb+Somatosensory+Feedback.">Prototype Sensory Regenerative Peripheral Nerve Interface for Artificial Limb Somatosensory Feedback.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 133 (3 Suppl), 26-27 (2014).</li><li>Hijjawi, J. B., 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=Improved+myoelectric+prosthesis+control+accomplished+using+multiple+nerve+transfers.">Improved myoelectric prosthesis control accomplished using multiple nerve transfers.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 118 (7), 1573-1578 (2006).</li><li>Pylatiuk, C., Schulz, S., D&#246;derlein, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Results+of+an+Internet+survey+of+myoelectric+prosthetic+hand+users.">Results of an Internet survey of myoelectric prosthetic hand users.</a> Prosthetics and Orthotics International. 31 (4), 362-370 (2007).</li><li>Baghmanli, Z., 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=Biological+and+electrophysiologic+effects+of+poly(3,4-ethylenedioxythiophene)+on+regenerating+peripheral+nerve+fibers.">Biological and electrophysiologic effects of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) on regenerating peripheral nerve fibers.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 132 (2), 374-385 (2013).</li><li>Dhillon, G. S., Horch, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+neural+sensory+feedback+and+control+of+a+prosthetic+arm.">Direct neural sensory feedback and control of a prosthetic arm.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 13 (4), 468-472 (2005).</li><li>Romo, R., Hern&#225;ndez, A., Zainos, A., Salinos, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Somatosensory+discrimination+based+on+cortical+microstimulation.">Somatosensory discrimination based on cortical microstimulation.</a> Nature. 392, 387-390 (1998).</li><li>O'Doherty, J., 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=Active+tactile+exploration+using+a+brain-machine-brain+interface.">Active tactile exploration using a brain-machine-brain interface.</a> Nature. 479, 228-231 (2011).</li><li>Stein, R. B., Walley, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+comparison+of+upper+extremity+amputees+using+myoelectric+and+conventional+prostheses.">Functional comparison of upper extremity amputees using myoelectric and conventional prostheses.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 64 (6), 243-248 (1983).</li><li>Millstein, S. G., Heger, H., Hunter, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prosthetic+Use+in+Adult+Upper+Limb+Amputees:+A+Comparison+of+the+Body+Powered+and+Electrically+Powered+Prostheses.">Prosthetic Use in Adult Upper Limb Amputees: A Comparison of the Body Powered and Electrically Powered Prostheses.</a> Prosthetics and Orthotics International. 10 (1), 27-34 (1986).</li><li>Zollo, 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=Restoring+tactile+sensations+via+neural+interfaces+for+real-time+force-and-slippage+closed-loop+control+of+bionic+hands.">Restoring tactile sensations via neural interfaces for real-time force-and-slippage closed-loop control of bionic hands.</a> Science Robotics. 4 (27), eaau9924 (2019).</li><li>Tan, D. W., 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+neural+interface+provides+long-term+stable+natural+touch+perception.">A neural interface provides long-term stable natural touch perception.</a> Science Translational Medicine. 6 (257), 257ra138 (2014).</li><li>Stieglitz, T., 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=On+Biocompatibility+and+Stability+of+Transversal+Intrafascicular+Multichannel+Electrodes-TIME.">On Biocompatibility and Stability of Transversal Intrafascicular Multichannel Electrodes-TIME.</a> Converging Clinical and Engineering Research on Neurorehabilitation II. 15, 731-735 (2017).</li><li>Petrini, F. 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=Six-months+assessment+of+a+hand+prosthesis+with+intraneural+tactile+feedback.">Six-months assessment of a hand prosthesis with intraneural tactile feedback.</a> Annals of Neurology. 85 (1), 137-154 (2019).</li><li>Jung, R., Abbas, J., Kuntaegowdanahalli, S., Thota, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bionic+intrafascicular+interfaces+for+recording+and+stimulating+peripheral+nerve+fibers.">Bionic intrafascicular interfaces for recording and stimulating peripheral nerve fibers.</a> Bioelectronics in Medicine. 1 (1), 55-69 (2018).</li><li>Micera, S., Navarro, X., Yoshida, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interfacing+With+the+Peripheral+Nervous+System+to+Develop+Innovative+Neuroprostheses.">Interfacing With the Peripheral Nervous System to Develop Innovative Neuroprostheses.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 17 (5), 417-419 (2009).</li><li>Stieglitz, T., Schuettler, M., Schneider, A., Valderrama, E., Navarro, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+measurement+of+torque+development+in+the+rat+foot:+measurement+setup+and+results+from+stimulation+of+the+sciatic+nerve+with+polyimide-based+cuff+electrodes.">Noninvasive measurement of torque development in the rat foot: measurement setup and results from stimulation of the sciatic nerve with polyimide-based cuff electrodes.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 11 (4), 427-437 (2003).</li><li>Polasek, K. H., Hoyen, H. A., Keith, M. W., Tyler, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+nerve+stimulation+thresholds+and+selectivity+using+a+multi-contact+nerve+cuff+electrode.">Human nerve stimulation thresholds and selectivity using a multi-contact nerve cuff electrode.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 15 (1), 76-82 (2007).</li><li>Nielson, K. D., Watts, C., Clark, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peripheral+nerve+injury+from+implantation+of+chronic+stimulating+electrodes+for+pain+control.">Peripheral nerve injury from implantation of chronic stimulating electrodes for pain control.</a> Surgical Neurology. 5 (1), 51-53 (1976).</li><li>Waters, R. L., McNeal, D. R., Faloon, W., Clifford, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+electrical+stimulation+of+the+peroneal+nerve+for+hemiplegia.+Long-term+clinical+follow-up.">Functional electrical stimulation of the peroneal nerve for hemiplegia. Long-term clinical follow-up.</a> Journal of Bone and Joint Surgery. 67 (5), 792-793 (1985).</li><li>Larsen, J. O., Thomsen, M., Haugland, M., Sinkjaer, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degeneration+and+regeneration+in+rabbit+peripheral+nerve+with+long-term+nerve+cuff+electrode+implant:+a+stereological+study+of+myelinated+and+unmyelinated+axons.">Degeneration and regeneration in rabbit peripheral nerve with long-term nerve cuff electrode implant: a stereological study of myelinated and unmyelinated axons.</a> Acta Neuropathologica. 96 (4), 365-378 (1998).</li><li>Krarup, C., Loeb, G. E., Pezeshkpour, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conduction+studies+in+peripheral+cat+nerve+using+implanted+electrodes:+III.+The+effects+of+prolonged+constriction+on+the+distal+nerve+segment.">Conduction studies in peripheral cat nerve using implanted electrodes: III. The effects of prolonged constriction on the distal nerve segment.</a> Muscle Nerve. 12 (11), 915-928 (1989).</li><li>Micera, S., Navarro, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bidirectional+interfaces+with+the+peripheral+nervous+system.">Bidirectional interfaces with the peripheral nervous system.</a> International Review of Neurobiology. 86, 23-38 (2009).</li><li>Urbanchek, M. G., 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=Microscale+Electrode+Implantation+during+Nerve+Repair:+Effects+on+Nerve+Morphology,+Electromyography,+and+Recovery+of+Muscle+Contractile+Function.">Microscale Electrode Implantation during Nerve Repair: Effects on Nerve Morphology, Electromyography, and Recovery of Muscle Contractile Function.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 128 (4), 270e-278e (2011).</li><li>Yoshida, K., Horch, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+stimulation+of+peripheral+nerve+fibers+using+dual+intrafascicular+electrodes.">Selective stimulation of peripheral nerve fibers using dual intrafascicular electrodes.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 40 (5), 492-494 (1993).</li><li>Branner, A., Stein, R. B., Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+stimulation+of+cat+sciatic+nerve+using+an+array+of+varying+length+microelectrodes.">Selective stimulation of cat sciatic nerve using an array of varying length microelectrodes.</a> Journal of Neurophysiology. 85 (4), 1585-1594 (2001).</li><li>Zheng, X. J., Zhang, J., Chen, T., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Longitudinally+implanted+intrascicular+electrodes+for+stimulating+and+recording+fascicular+physioelectrical+signals+in+the+sciatic+nerve+of+rabbits.">Longitudinally implanted intrascicular electrodes for stimulating and recording fascicular physioelectrical signals in the sciatic nerve of rabbits.</a> Microsurgery. 23, 268-273 (2003).</li><li>del Valle, J., Navarro, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interfaces+with+the+peripheral+nerve+for+the+control+of+neuroprostheses.">Interfaces with the peripheral nerve for the control of neuroprostheses.</a> International Review of Neurobiology. 109, 63-83 (2013).</li><li>Stiller, A. 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=A+Meta-Analysis+of+Intracortical+Device+Stiffness+and+Its+Correlation+with+Histological+Outcomes.">A Meta-Analysis of Intracortical Device Stiffness and Its Correlation with Histological Outcomes.</a> Micromachines. 9 (9), 443 (2018).</li><li>Hanson, T., Diaz-Botia, C., Kharazia, V., Maharbiz, M., Sabes, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+"sewing+machine"+for+minimally+invasive+neural+recording.">The "sewing machine" for minimally invasive neural recording.</a> bioRxiv. , (2019).</li><li>Yang, X., 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=Bioinspired+neuron-like+electronics.">Bioinspired neuron-like electronics.</a> Nature Materials. 18, 510-517 (2019).</li><li>Irwin, Z. T., 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=Chronic+recording+of+hand+prosthesis+control+signals+via+a+regenerative+peripheral+nerve+interface+in+a+rhesus+macaque.">Chronic recording of hand prosthesis control signals via a regenerative peripheral nerve interface in a rhesus macaque.</a> Journal of Neural Engineering. 13 (4), 046007 (2016).</li><li>Kubiak, C. 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=Abstract+24:+Successful+Control+of+Virtual+and+Robotic+Hands+using+Neuroprosthetic+Signals+from+Regenerative+Peripheral+Nerve+Interfaces+in+a+Human+Subject.">Abstract 24: Successful Control of Virtual and Robotic Hands using Neuroprosthetic Signals from Regenerative Peripheral Nerve Interfaces in a Human Subject.</a> Plastic and Reconstructive Surgery Global Open. 6 (4), 19-20 (2018).</li><li>Sando, I. C., 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=Dermal-Based+Peripheral+Nerve+Interface+for+Transduction+of+Sensory+Feedback.">Dermal-Based Peripheral Nerve Interface for Transduction of Sensory Feedback.</a> Plastic and Reconstructive Surgery. 136 (4 Suppl), 19-20 (2015).</li><li>Kubiak, C. 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=Abstract+36:+Viability+and+Signal+Transduction+with+the+Composite+Regenerative+Peripheral+Nerve+Interface+(C-RPNI).">Abstract 36: Viability and Signal Transduction with the Composite Regenerative Peripheral Nerve Interface (C-RPNI).</a> Plastic and Reconstructive Surgery Global Open. 7 (4), 26-27 (2019).</li><li>Kubiak, C. 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=Abstract+QS18:+Neural+Signal+Transduction+with+the+Muscle+Cuff+Regenerative+Peripheral+Nerve+Interface.">Abstract QS18: Neural Signal Transduction with the Muscle Cuff Regenerative Peripheral Nerve Interface.</a> Plastic and Reconstructive Surgery Global Open. 7 (4 Suppl), 114 (2019).</li><li>Woo, S. 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=Utilizing+nonvascularized+partial+skeletal+muscle+grafts+in+peripheral+nerve+interfaces+for+prosthetic+control.">Utilizing nonvascularized partial skeletal muscle grafts in peripheral nerve interfaces for prosthetic control.</a> Journal of the American College of Surgeons. 219 (4), e136-e137 (2014).</li><li>Sporel-&#214;zakat, R. E., Edwards, P. M., Hepgul, K. T., Savas, A., Gispen, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+method+for+reducing+autotomy+in+rats+after+peripheral+nerve+lesions.">A simple method for reducing autotomy in rats after peripheral nerve lesions.</a> Journal of Neuroscience Methods. 36 (2-3), 263-265 (1991).</li><li>Carr, M. M., Best, T. J., Mackinnon, S. E., Evans, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+differences+in+autotomy+in+rats+undergoing+sciatic+nerve+transection+or+repair.">Strain differences in autotomy in rats undergoing sciatic nerve transection or repair.</a> Annals of Plastic Surgery. 28 (6), 538-544 (1992).</li></ol>

C-RPNI הוא מבנה הרומן המספק הגברה בו של מנוע עצבי מטרה efferent אותות עם אספקת משוב חושי. בפרט, C-RPNI יש כלי ייחודי עבור אלה החיים עם הקטיעות האבותיים כמו המנוע שלהם fascicles מנוע לא יכול בקלות להיות מופרדים מכנית במהלך הניתוח. במקום זאת, ה-C-RPNI מנצל את תכונות העצבים הטמונות בעצב עצמו כדי לעודד הטיות של ס?...

קטיעות הגפיים להשפיע על כמעט 1 ב 190 אמריקאים1, ואת שכיחות שלהם מוקרן להגדיל מ 1,600,000 היום על 3,600,000 על ידי 20502. למרות השימוש המתועד במשך יותר מאלף, תותבת אידיאלית טרם התממשו3. כיום, קיימים תותבות מורכבות מסוגל מניפולציות משותפת מרובים עם פוטנציאל לשכפל פונקציות מוטוריות רבות של הגפיים הטבעי4,5. עם זאת, התקנים אלה אינם נחשבים אינטואיטיביים כמו התנועה תותבת הרצויה הוא בדרך כלל נפרד מבחינה פונקציונלית מהאות בקרת קלט. משתמשים בדרך כלל לשקול אלה "תותבות מתקדמות" קשה ללמוד ולכן לא מתאים לשימוש יומיומי1,6. בנוסף, מורכבות תותבות כרגע בשוק לא מספקים שום מידה ניכרת של משוב חושי עדין עבור שליטה נאותה. תחושת המגע והקינסטזיה הינם חיוניים לביצוע משימות יומיות, ובלעדיהם, מעשים פשוטים כגון להרים ספל קפה הופכים לבורדכמה כפי שהוא מסתמך לחלוטין על רמזים חזותיים7,8,9. מסיבות אלו, תותבות מתקדמות משויכים למידה משמעותית של עייפות נפשית ומתוארות בדרך כלל כ-עיק ובלא משביע רצון5,10,11. כדי לטפל בכך, כמה מעבדות מחקר פיתחו תותבות מסוגל לספק מידה מוגבלת של משוב חושי באמצעות אינטראקציה עצבית ישירה12,13,14,15, אבל משוב מוגבל בדרך כלל לאזורים קטנים, מפוזרים על הידיים והאצבעות12,13, והתחושות היו ציינו להיות כואבים ולא טבעי בזמן15. רבים ממחקרים אלה למרבה הצער חסר כל מעקב לטווח ארוך והיסטולוגיה עצבים כדי להתוות השפעות רקמה מקומיות, בעוד לציין כשל ממשק בקנה מידה של שבועות עד חודשים16.
עבור אוכלוסיה זו, המכשיר האידיאלי תותבת יספק אמינות גבוהה בקרת מנוע לצד משוב המגע משמעותי מהסביבה של הפרט במשך כל חייהם. קריטי על העיצוב של אמר האידיאל האידיאלי הוא הפיתוח של יציבה, ממשק אמין שיאפשר שידור סימולטני של מידע המגע כלי לימפה עם אותות מוטוריים efferent. ממשקי האדם הנוכחי המבטיחים ביותר הם אלה שיוצרים אינטראקציה עם מערכת העצבים ההיקפית ישירות, וההתפתחויות האחרונות בתחום התותבות המשולבות של המערכת פעלו לקראת גישור הפער בין ביואלקטריים לאותות מכניים17. הממשקים הנוכחיים מנוצלים כוללים: לוחיות העצב גמיש14,15,18, אלקטרודות אקסטרה עצביים13,19,20,21,22,23, הרקמה החודרת לרקמות24,25,31,32, וכימיקלים לפני השטח26,27 ,28. עם זאת, כל אחת מהשיטות האלה הוכיחה מגבלות לגבי ספציפיות העצבים, פגיעה ברקמות, ניוון סיבי, מיאלין מיאימס, ו/או צלקת היווצרות של צלקות הקשורות לתגובה גוף זר שכינתה כרונית16,17,18,19. לאחרונה, זה כבר הציע כי הנהג מאחורי כישלון האלקטרודה מושתל בסופו של דבר הוא ההבדל המשמעותי של המודוללי הצעיר בין החומר האלקטרוני רקמות עצביות טבעי. רקמת המוח כפוף micromotion משמעותי על בסיס יומי, והוא כבר תיאוריה כי המתח להטות הנגרמת על ידי הבדלים של מודלי צעירים מודולים גורם לדלקת בסופו של דבר הצטלקות30,31,32. אפקט זה מורכב לעתים קרובות בגפיים, כאשר עצבי היקפי כפופים שני מיקרומטר פיזיולוגי ו macromotion הגפיים מכוון. בשל תנועה זו קבועה, סביר להסיק כי ניצול של ממשק היקפי אביוטיים לחלוטין הוא לא אידיאלי, וממשק עם רכיב יולוגי יהיה מתאים יותר.
כדי לטפל בצורך זה ברכיב יולוגי, המעבדה שלנו פיתחה ממשק עצבי ביוטי כינה את ממשק העצבי ההיקפי ההיקפית (RPNI) כדי לשלב את העצבים ההיקפית היקפית באיבר שיורית עם מכשיר תותבת. ייצור RPNI כרוך בניתוח השתלת העצב ההיקפי לתוך שתל אוטוולוגי שרירים חינם, אשר לאחר מכן revascularizes ו reinnervates. המעבדה שלנו פיתחה זה ממשק עצבי יולוגי בעשור האחרון, עם הצלחה הגברה ושידור אותות מוטוריים כאשר בשילוב עם אלקטרודות מושתל בבעלי חיים ובניסויים אנושיים, המאפשר שליטה תותבת מתאים עם דרגות מרובות של חופש2,34. בנוסף, יש לנו בנפרד הפגינו משוב חושי דרך השימוש בעצבים היקפיים מוטבע שתלי העורי, כינה את הממשק החושי עורי (dsi)3,35. בעוד הרבה יותר, באמצעות המבנים האלה בו הוא אפשרי כמו מנוע והחושים בתוך העצב ההיקפי היעד ניתן להפריד בניתוח. עם זאת, עבור כריתות ברמה הגבוהה ביותר, זה לא אפשרי עקב התמזגות של סיבים מוטוריים וחישה. ממשק היקפי הפריפריה ההיקפית (C-RPNI) פותחה עבור כריתות האבועות יותר, וזה כרוך בנטיעת העצב sensorimotor מעורב לתוך בונה המורכב השתל בחינם שרירים מאובטח על קטע של השתל עורי (איור 1). עצבי היקפי להפגין מועדפים ממוקד ממוקדות, ובכך סיבי חישה יהיה re-innervate השתל העורי וסיבים מוטוריים, שתל שריר. למבנה זה יש את היכולת להגביר בו אותות מוטוריים תוך מתן המגע משוב36 (איור 2), המאפשר להגשמת האידיאלי, אינטואיטיבי, מורכב תותבת.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>#15 Scalpel</td>
			<td>Aspen Surgical, Inc</td>
			<td>Ref 371115</td>
			<td>Rib-Back Carbon Steel Surgical Blades (#15)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-0 Chromic Suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>SKU# 1654G</td>
			<td>P-3 Reverse Cutting Needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5-0 Chromic Suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>SKU# 687G</td>
			<td>P-3 Reverse Cutting Needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-0 Ethilon Suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>SKU# 697G</td>
			<td>P-1 Reverse Cutting Needle (Nylon suture)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-0 Monofilament Suture</td>
			<td>AROSurgical</td>
			<td>T06A08N14-13</td>
			<td>Black polyamide monofilament suture on a threaded tapered needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Experimental Rats</td>
			<td>Envigo</td>
			<td>F344-NH-sd</td>
			<td>Rats are Fischer F344 Strain</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluriso (Isofluorane)</td>
			<td>VetOne</td>
			<td>13985-528-40</td>
			<td>Inhalational Anesthetic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro Motor High Speed Drill with Stone</td>
			<td>Master Mechanic</td>
			<td>Model 151369</td>
			<td>Handheld rotary tool; kit comes with multiple fine grit stones</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen</td>
			<td>Cryogenic Gases</td>
			<td>UN1072</td>
			<td>Standard medical grade oxygen canisters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Chloride</td>
			<td>APP Pharmaceuticals</td>
			<td>63323-965-20</td>
			<td>Injectable form, 2 mEq/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Povidone Iodine USP</td>
			<td>MediChoice</td>
			<td>65517-0009-1</td>
			<td>10% Topical Solution, can use one bottle for multiple surgical preps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Puralube Vet Opthalmic Ointment</td>
			<td>Dechra</td>
			<td>17033-211-38</td>
			<td>Corneal protective ointment for use during procedure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rimadyl (Caprofen)</td>
			<td>Zoetis, Inc.</td>
			<td>NADA# 141-199</td>
			<td>Injectable form, 50 mg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo Microscope</td>
			<td>Leica</td>
			<td>Model M60</td>
			<td>User can adjust magnification to their preference</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Instruments</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>Various</td>
			<td>User can choose instruments according to personal preference or from what is currently available in their lab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triple Antibiotic Ointment</td>
			<td>MediChoice</td>
			<td>39892-0830-2</td>
			<td>Ointment comes in sterile, disposable packets</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VaporStick 3</td>
			<td>Surgivet</td>
			<td>V7015</td>
			<td>Anesthesia tower with space for isofluorane and oxygen canister</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Webcol Alcohol Prep</td>
			<td>Coviden</td>
			<td>Ref 6818</td>
			<td>Alcohol prep wipes; use a new wipe for each prep</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of the composite regenerative peripheral nerve interface (c-rpni) in the adult rat

ההתפתחויות האחרונות בנוירותותבות אפשרו לאלה החיים עם אובדן הגפיים להתרבות פונקציות רבות ממקור לגפיים הנעדרים, ולעיתים קרובות מושגת באמצעות אינטגרציה עם מערכת העצבים ההיקפית. למרבה הצער, שיטות המועסקים כיום משויכים לעתים קרובות עם נזק רקמות משמעותי אשר מונע שימוש ממושך. בנוסף, התקנים אלה חסרים לעיתים קרובות כל מידה משמעותית של משוב חושי כאשר לחות הבנייה המורכבים שלהם ויברציות או תחושות אחרות שהמשתמש היה תלוי בעבר בעת שימוש בתותבות פשוטות יותר. ממשק היקפי משובי היקפית (C-RPNI) פותחה כאורווה, ביולוגי לבנות עם היכולת להגביר את האותות העצביים המוטוריים, תוך מתן משוב חושי משוב חושים בו. C-RPNI מורכב מקטע של שתל חינם העורי ושריר השתלת מאובטח סביב היעד מעורב sensorimotor העצב, עם מועדף מנוע עצבי העצב של השתל שריר העצב החושי של השתל העורי. בחולדות, המבנה הזה הראה את הדור של פוטנציאל פעולה שרירים מורכבים (CMAPs), הגברה של האות של עצב היעד מתוך רמת מיקרו עד מילי וולט, עם אות ליחסי רעש בממוצע כ 30-50. גירוי של המרכיב העורי של המבנה יוצר מתחם עצבי חושים מורכבים (CSNAPs) בעצב הבית. ככזה, המבנה הזה יש מבטיח בעתיד השירות לקראת הגשמת האידיאל, התותבת אינטואיטיבי.

בניית הייצור נחשב מוצלח אם חולדות לפתח זיהום או לא לשרוד הרדמה כירורגית. מחקרים קודמים הצביעו על בנייה אלה דורשים בערך שלושה חודשים כדי revascularize ו reinnervate2,3,17,36. בעקבות תקופת ההחלמה של שלושה חודשים, בניית ...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of the Composite Regenerative Peripheral Nerve Interface C-RPNI in the Adult Rat at JoVE.com

Fabrication of the Composite Regenerative Peripheral Nerve Interface C-RPNI in the Adult Rat

כתב היד הבא מתאר את השיטה הרומן לפיתוח biologic, סגור לולאה מערכת משוב עצבית כינה את ממשק משובי היקפית מורכבים היקפי (C-RPNI). במבנה זה יש את היכולת להשתלב עם עצבי היקפי כדי להגביר את אותות המנוע efferent תוך שהוא מספק בו משוב חושי.

ייצור של ממשק היקפי מורכב משובי היקפית (C-RPNI) בעכברוש למבוגרים

Recent advances in neuroprosthetics have enabled those living with extremity loss to reproduce many functions native to the absent extremity, and this is ...

הפרוטוקול שלנו הוא משמעותי גם גם משמעו שהוא מאפשר הגברה בו זמנית של אותות עצביים מוטוריים לצד מתן גירוי עצבי חושי אדיש באמצעות ניצול ממשק עצב היקפי ביולוגי. טכניקה זו יכולה לספק מכשיר תותב דמוי חיים עבור אלה עם קטיעות כמו C-RPNI מאפשר שליטה מוטורית בו זמנית משוב חושי בתוך אותו ממשק עצב היקפי. רבים מאלה החיים עם קטיעות נוטשים מכשירים נוירופרותסטיים מתקדמים מכיוון שהמכשירים חסרי שליטה אינטואיטיבית ומשוב חושי משמעותי.טכניקה זו מספקת את שניהם יכולה למנוע נטישה של התקן תותב. טכניקה זו יכולה להיות מיושמת על אנשים עם גפיים חלשות או נעדרות או ליקויים חושיים המספקים תובנה נוספת למערכות משוב המספקות בקרת גפיים מדויקת ואינטואיטיבית. ביצוע ניתוח על עצבים היקפיים קשה כמו יש מרווח קטן לטעויות.שימוש בכלים באיכות גבוהה ותרגול לעתים קרובות הן הדרכים הטובות ביותר להבטיח הצלחה. טכניקות כירורגיות קשות מאוד להעביר וללמוד ממת פורמט ספרותי. התבוננות בכל שלב המעורב בהמצאת המבנה היא המפתח לשליטה בשיטה.כדי להכין שתל עור, לאחר אישור חוסר תגובה קמצוץ בוהן, להחיל משחה על העיניים של חולדה הרדמה. בעזרת קוצץ, מגלחים את כל החלק האחורי התחתון, אזור הקרסול וצידי הכף. לחטא את hindlimb שנבחר במשטח plantar של הכף עם פתרון אלכוהול-iodopovidone רציף לטהר אלכוהול.באמצעות מנוע מיקרו כף יד במהירות גבוהה מקדחה עם אבן ליטוש גריסים עגולה עגולה נשלפת, לקבור את פני השטח plantar של הכף כדי להסיר את האפידרמיס במהירות של 4, 000 מהפכות לדקה החלת טיפות של מלוחים כדי לא לשרוף את העור. הדרמיס הבסיסי יהיה מראה מבריק עם דימום נקודתי. החל חוסם עורקים על הקצה התחתון כדי להאט את זרימת הדם ולהשתמש מספר 15 אזמל כדי להסיר בחדות את העור plantar.מניחים את העור גזה לחה מלוחים כדי למנוע ייעוד ולהחיל לעטוף גזה על הרגל מדממת כדי להאט את הדימום. מניחים את העור תחת מיקרוסקופ ניתוח ולהשתמש microscissors כדי להסיר כל רקמת גידים חיבור מהשכבה העמוקה של שתל העור. השתל עורי דליל צריך להיות אטום מעט, מכילים רק דרמים ולמדוד כ 0.5 על ידי סנטימטר אחד בגודל.ואז למקם את הרקמה לתוך חתיכה חדשה של גזה לחה מלוחים עד בניית ייצור. כדי להכין שתל שרירים, השתמש באזמל מספר 15 כדי לבצע חתך אורך לאורך ההיבט הקדמי של hindlimb התחתון ממש מעל הקרסול אל ממש מתחת לברך. לנתח דרך הרקמה התת עורית כדי לחשוף את השרירים הבסיסיים.בהיבט הדיסטלי של החתך, לחשוף את החדרות הגידים של השרירים הגפיים התחתונות. השוקית היא בדרך כלל הגדולה ביותר והתוססת ביותר מבין השרירים. ממש מתחת ו האחורי לשריר זה טמון לונגוס דיגיטציה extensoror.כדי לבודד את גיד הדיגיטאור לאורך דיסטליטור מהגידים האחרים באזור, הכנס את שני נטי המדפים מתחת לגיד ופתח את המדפים כדי להפעיל לחץ כלפי מעלה כדי לגרום לטיול גידים. מניפולציה של הגיד צריך לגרום לכל בהונות להרחיב בו זמנית. השתמש מספריים איריס חדה לבצע tenotomy דיסטלי ולהשתמש tenomoties כדי להפריד בבוטות את השריר מן הרקמה שמסביב עובד proximally כדי למצוא את המקור הגידים.לאחר שניתן לדמיין את הגיד הפרוקסימלי, השתמש במספריים הקשתית כדי לבצע טנטוטומיה שנייה ולהנחות את שתל השרירים בגאזה לחה מלוחה. לבידוד ולהכנת העצב הגולגולתי הנפוץ, גילחו ירך אחת וחטאו את העור החשוף בטיהור אלכוהול-בטדין-אלכוהול רציף. מניחים את החולדה הרדמה על כרית חימום תחת מיקרוסקופ כירורגי ולסמן את החתך רק דיסטלי לחרט sciatic לחלק הנחות של הברך נחות וזווית הרחק עצם הירך.לאחר מכן השתמש באזמל מספר 15 כדי לבצע חתך לאורך הסימן דרך שרירי הירך הבסיסיים femoris fascia. בזהירות לנתח דרך שרירי הירך שרירים לחלל שבבסיס שרירי הירך. לאחר זיהוי העצב הגולגולתי הנפוץ, השתמש במלקחיים מיקרו דקים ובמיקרו-סיסורים כדי לבודד בזהירות את העצב הגולגולתי המשותף מהענפים הסיאטיים האחרים.הסר כל רקמת חיבור מתמשכת באופן distally ובנקודה שבה העצב חוצה את פני השטח של הברך, לחצות בחדות את העצב עם זוג microscissors. לאחר מכן שחררו בזהירות את כל רקמת החיבור שנותרה מהעצב הגולגולתי המשותף ויעבדו באופן פרוקסימילי כדי לשחרר את העצב לאורך של כשני סנטימטרים. עצבים הם עדינים וקטנות קלות עלולות לגרום לגירעונות תפקודיים למשך זמן רב.תרגול תכוף, מכשירים כירורגיים מדויקים ומיצוב ותמיכה אידיאליים ביד הם המפתח לשליטה בטכניקה זו. כדי להמציא את מבנה C-RPNI, מניחים את שתל השריר מתחת למיקרוסקופ המ לנתח ולהסיר את כל הרקמה הגידית המרכזית, כמו גם קטע מרכזי קטן של אפימיסיום משאיר את הקצוות הגידיים שלמים. שימוש ב- 8-0 תפר ניילון ושני תפרים מופרעים, לאבטח את האפינוריום של הקצה המשתנה של העצב peroneal נפוץ לאזור של שתל השריר נטול אפימיסיום משני צדי העצב.אבטחו את שתל השרירים לעצם הירך עם תפר יחיד של 6-0 ניילון שנקטעו הן באופן פרוקסימלי והן באופן דיסטרי עם צומת שריר העצבים הפונה הרחק מעצם הירך. מניחים 8-0 תפר ניילון בשוליים המרכזיים הנחותים של אפימיסיום השתל השרירי המאבטח אותו לאפינוריום העצבי הגולגולתי הנפוץ כדי ליצור רפיון בעצב בתוך שתל השריר. מקם את שתל העור על שתל השריר כך שהוא מכסה לחלוטין את העצב ואת רוב השריר עם השוליים העמוקים של הדרמיס נח על השריר.לקצץ את כל הדרמיס המשתרע מעבר לגבול השריר ולהשתמש 8-0 ניילון קטע תפרים כדי לאבטח את השתלת העור באופן היקף לשתל השריר. סגור את שרירי femoris fascia מעל המבנה באופן פועל עם תפר כרומי 5-0 ולסגור את העור overlying עם תפר כרומי 4-0 באופנה ריצה. לאחר מכן להחליף את האזור כירורגי עם כרית אלכוהול ולהחיל משחה אנטיביוטית לפני המאפשר לחולדה להתאושש עם מקורות מזון ומים נפרדים בני זוג בכלוב עם ניטור עד דחייה מלאה.אם מוצלח, חשיפה כירורגית של המבנים לאחר שלושה חודשים תחשוף שרירים ועור כלי דם מחדש וסחיטה עדינה של העצב הפרונאלי המשותף עם מלקחים קרובים למבנה יגרום התכווצות שרירים גלוי. ניתוח היסטולוגי צריך להדגים עור, עצב ושרירים קיימא. כשל חיסוני גם יחשוף את העצבים המוטוריים והחושיים מחדש לצומתים הנוירומוסקולריים שלהם ולאברי הקצה החושיים שלהם בהתאמה.בדיקות אלקטרופיזיולוגיות יכולות להתבצע על מבנים אלה ב vivo כפי שהודגם, למשל בשלושה ותשעה חודשים לאחר ייצור C-RPNI. כאן, פוטנציאל פעולה שריר מורכב יחיד וסיכום ופוטנציאל פעולה עצבית חושית מורכבת אותות שהושגו במהלך בדיקות electrophysiologic בפורמט גרפי מוצגים. תוצאות תת אופטימליות בשתל השריר מסומנות על ידי אותות מיומתים חסרי את צורת הגל הפוטנציאלית האופיינית לפעולת שריר מורכבת.תוצאות תת-אופטימליות ברמת הרכיב העורי כרוכות בדרך כלל בהקטנה של צורת הגל עם רעשי רקע משמעותיים. מכשירים באיכות טובה הם חיוניים. מספריים צריך להיות חד מלקעות צריך להיות הטה בסדר כדי להקל על טיפול מדויק מאוד של שתלים עוריים ועצבים ללא נזק.לאחר הייצור, ניתן להשתמש בשיטה זו בחקירות אלקטרופיזיולוגיות כדי לאפיין עוד יותר את יכולות האיתות המספקות תובנות נוספות על לולאות משוב אדישות ואדישות. למרות C-RPNI מאפשר משוב חושי, לא ברור אם מערכת משוב בלולאה סגורה עבור proprioception ניתן ליצור. אנחנו כרגע מטפלים בשאלה הזאת במעבדה.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabrication of the Composite Regenerative Peripheral Nerve Interface (C-RPNI) in the Adult Rat

Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

המצאה של אלקטרוכימי-DNA Biosensors לגילוי Reagentless של חומצות, חלבונים ומולקולות קטנות גרעין

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

Bridging the Bio-Electronic Interface with Biofabrication

גישור ממשק ביו אלקטרונית עם Biofabrication

Advancements in lab-on-a-chip technology promise to revolutionize both research and medicine through lower costs, better sensitivity, portability, and ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

דור של עור בעובי מלא תלת ממדי Equivalent ואוטומטי פציעה

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery

עיצוב וייצור של יחידת אלסטומרי לרובוטים מודולרי רך בכירורגיה פולשנית

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in ...

Methods for the Self-integration of Megamolecular Biopolymers on the Drying Air-LC Interface

שיטות העצמי הוא השילוב של Biopolymers Megamolecular על ממשק האוויר-LC הייבוש

Living organisms that use water are always prone to drying in the environment. Their activities are driven by biopolymer-based micro- and ...

Fabrication of Extracellular Matrix-derived Foams and Microcarriers as Tissue-specific Cell Culture and Delivery Platforms

ייצור של תאי מטריקס הנגזרות קצפים Microcarriers כמו תרבית תאי רקמות ספציפיות פלטפורמות משלוח

Cell function is mediated by interactions with the extracellular matrix (ECM), which has complex tissue-specific composition and architecture. The focus ...

An Ultrasonic Tool for Nerve Conduction Block in Diabetic Rat Models

כלי אולטראסוניות גיאן לחסום במודלים עכברים סוכרתיים

Nerve conduction block with a high intensity-focused ultrasound (HIFU) transducer has been performed in normal and diabetic animal models recently. HIFU ...

Fabrication of Decellularized Cartilage-derived Matrix Scaffolds

ייצור של מטריקס הסחוס, נגזר Decellularized פיגומים

Osteochondral defects lack sufficient intrinsic repair capacity to regenerate functionally sound bone and cartilage tissue. To this extent, cartilage ...

A Tripeptide-Stabilized Nanoemulsion of Oleic Acid

Nanoemulsion מיוצב Tripeptide של חומצה אולאית

We describe a method to produce a nanoemulsion composed of an oleic acids-Pt(II) core and a lysine-tyrosine-phenylalanine (KYF) coating (KYF-Pt-NE). The ...

The Fabrication and Operation of a Continuous Flow, Micro-Electroporation System with Permeabilization Detection

ייצור והפעלה של זרימה רציפה, מערכת מיקרו-אלקטרופורציה עם זיהוי חלחול

Current therapeutic innovations, such as CAR-T cell therapy, are heavily reliant on viral-mediated gene delivery. Although efficient, this technique is ...