Name: preparation of peripheral nerve stimulation electrodes for chronic implantation in rats
Uploaded: 2020-07-14T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Peripheral Nerve Stimulation Electrodes for Chronic Implantation in Rats at JoVE.com

Ces travaux ont été financés par l’Université du Texas à Dallas et le Conseil des régents de l’UT. Nous remercions Solomon Golding, Bilaal Hassan, Marghi Jani et Ching-Tzu Tseng pour leur assistance technique.

Toutes les procédures décrites dans ce protocole sont effectuées conformément au Guide des NIH pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire et ont été approuvées par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de l’Université du Texas à Dallas.
1. Stimuler la fabrication d’électrodes de manchette
<ol><li>Préparer le tube de manchette.<ol>
<li>À l’aide d’une lame de rasoir, couper un morceau de tube en polymère de 2,5 mm de longueur. In...

<ol>
	<li>Koopman, F. 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=Vagus+nerve+stimulation+inhibits+cytokine+production+and+attenuates+disease+severity+in+rheumatoid+arthritis.">Vagus nerve stimulation inhibits cytokine production and attenuates disease severity in rheumatoid arthritis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. , (2016).</li><li>Levine, Y. 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=Neurostimulation+of+the+cholinergic+anti-inflammatory+pathway+ameliorates+disease+in+rat+collagen-induced+arthritis.">Neurostimulation of the cholinergic anti-inflammatory pathway ameliorates disease in rat collagen-induced arthritis.</a> PLoS One. , (2014).</li><li>Zhang, 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=Chronic+vagus+nerve+stimulation+improves+autonomic+control+and+attenuates+systemic+inflammation+and+heart+failure+progression+in+a+canine+high-rate+pacing+model.">Chronic vagus nerve stimulation improves autonomic control and attenuates systemic inflammation and heart failure progression in a canine high-rate pacing model.</a> Circulation: Heart Failure. , (2009).</li><li>Ganzer, P. D., 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=Closed-loop+neuromodulation+restores+network+connectivity+and+motor+control+after+spinal+cord+injury.">Closed-loop neuromodulation restores network connectivity and motor control after spinal cord injury.</a> Elife. , (2018).</li><li>Hays, S. 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=Vagus+nerve+stimulation+during+rehabilitative+training+enhances+recovery+of+forelimb+function+after+ischemic+stroke+in+aged+rats.">Vagus nerve stimulation during rehabilitative training enhances recovery of forelimb function after ischemic stroke in aged rats.</a> Neurobiology of Aging. , (2016).</li><li>Khodaparast, N., 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=Vagus+nerve+stimulation+delivered+during+motor+rehabilitation+improves+recovery+in+a+rat+model+of+stroke.">Vagus nerve stimulation delivered during motor rehabilitation improves recovery in a rat model of stroke.</a> Neurorehabilitation and Neural Repair. , (2014).</li><li>Meyers, E. 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=Vagus+nerve+stimulation+enhances+stable+plasticity+and+generalization+of+stroke+recovery.">Vagus nerve stimulation enhances stable plasticity and generalization of stroke recovery.</a> Stroke. , (2018).</li><li>Hays, S. 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=Vagus+nerve+stimulation+during+rehabilitative+training+improves+functional+recovery+after+intracerebral+hemorrhage.">Vagus nerve stimulation during rehabilitative training improves functional recovery after intracerebral hemorrhage.</a> Stroke. , (2014).</li><li>Farrand, 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=Vagus+nerve+stimulation+improves+locomotion+and+neuronal+populations+in+a+model+of+Parkinson's+disease.">Vagus nerve stimulation improves locomotion and neuronal populations in a model of Parkinson's disease.</a> Brain Stimulationation. , (2017).</li><li>Souza, R. R., 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=Vagus+nerve+stimulation+reverses+the+extinction+impairments+in+a+model+of+PTSD+with+prolonged+and+repeated+trauma.">Vagus nerve stimulation reverses the extinction impairments in a model of PTSD with prolonged and repeated trauma.</a> Stress. , (2019).</li><li>Noble, L. J., Souza, R. R., McIntyre, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vagus+nerve+stimulation+as+a+tool+for+enhancing+extinction+in+exposure-based+therapies.">Vagus nerve stimulation as a tool for enhancing extinction in exposure-based therapies.</a> Psychopharmacology. , (2019).</li><li>Childs, J. E., Kim, S., Driskill, C. M., Hsiu, E., Kroener, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vagus+nerve+stimulation+during+extinction+learning+reduces+conditioned+place+preference+and+context-induced+reinstatement+of+cocaine+seeking.">Vagus nerve stimulation during extinction learning reduces conditioned place preference and context-induced reinstatement of cocaine seeking.</a> Brain Stimulationation. , (2019).</li><li>Pe&#241;a, D. F., Engineer, N. D., McIntyre, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+remission+of+conditioned+fear+expression+with+extinction+training+paired+with+vagus+nerve+stimulation.">Rapid remission of conditioned fear expression with extinction training paired with vagus nerve stimulation.</a> Biological Psychiatry. , (2013).</li><li>Childs, J. E., DeLeon, J., Nickel, E., Kroener, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vagus+nerve+stimulation+reduces+cocaine+seeking+and+alters+plasticity+in+the+extinction+network.">Vagus nerve stimulation reduces cocaine seeking and alters plasticity in the extinction network.</a> Learning &amp; Memory. , (2017).</li><li>Engineer, C. 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=Temporal+plasticity+in+auditory+cortex+improves+neural+discrimination+of+speech+sounds.">Temporal plasticity in auditory cortex improves neural discrimination of speech sounds.</a> Brain Stimulationation. , (2017).</li><li>Rios, 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=Protocol+for+Construction+of+Rat+Nerve+Stimulation+Cuff+Electrodes.">Protocol for Construction of Rat Nerve Stimulation Cuff Electrodes.</a> Methods Protoc. , (2019).</li><li>Childs, J. E., 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=Vagus+nerve+stimulation+as+a+tool+to+induce+plasticity+in+pathways+relevant+for+extinction+learning.">Vagus nerve stimulation as a tool to induce plasticity in pathways relevant for extinction learning.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2015).</li><li>Paintal, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vagal+sensory+receptors+and+their+reflex+effects.">Vagal sensory receptors and their reflex effects.</a> Physiological reviews. , (1973).</li><li>Porter, B. 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=Repeatedly+Pairing+Vagus+Nerve+Stimulation+with+a+Movement+Reorganizes+Primary+Motor+Cortex.">Repeatedly Pairing Vagus Nerve Stimulation with a Movement Reorganizes Primary Motor Cortex.</a> Cerebral Cortex. 22, 2365-2374 (2011).</li><li>Morrison, R. 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=Vagus+nerve+stimulation+intensity+influences+motor+cortex+plasticity.">Vagus nerve stimulation intensity influences motor cortex plasticity.</a> Brain Stimulationation. , (2018).</li><li>Hulsey, D. R., 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=Norepinephrine+and+serotonin+are+required+for+vagus+nerve+stimulation+directed+cortical+plasticity.">Norepinephrine and serotonin are required for vagus nerve stimulation directed cortical plasticity.</a> Exp. Neurol. , (2019).</li><li>Hulsey, D. R., 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=Reorganization+of+Motor+Cortex+by+Vagus+Nerve+Stimulation+Requires+Cholinergic+Innervation.">Reorganization of Motor Cortex by Vagus Nerve Stimulation Requires Cholinergic Innervation.</a> Brain Stimulation. 9, 174-181 (2016).</li><li>Bouverot, P., Crance, J. P., Dejours, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+influencing+the+intensity+of+the+breuer-hering+inspiration-inhibiting+reflex.">Factors influencing the intensity of the breuer-hering inspiration-inhibiting reflex.</a> Respiration Physiology. , (1970).</li><li>Fialova, E., Vizek, M., Palecek, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflation+reflex+in+the+rat.">Inflation reflex in the rat.</a> Physiologia Bohemoslov. , (1975).</li><li>Hays, S. 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=The+bradykinesia+assessment+task:+An+automated+method+to+measure+forelimb+speed+in+rodents.">The bradykinesia assessment task: An automated method to measure forelimb speed in rodents.</a> Journal of Neuroscience Methods. , (2013).</li><li>Kim, 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=Cuff+and+sieve+electrode+(CASE):+The+combination+of+neural+electrodes+for+bi-directional+peripheral+nerve+interfacing.">Cuff and sieve electrode (CASE): The combination of neural electrodes for bi-directional peripheral nerve interfacing.</a> Journal of Neuroscience Methods. , (2020).</li><li>Gonz&#225;lez-Gonz&#225;lez, M. 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=Thin+Film+Multi-Electrode+Softening+Cuffs+for+Selective+Neuromodulation.">Thin Film Multi-Electrode Softening Cuffs for Selective Neuromodulation.</a> Scientific Reports. , (2018).</li><li>Thakur, R., Nair, A. R., Jin, A., Fridman, G. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+a+Self-Curling+Cuff+with+a+Soft,+Ionically+Conducting+Neural+Interface.">Fabrication of a Self-Curling Cuff with a Soft, Ionically Conducting Neural Interface.</a> Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS. , (2019).</li><li>Bucksot, 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=Flat+electrode+contacts+for+vagus+nerve+stimulation.">Flat electrode contacts for vagus nerve stimulation.</a> PLoS One. 14, (2019).</li><li>El Tahry, R., 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=Repeated+assessment+of+larynx+compound+muscle+action+potentials+using+a+self-sizing+cuff+electrode+around+the+vagus+nerve+in+experimental+rats.">Repeated assessment of larynx compound muscle action potentials using a self-sizing cuff electrode around the vagus nerve in experimental rats.</a> Journal of Neuroscience Methods. , (2011).</li><li>Bonaz, B., Sinniger, V., Pellissier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anti-inflammatory+properties+of+the+vagus+nerve:+potential+therapeutic+implications+of+vagus+nerve+stimulation.">Anti-inflammatory properties of the vagus nerve: potential therapeutic implications of vagus nerve stimulation.</a> Journal of Physiology. , (2016).</li></ol>

Ici, nous décrivons une approche simple et peu coûteuse pour l’assemblage des électrodes de manchette stimulante chroniquement implantables pour une utilisation chez les rongeurs, facilitant les investigations précliniques de cette thérapie émergente. Cette méthode simplifiée ne nécessite aucune formation ou équipement spécialisé, et utilise un petit nombre d’outils et de fournitures qui sont facilement accessibles à la plupart des laboratoires de recherche, réduisant à la fois les coûts monétaires e...

Récemment, la demande d’électrodes de manchettes chroniquement implantables pour la stimulation des nerfs périphériques a augmenté, car les études démontrent de plus en plus l’utilité préclinique de cette technique pour le traitement de nombreuses maladies inflammatoires1,2,3 et troubles neurologiques4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. Chronique VNS, par exemple, a été montré pour améliorer la plasticité néocorticale dans une variété de contextes d’apprentissage, l’amélioration de la réadaptation motrice4,5,6 ,76,,8, l’apprentissage de l’extinction10,11,12,13,14, et la discrimination sensorielle15. Les électrodes périphériques de manchette périphériques disponibles dans le commerce sont souvent associées à des délais prolongés pour l’exécution des commandes et à des coûts relativement élevés, ce qui peut limiter leur accessibilité. Alternativement, les protocoles pour la fabrication « en interne » des électrodes de manchette chroniquement implantables restent limités, et l’anatomie de rongeur présente des défis particuliers en raison de leur petite taille. Les protocoles actuels pour la construction d’électrodes de manchette pour des expériences chroniques de rongeurs exigent souvent l’utilisation d’équipements et de techniques complexes, ainsi que du personnel hautement qualifié. Dans ce protocole, nous démontrons une approche simplifiée de la fabrication d’électrodes de manchette basée sur des méthodes précédemment publiées et largement utilisées16,17. Nous validons la fonctionnalité de nos électrodes chroniquement implantées chez les rats en démontrant qu’au moment de l’implantation de manchette autour du nerf vague cervical gauche, la stimulation appliquée aux électrodes de manchette a réussi à produire un arrêt de la respiration et de la baisse dans SpO2. La stimulation des fibres vagales de récepteur pulmonaire afférent est connue pour engager le réflexe d’Hering-Breuer, dans lequel l’inhibition de plusieurs noyaux respiratoires dans le tronc cérébral a comme conséquence l’inspiration de suppression18. Ainsi, l’arrêt de la respiration compatible avec le réflexe Hering-Breuer, et la baisse résultante dans SpO2, fournissent un test simple pour l’implantation d’électrode appropriée et la fonction de manchette dans les rats anesthésiés. Pour valider la fonctionnalité à long terme des électrodes de manchette chroniquement implantées, les réponses réflexes ont été mesurées au moment de l’implantation et comparées aux réponses obtenues chez les mêmes animaux six semaines après l’implantation. Un deuxième groupe de rats a été implanté avec des électrodes de manchette de VNS après l’entraînement comportemental sur une tâche pressante de levier. Chez ces rats, VNS jumelé à des performances de tâche correctes a produit la réorganisation de la carte motrice corticale, compatible avec les études précédemment publiées19,20,21,22. Au moment de la cartographie corticale motrice sous anesthésie, qui s’est produite 5 à 10 semaines après l’implantation de l’appareil, nous avons encore validé la fonction de manchette chez les animaux traités par VNS en confirmant que VNS a réussi à provoquer un arrêt de la respiration et une baisse de plus de 5% dans Spo2.
Les protocoles récemment publiés de Childs et al.17 et Rios et coll.16 fournissent un point de départ bien validé pour une approche simplifiée de fabrication d’électrodes de manchette, car cette méthode populaire a été utilisée par plusieurs laboratoires menant des études VNS chroniques chez les rongeurs1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11. La méthode originale implique plusieurs étapes de haute précision pour manipuler les microfils fins de telle sorte que la fabrication d’électrodes de manchette prend plus d’une heure à compléter, et une formation approfondie pour effectuer de manière fiable. L’approche simplifiée décrite ici nécessite beaucoup moins de matériaux et d’outils et peut être complétée en moins d’une heure par du personnel peu formé.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1336px;" width="1335">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:441px;">Biocompatible polyurethane-based polymer tubing, 0.080&#34; OD x 0.040&#34; ID</td>
			<td style="width:178px;">Braintree Scientific</td>
			<td style="width:174px;">MRE080 36 FT</td>
			<td style="width:542px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dissecting microscope</td>
			<td style="width:178px;">AM Scopes</td>
			<td style="width:174px;">#SM-6T-FRL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fine Serrated Scissors, straight, 22mm cutting edge</td>
			<td style="width:178px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:174px;">#14058-09</td>
			<td>for cutting Pt/Ir wire and suture thread</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Forceps, #5 Dumont forceps, straight, 11 cm, 0.1 x 0.06 mm tip</td>
			<td style="width:178px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:174px;">#11626-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Forceps, ceramic tipped forceps, 0.3 mm x 30 mm tips</td>
			<td style="width:178px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:174px;">#78127-71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gold Pins, PCB Press Fit Socket</td>
			<td style="width:178px;">Mill-Max</td>
			<td style="width:174px;">#1001-0-15-15-30-27-04-0</td>
			<td>or similar small pins for connecting cuff leads to headcap</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isobutane lighter</td>
			<td style="width:178px;">BIC</td>
			<td style="width:174px;">#LCP21-AST</td>
			<td>for de-insulating Pt/Ir wire</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Micro strip connector with latch, 4-pin</td>
			<td style="width:178px;">Omnetics</td>
			<td style="width:174px;">A24002-004 / PS1-04-SS-LT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pipette tip, 10 uL</td>
			<td style="width:178px;">VWR</td>
			<td>89079-464</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Platinum-Iridium (90/10%) Wire, 0.001&#34; (diameter) x 9 strands, PTFE insulated</td>
			<td style="width:178px;">Sigmund Cohn</td>
			<td style="width:174px;">10IR9/49T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Razor Blade, Single Edge, Surgical Carbon Steel No.9</td>
			<td style="width:178px;">VWR</td>
			<td style="width:174px;">#55411-050</td>
			<td>for cutting MicroRenathane tubing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sewing needle, ca. 4.0 cm length x 0.7 mm diameter (size 6-7)</td>
			<td style="width:178px;">Singer</td>
			<td style="width:174px;">00276</td>
			<td>Smaller needle for threading Pt/Ir wire</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sewing needle, ca. 4.5 cm length x 0.8 mm diameter (size 2-3)</td>
			<td style="width:178px;">Singer</td>
			<td style="width:174px;">00276</td>
			<td>Larger needle for pinning cuff during assembly and for threading suture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Small foam board</td>
			<td style="width:178px;">Juvo+/Amazon</td>
			<td>B07C9637SJ</td>
			<td>for fabrication platform; our dimensions are ca. 2.5&#34; x 3.5&#34; x 1&#34; (L x W x H)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Solder, multicore lead-free, 0.38mm diameter</td>
			<td style="width:178px;">Loctite/Multicore</td>
			<td style="width:174px;">#796037</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Soldering station</td>
			<td style="width:178px;">Weller</td>
			<td style="width:174px;">WES51</td>
			<td>or similar soldering iron compatible with long conical tips (this part has been discontinued)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Soldering tip, long conical, 0.01&#34; / 0.4 mm</td>
			<td style="width:178px;">Weller</td>
			<td style="width:174px;">1UNF8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Suture, nonabsorbable braided silk ,size 6/0</td>
			<td style="width:178px;">Fine Science tools</td>
			<td style="width:174px;">#18020-60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">UV (405 nm) spot light</td>
			<td style="width:178px;">Henkel/Loctite</td>
			<td style="width:174px;">#2182207</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">UV Light Cure Adhesive 25 ml</td>
			<td style="width:178px;">Henkel/Loctite</td>
			<td style="width:174px;">AA 3106</td>
			<td>or similar biocompatible UV cure adhesive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Wire wrapping wire, 30 AWG</td>
			<td style="width:178px;">Digikey</td>
			<td style="width:174px;">K396-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of peripheral nerve stimulation electrodes for chronic implantation in rats

Les électrodes périphériques de manchette de nerf ont longtemps été employées dans les neurosciences et les champs connexes pour la stimulation, par exemple, des nerfs vagues ou sciatiques. Plusieurs études récentes ont démontré l’efficacité de VNS chronique dans l’amélioration de la plasticité du système nerveux central pour améliorer la réadaptation motrice, l’apprentissage de l’extinction, et la discrimination sensorielle. La construction de dispositifs implantables chroniques pour une utilisation dans de telles études est difficile en raison de la petite taille des rats, et les protocoles typiques nécessitent une formation approfondie du personnel et des méthodes de microfabrication chronophages. Alternativement, les électrodes implantables de manchette disponibles dans le commerce peuvent être achetées à un coût sensiblement plus élevé. Dans ce protocole, nous présentons une méthode simple et peu coûteuse pour la construction de petites électrodes de manchette périphériques chroniquement implantables pour une utilisation chez les rats. Nous validons la fiabilité à court et à long terme de nos électrodes de manchette en démontrant que VNS dans la kétamine/xylazine anesthésié rats produit des diminutions du taux de respiration compatible avec l’activation du réflexe Hering-Breuer, à la fois au moment de l’implantation et jusqu’à 10 semaines après l’implantation de l’appareil. Nous démontrons en outre la pertinence des électrodes de manchette pour une utilisation dans les études de stimulation chronique en associant VNS avec la performance habile de presse de levier pour induire la plasticité corticale de carte de moteur.

Les électrodes et les headcaps de manchette de nerf de Vagus ont été chroniquement implantés chez des rats selon des procédures chirurgicales précédemmentéditées 17,19,20,21,22. Avant l’implantation, l’impédance à 1 kHz a été mesurée à travers les fils de manchette avec le tube de manchette submergé en solution saline (impédance = 1,2 ± 0...

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Preparation of Peripheral Nerve Stimulation Electrodes for Chronic Implantation in Rats

Les approches existantes pour la construction d’électrodes de manchette périphériques implantables chroniques pour une utilisation chez les petits rongeurs nécessitent souvent un équipement spécialisé et/ou un personnel hautement qualifié. Dans ce protocole, nous démontrons une approche simple et peu coûteuse pour fabriquer des électrodes de manchette chroniquement implantables, et démontrons leur efficacité pour la stimulation de nerf vague (VNS) chez les rats.

Préparation d’électrodes de stimulation nerveuse périphérique pour l’implantation chronique chez les rats

Peripheral nerve cuff electrodes have long been used in the neurosciences and related fields for stimulation of, for example, vagus or sciatic nerves. ...

La stimulation nerveuse périphérique est de plus en plus à l’étude comme traitement pour une variété de maladies, y compris les maladies inflammatoires et les troubles neuronaux. La construction d’électrodes périphériques chroniques implantables pour les petits animaux de laboratoire peut prendre beaucoup de temps et coûter cher. Ce protocole décrit une approche simple et peu coûteux pour la construction d’électrodes stimulantes nerveuses périphériques chroniquement implantables pour une utilisation chez les rats.La méthode nécessite très peu de matériaux et de fournitures facilement accessibles et un nombre réduit d’étapes dangereuses ou techniquement exigées par rapport à des techniques similaires qui réduisent à la fois le coût de l’appareil ainsi que le temps nécessaire pour former le personnel et l’assemblage de l’appareil. Cette technique a été conçue pour permettre des études précliniques qui testent l’efficacité de la stimulation nerveuse chronique de Vegas pendant la récupération d’AVC ou d’autres types de dysfonctionnement de metro. Commencez par préparer le tube de manchette.Utilisez une lame de rasoir pour couper un tube de polymère de 2,5 millimètres. Insérez ensuite un trombone ou des pointes de force à travers le tube et faites glisser dans le sens de la longueur à travers le mur du tube d’un côté du brassard. Retirer les forceps du tube et insérer une grande aiguille à coudre à travers la ligne médiane du brassard.Placez l’aiguille dans le panneau de mousse pour épingler le brassard en place pendant les étapes d’assemblage restantes. Pour placer une suture pour fixer la fermeture du brassard lors de l’implantation insérer une petite aiguille à coudre à travers la paroi de la manchette sur la ligne médiane environ point cinq millimètres de la fente supérieure d’un côté. Puis insérer deux centimètres d’une suture de six zéro à travers l’œil de l’aiguille et tirer l’aiguille à travers la paroi du tube pour enfiler la suture dans le brassard.Percer un deuxième trou à travers le mur de tuyaux à environ cinq millimètres sous le premier trou le long de la ligne médiane du brassard. Insérez la suture à travers l’œil de l’aiguille et tirez l’aiguille à travers le mur de tube. Appliquez une petite quantité d’adhésif de traitement UV à l’extrémité courte de la suture s’étendant du trou inférieur et tirez l’extrémité de suture plus longue jusqu’à ce que la queue inférieure soit presque rincée avec la paroi extérieure du tube.Puis guérir l’adhésif avec une baguette UV. Répétez ce processus pour placer une autre suture sur le côté opposé de la manchette. La prochaine place, le fil Platinum Iridium mène.Utilisez la petite aiguille à coudre pour faire quatre trous dans le mur du brassard. Puis insérez l’aiguille à coudre à nouveau, cette fois en travaillant de l’extérieur à l’intérieur à travers le premier trou de plomb. Insérez environ cinq centimètres d’un fil d’Iridium platine de 7,5 centimètres à travers l’œil de l’aiguille et tirez l’aiguille à travers le tube pour enfiler le fil à travers la paroi du brassard.Réglez le fil de sorte qu’environ 4,5 centimètres s’étend sur le côté extérieur de la manchette. Insérez l’aiguille à travers le premier trou de plomb à nouveau, puis à travers le deuxième trou de plomb. Insérez le point cinq centimètres de l’extrémité plus courte du fil à travers l’œil de l’aiguille et tirez l’aiguille à travers le tube pour enfiler le fil de plomb à travers les murs de manchette.Répétez le processus pour enfiler le fil à travers les troisième et quatrième trous de plomb. À l’aide d’un briquet de butane, retirez soigneusement l’isolant de cinq à six millimètres des fils s’étendant des deuxième et quatrième trous de plomb puis tirez doucement sur l’extrémité du fil s’étendant du premier trou jusqu’à ce que la partie non isolée du fil soit rincée avec le trou. Répétez ceci avec l’autre plomb pour aligner l’extrémité non inululée du fil fileté à travers les troisième et quatrième trous de plomb.Appliquez une petite quantité d’adhésif de traitement UV sur les boucles métalliques du côté extérieur du brassard aux premier et troisième trous de plomb. Ensuite, utilisez la baguette UV pour guérir l’adhésif et fixer les fils en place. Utilisez une petite pointe de pipette pour pousser les fils non isolés contre la paroi intérieure du brassard.Tirez les queues d’un millimètre du fil à plat contre la surface extérieure de la manchette, en prenant soin de ne pas les court-court-métrage ensemble. Ensuite, appliquez une petite quantité d’adhésif UV pour couvrir les deux queues et le guérir. Retirer la grande aiguille avec l’assemblage du brassard de la planche en mousse.Insérez une longueur de trois centimètres d’une suture de six zéro à travers l’œil de l’aiguille et tirez l’aiguille à travers le tube pour enfiler la suture à travers le fond de la manchette au milieu. Insérez la petite aiguille à coudre à travers le même trou intermédiaire travaillant de l’intérieur à l’extérieur pour éviter la déformation, le tube et les fils métalliques. Insérez ensuite la queue extérieure de la suture à travers l’œil de l’aiguille et tirez l’aiguille à travers le mur de manchette pour créer une boucle de suture autour du bord de la manchette.Créer la deuxième boucle autour de l’extrémité opposée du brassard en lissant les extrémités de la suture et un demi-nœud sur le côté extérieur de la manchette. Tout en maintenant le nœud à plat contre le tube, appliquer une petite quantité d’adhésif UV sur le demi-nœud et le guérir. Couper délicatement les extrémités du fil de suture le plus près possible du nœud.Ensuite, utilisez un briquet de butane pour enlever l’isolant d’environ trois millimètres à l’extrémité de chacune des fils métalliques Platinum Iridium. Souder le côté tasse d’une goupille d’or à l’extrémité non insulée de chaque plomb. Avant de procéder à l’essai d’implantation, l’impedance de l’appareil assemblé pour vérifier que le brassard assemblé a une entrave de moins de deux kilo ohm à un kilohertz.Après avoir assemblé le capuchon et implanté les électrodes de manchette selon les instructions manuscrites, stimulez le nerf vague pendant que le rat est éveillé. Connectez le rat à un générateur de stimulus via le bouchon de tête implanté et ajustez les paramètres de stimulation. Pour la réorganisation induite par VNS de la carte corticale motrice, livrer un seul train de 15 impulsions biphasiques, chacune avec une largeur de 100 microsecondes, et une amplitude de 800 micro ampères à une fréquence de 30 hertz.Un train de stimulation est livré immédiatement après la détection de chaque presse à levier réussie tout au long de 10, 30 minutes de formation. Utilisez un oscilloscope pour surveiller la livraison réussie de la stimulation actuelle. Ce protocole, a été utilisé pour implanter chroniquement des électrodes de manchette de nerf vague et des chapeaux de tête chez les rats.Lors de l’implantation, la validation fonctionnelle de tous les brassards a été effectuée en testant une baisse induite par le VNS de la saturation en oxygène dans le sang. Pour évoquer cette réponse, un train de 10 secondes de 30 impulsions hertz, chacune d’une largeur de 100 microsecondes, et une amplitude de 800 micro ampères ont été livrés à travers les fils de manchette. Pour tous les poignets, nous avons observé une cessation induite par VNS de la respiration pour la durée de la stimulation de 10 secondes, qui a été accompagnée d’une baisse de saturation en oxygène dans le sang d’au moins 5% confirmant la fonction de manchette et l’implantation appropriée.Pour tester la fonctionnalité à long terme des dispositifs, les rats ont été anesthésiés six semaines après l’implantation, et VNS a de nouveau été appliqué. Pour sept dispositifs sur neuf, l’ampleur de la stimulation évoquait un changement dans la saturation en oxygène dans le sang, ne différait pas de celle observée à l’implantation initiale, suggérant une excellente performance continue. Les deux dispositifs restants, augmentant l’amplitude de stimulation à 1.6 milliampere étaient suffisants pour évoquer une réduction fiable de la saturation en oxygène de sang d’au moins 5%suggérant que ces dispositifs ont continué à fonctionner.Mais les changements d’impédance, de lésions nerveuses ou d’orientation des poignets peuvent avoir entraîné une diminution des performances. Pour tester davantage la fonctionnalité à long terme des dispositifs implantés de façon chronique, un deuxième groupe de rats a été formé sur une version simplifiée d’une tâche habile de presse à levier d’atteinte. Les rats devaient atteindre deux centimètres à l’extérieur de la cabine d’entraînement pour presser complètement le levier, puis le relâcher en deux secondes.Conformément aux études antérieures démontrant que la stimulation de nerf vague conduit l’expansion des représentations pertinentes de carte de moteur de tâche, les rats traités de VNS ont exhibé des représentations proximales sensiblement plus grandes d’avant-membre que les rats traités par Sham. Ce protocole peut être facilement adapté pour accueillir des expériences de stimulation chronique chez d’autres espèces de laboratoire ou à d’autres sites nerveux périphériques, y compris les nerfs sciatiques ou sacrés. Par exemple.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Surgical Implantation of Chronic Neural Electrodes for Recording Single Unit Activity and Electrocorticographic Signals

L&#39;implantation chirurgicale d&#39;électrodes neurales chroniques pour l&#39;enregistrement d&#39;activité Unité unique et Signaux Electrocorticographic

The success of long-term electrophysiological recordings often depends on the quality of the implantation surgery.  Here we provide useful information for ...

Recherche

Neurosciences

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Fibre optique d&#39;implantation pour la stimulation chronique optogenetic de tissu cérébral

Elucidating patterns of neuronal connectivity has been a challenge for both clinical and basic neuroscience. Electrophysiology has been the gold standard ...

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La transplantation de cellules olfactives engainantes à évaluer la récupération fonctionnelle après des nerfs périphériques blessures

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Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation

Microélectrodes guidée implantation d&#39;électrodes dans le noyau sous-thalamique des rats à long terme de stimulation cérébrale profonde

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, ...

Fabrication of High Contact-Density, Flat-Interface Nerve Electrodes for Recording and Stimulation Applications

Fabrication de haute Contactez-Density, Flat-Interface Electrodes nerveuses pour l&#39;enregistrement et de stimulation Applications

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Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

La Stimulation électrique chronique transcrânienne et Intracortical enregistrement chez le rat

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Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset

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Chronic Implantation of Multiple Flexible Polymer Electrode Arrays

Implantation chronique de multiples réseaux d'électrodes polymères flexibles

Simultaneous recordings from large populations of individual neurons across distributed brain regions over months to years will enable new avenues of ...

Implantation and Control of Wireless, Battery-free Systems for Peripheral Nerve Interfacing

Implantation et contrôle de systèmes sans fil et sans batterie pour l’interfaçage des nerfs périphériques

Peripheral nerve interfaces are frequently used in experimental neuroscience and regenerative medicine for a wide variety of applications. Such interfaces ...

Stimulation combinée des nerfs périphériques et paramètre de pouls contrôlable TMS

Combined Peripheral Nerve Stimulation and Controllable Pulse Parameter Transcranial Magnetic Stimulation to Probe Sensorimotor Control and Learning

Pleins feux sur l’auteur : Stimulation combinée des nerfs périphériques et paramètre d’impulsion contrôlable Stimulation magnétique transcrânienne pour sonder le contrôle sensorimoteur et l’apprentiss

Stimulation combinée des nerfs périphériques et paramètre d’impulsion contrôlable Stimulation magnétique transcrânienne pour sonder le contrôle sensorimoteur et l’apprentissage

Skilled motor ability depends on efficiently integrating sensory afference into the appropriate motor commands. Afferent inhibition provides a valuable ...