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

עבודה זו מומנה על ידי אוניברסיטת טקסס בדאלאס ומועצת המנהלים של UT. אנו מודים לסולומון גולדינג, בייאל חסן, מרגי ג'אני וצ'ינג-צו-צנג על הסיוע הטכני.

כל ההליכים המתוארים בפרוטוקול זה מתבצעים בהתאם למדריך NIH לטיפול ולשימוש בחיות מעבדה ואושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש של אוניברסיטת טקסס בדאלאס.
1. ייצור אלקטרודה חפתית מגרה
<ol><li>הכן את צינורות האזיקים.<ol>
<li>בעזרת סכין גילוח, חותכים חתיכת צינורות פולימר ...

<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>

כאן אנו מתארים גישה פשוטה בעלות נמוכה להרכבה של אלקטרודות שרוול מגרה כרונית לשימוש מכרסמים, הקלה על חקירות פרה-קוליות של טיפול זה המתעוררים. שיטה פשוטה זו לא דורשת הכשרה או ציוד מיוחדים, ומשתמשת במספר קטן של כלים ואספקה הנגישים בקלות לרוב מעבדות המחקר, מה שמפחית הן את עלויות העבודה הכספיות...

לאחרונה, הביקוש אלקטרודות שרוול מושתלים כרונית לגירוי של עצבים היקפיים גדל, כמו מחקרים יותר ויותר להדגים את התועלת הקדם קלינית של טכניקה זו לטיפול במחלות דלקתיות רבות1,,2,,3 והפרעות נוירולוגיות4,,5,,6,7,,68,,9,,10,,11,,12,,13,,14,,15. VNS כרוני, למשל, כבר הראה כדי לשפר את הפלסטיות neocortical במגוון רחב של הקשרי למידה, שיפורשיקום מוטורי 4, 5,6,,7, 8,6,הכחדהלמידה 10,,11,12,13,,14, ואפליהחושית 15. אלקטרודות שרוול עצב היקפי זמין מסחרית קשורים לעתים קרובות עם זמנים ממושכים עבור מילוי הזמנה ועלויות גבוהות יחסית, אשר יכול להגביל את הנגישות שלהם. לחלופין, פרוטוקולים עבור "בתוך הבית" ייצור של אלקטרודות שרוול מושתלים כרונית נשארים מוגבלים, ואנטומיה מכרסמים מציג אתגרים מסוימים בשל גודלם הקטן. הפרוטוקולים הנוכחיים לבניית אלקטרודות שרוול לניסויים כרוניים מכרסמים לעתים קרובות דורשים שימוש בציוד וטכניקות מורכבים, כמו גם כוח אדם מאומן בהרחבה. בפרוטוקול זה, אנו מדגימים גישה פשוטה לזיוף אלקטרודה שרוול מבוסס על שיטות שפורסמו בעבר בשימושנרחב 16,,17. אנו מאמתים את הפונקציונליות של האלקטרודות המושתלות באופן כרוני שלנו בחולדות על ידי הדגמה שבזמן השתלת השרוול סביב עצב התועה של צוואר הרחם השמאלי, גירוי שהוחל על אלקטרודות השרוולים יצר בהצלחה הפסקת נשימה וירידה ב-SpO2. גירוי של סיבי vagal קולטן ריאתי א-פרנטי ידוע לעסוק רפלקס הינג-ברויר, שבו עיכוב של גרעינים נשימתיים מספר בגזע המוח גורמת השראהדיכוי 18. לכן, הפסקת הנשימה עולה בקנה אחד עם רפלקס הינג-ברויר, ואת הירידה שנוצרה ב SpO2, לספק בדיקה פשוטה עבור השתלת אלקטרודה נכונה ותפקוד השרוול בחולדות מרדים. כדי לאמת את הפונקציונליות ארוכת הטווח של אלקטרודות שרוול מושתלות כרונית, תגובות רפלקס נמדדו בזמן ההשתלה בהשוואה לתגובות שהתקבלו באותם בעלי חיים שישה שבועות לאחר ההשתלה. קבוצה שנייה של חולדות הושתלה עם אלקטרודות שרוול VNS לאחר אימון התנהגותי במשימת לחיצה על ידית. בחולדות אלה, VNS בשילוב עם ביצועי המשימה הנכונים הפיק ארגון מחדש של מפת המנוע הקליפתי, עולה בקנה אחד עם מחקריםשפורסמו בעבר 19,20,21,22. בזמן מיפוי קליפתי מוטורי תחת הרדמה, אשר התרחש 5-10 שבועות לאחר השתלת המכשיר, אנו עוד יותר מאומתים פונקציית השרוול בבעלי חיים שטופלו VNS על ידי אישור כי VNS בהצלחה גרם הפסקת נשימה וירידה של יותר מ 5% SpO2.
הפרוטוקולים שפורסמו לאחרונה מ Childs et al.17 ו Rios ואח '.16 לספק נקודת התחלה מאומתת היטב עבור גישת ייצור אלקטרודה שרוול פשוטה, כמו שיטה פופולרית זו נוצלה על ידי מעבדות מרובות ביצוע מחקרי VNSכרוניים מכרסמים 1,2,,,3,,4,,5,6,,7,,8,,9,,10,11., השיטה המקורית כוללת מספר שלבים מדויקים למניפולציה של המיקרו-חוטים העדינים, כך שזיוף האלקטרודה של השרוולים לוקח יותר משעה להשלמתו, והכשרה מקיפה לביצועים אמינים. הגישה המפשטת המתוארת כאן דורשת פחות חומרים וכלים באופן משמעותי ותוכל להשלים אותה מתוך פחות משעה על ידי כוח אדם מיומן מינימלי.

<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

אלקטרודות שרוול עצב היקפי שימשו זמן רב במדעי המוח ובתחומים הקשורים לגירוי של, למשל, vagus או עצבים ירך. מספר מחקרים שנעשו לאחרונה הראו את היעילות של VNS כרוני בשיפור פלסטיות מערכת העצבים המרכזית כדי לשפר את השיקום המוטורי, למידה הכחדה, ואפליה חושית. בניית מכשירים מושתלים כרונית לשימוש במחקרים כאלה היא מאתגרת בשל גודלם הקטן של חולדות, פרוטוקולים טיפוסיים דורשים הכשרה נרחבת של כוח אדם ושיטות microfabrication גוזל זמן. לחלופין, אלקטרודות שרוול מושתלים זמינים מסחרית ניתן לרכוש בעלות גבוהה יותר באופן משמעותי. בפרוטוקול זה, אנו מציגים שיטה פשוטה בעלות נמוכה לבניית אלקטרודות קטנות, מושתלות באופן כרוני לשרוול ים היקפי לשימוש בחולדות. אנו מאמתים את האמינות לטווח הקצר והארוך של אלקטרודות השרוולים שלנו על ידי הדגמה כי VNS בחולדות מרדימים קטמין / xylazine מייצר ירידה בקצב הנשימה עולה בקנה אחד עם ההפעלה של רפלקס הינג-ברויר, הן בזמן ההשתלה ועד 10 שבועות לאחר השתלת המכשיר. אנו מדגימים עוד את התאמת אלקטרודות השרוול לשימוש במחקרי גירוי כרוני על ידי זיווג VNS עם ביצועי מכבש מנוף מיומנים כדי לגרום פלסטיות מפה קליפתית המנוע.

אלקטרודות וכיפתות ראש של שרוולי עצב Vagus הושתלו באופן כרוני בחולדות על פיניתוחים שפורסמו בעבר 17,19,20,21,22. לפני ההשתלה, מכשול ב 1 kHz נמדד על פני השרוול מוביל עם צינורות השרוול שקוע בתמיסת מלח (מכשול = 1.2 ± 0.17 ...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Peripheral Nerve Stimulation Electrodes for Chronic Implantation in Rats at JoVE.com

Preparation of Peripheral Nerve Stimulation Electrodes for Chronic Implantation in Rats

גישות קיימות לבניית אלקטרודות שרוול עצב היקפי מושתלים באופן כרוני לשימוש מכרסמים קטנים דורשים לעתים קרובות ציוד מיוחד ו/או כוח אדם מיומן. בפרוטוקול זה אנו מדגימים גישה פשוטה בעלות נמוכה לזיוף אלקטרודות שרוול מושתלות כרונית, ולהפגין את יעילותם לגירוי עצבי vagus (VNS) בחולדות.

הכנת אלקטרודות גירוי עצבי היקפי להשתלה כרונית בחולדות

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

גירוי עצבי היקפי נמצא יותר ויותר תחת חקירה כטיפול במגוון מחלות כולל מחלות דלקתיות והפרעות עצביות. בניית אלקטרודות שרוול עצב היקפי מושתל כרונית עבור חיות מעבדה קטנות יכולה להיות זמן רב ויקר. פרוטוקול זה מתאר גישה פשוטה, בעלות נמוכה לבניית עצב היקפי מושתל כרוני מגרה אלקטרודות לשימוש בחולדות.השיטה דורשת מעט מאוד חומרים ואספקה נגישים בקלות ומספר מופחת של צעדים מסוכנים או נדרשים מבחינה טכנית בהשוואה לטכניקות דומות המפחיתות הן את עלות המכשיר והן את הזמן הנדרש לאמן כוח אדם והרכבת מכשירים. טכניקה זו נועדה לאפשר מחקרים פרה-קליניים הבודקים את האפקטיביות של גירוי עצבי כרוני בווגאס במהלך התאוששות משבץ או סוגים אחרים של תפקוד לקוי של המטרו. התחל בהכנת צינורות האזיקים.השתמש בסכין גילוח כדי לחתוך חתיכה 2.5 מילימטר של צינורות פולימר. לאחר מכן הכנס מהדק או כפה טיפים דרך הצינורות ולעשות להחליק לאורך דרך הקיר של צינורות בצד אחד של השרוול. מוציאים את המדפים מהצנרת ומכניסים מחט תפירה גדולה דרך קו האמצע של השרוול.מניחים את המחט לתוך לוח הקצף כדי להצמיד את השרוול במקום במהלך שלבי ההרכבה הנותרים. כדי למקם תפר לאבטחת סגירת חפתים במהלך ההשתלה הכנס מחט תפירה קטנה דרך הקיר של השרוול על קו האמצע בערך חמישה מילימטרים מהחתך העליון בצד אחד. ואז להכניס שני סנטימטרים של תפר שש אפס דרך העין של המחט ולמשוך את המחט דרך הקיר של הצינור כדי להשחיל את התפר לתוך השרוול.לנקב חור שני דרך קיר צינורות בערך נקודה חמישה מילימטרים מתחת לחור הראשון לאורך קו האמצע של השרוול. הכנס את התפר דרך העין של המחט ולמשוך את המחט דרך קיר צינורות. החל כמות קטנה של דבק תרופת UV לקצה הקצר של התפר המשתרע מהחור התחתון ולמשוך את קצה התפר הארוך יותר עד הזנב התחתון הוא כמעט סומק עם הקיר החיצוני של הצינור.ואז לרפא את דבק עם שרביט UV. חזור על תהליך זה כדי למקם תפר נוסף בצד הנגדי של השרוול. המקום הבא חוט אירידיום פלטינה מוביל.השתמש במחט התפירה הקטנה כדי ליצור ארבעה חורים בקיר השרוול. ואז להכניס את מחט התפירה שוב, הפעם עובד מבחוץ אל הפנים דרך חור העופרת הראשון. הכנס בערך נקודה חמישה סנטימטרים של חוט אירידיום פלטינה 7.5 ס"מ דרך העין של המחט ולמשוך את המחט דרך הצינורות כדי להשחיל את חוט להוביל דרך קיר השרוול.כוונן את החוט כך שכ-4.5 ס"מ ישתרעו בצד החיצוני של השרוול. הכנס את המחט דרך חור העופרת הראשון שוב ואז דרך חור העופרת השני. הכנס נקודה חמישה סנטימטרים של הקצה הקצר יותר של החוט דרך העין של המחט ולמשוך את המחט דרך הצינורות כדי להשחיל את חוט להוביל דרך קירות האזיקים.חזור על התהליך כדי להשחיל את החוט דרך חורי העופרת השלישית והרביעית. באמצעות מצית בוטאן, להסיר בזהירות את הבידוד מחמישה עד שישה מילימטרים של החוטים המשתרעים מן החורים להוביל השני והרביעי ואז בעדינות למשוך על קצה החוט המשתרע מהחור הראשון עד החלק uninsulated של החוט הוא לשטוף עם החור. חזור על פעולה זו עם ההפניה האחרת כדי ליישר את הקצה הלא מיושר של החוט מושחל דרך חורי העופרת השלישית והרביעית.החל כמות קטנה של דבק תרופת UV על לולאות חוט בצד החיצוני של השרוול בחורי העופרת הראשונה והשלישית. לאחר מכן השתמש בשרביט UV כדי לרפא את דבק ולאבטח את הלידים במקום. השתמש קצה פיפטה קטן לדחוף את מוביל חוט uninsulated על הקיר הפנימי של השרוול.משוך את הזנבות מילימטר אחד של החוט שטוח על פני השטח החיצוניים של השרוול, דואג לא לקצר אותם יחד. לאחר מכן להחיל כמות קטנה של דבק UV רק כדי לכסות את שני הזנבות לרפא אותו. הסר את המחט הגדולה עם מכלול השרוולים ממועצת הקצף.הכנס אורך של שלושה סנטימטרים של תפר של שישה אפס דרך העין של המחט ולמשוך את המחט דרך הצינורות כדי להשחיל את התפר דרך החלק התחתון של השרוול בנקודת האמצע. הכנס את מחט התפירה הקטנה דרך אותו חור קו האמצע עובד מפנים לחוץ, כדי למנוע עיוות, צינורות ואת מוביל חוט. ואז להכניס את הזנב החיצוני של התפר דרך העין של המחט ולמשוך את המחט דרך קיר השרוול כדי ליצור לולאה של תפר סביב קצה השרוול.צור את הלולאה השנייה סביב הקצה הנגדי של השרוול על ידי קשירת הקצוות של התפר וחצי קשר בצד החיצוני של השרוול. תוך החזקת הקשר שטוח נגד צינורות, להחיל כמות קטנה של דבק UV על הקשר למחצה לרפא אותו. בזהירות לחתוך את הקצוות של חוט התפר קרוב ככל האפשר לקשר.לאחר מכן, השתמש מצית בוטאן כדי להסיר את הבידוד מ כשלושה מילימטרים בסוף כל מוביל חוט אירידיום פלטינה. הלחם את צד ה סיכת זהב לקצה הלא מיושב של כל עופרת. לפני שתמשיך במבחן ההשתלה, ההימנעות של המכשיר שהורכב כדי לוודא שלשרוול שהורכב יש מכשול של פחות משני קילו אום בקילוהרץ אחד.לאחר הרכבת כובע הראש והשתלת אלקטרודות השרוול על פי הוראות כתב היד, לעורר את עצב הוואגוס בזמן החולדה ערה. חבר את החולדה למחולל גירויים באמצעות מכסה הראש המושתל והתאם את הגדרות הגירוי. עבור VNS המושרה ארגון מחדש של המפה קליפת המוח המנוע, לספק רכבת אחת של 15 פולסים biphasic, כל אחד עם רוחב של 100 מיקרו שניות, משרעת של 800 מיקרו אמפר בתדר של 30 הרץ.רכבת גירוי מועברת מיד לאחר זיהוי כל מכת לחץ מנוף מוצלחת לאורך 10, 30 דקות אימונים. השתמש oscilloscope כדי לפקח על מסירה מוצלחת של גירוי הנוכחי. פרוטוקול זה, שימש להשתלה כרונית של אלקטרודות שרוול עצבי של vagus וכובעי ראש בחולדות.במהלך ההשתלה, אימות תפקודי של כל האזיקים בוצע על ידי בדיקות עבור ירידה הנגרמת על ידי VNS ברוויה חמצן בדם. כדי לעורר תגובה זו, רכבת של 10 שניות של 30 פולסים הרץ, כל אחד עם רוחב של 100 מיקרו שניות, משרעת של 800 מיקרו אמפר נמסר על פני מובילי השרוול. עבור כל האזיקים, ראינו הפסקת VNS המושרה של נשימה למשך 10 שניות גירוי, אשר לווה בירידה ברווית חמצן בדם של לפחות 5% אישור תפקוד חפתים והשתלה נאותה.כדי לבדוק את הפונקציונליות לטווח ארוך של המכשירים, חולדות היו הרדמה שישה שבועות לאחר ההשתלה, ו VNS הוחל שוב. עבור שבעה מתוך תשעה מכשירים, עוצמת הגירוי עוררה שינוי ברווית החמצן בדם, לא הייתה שונה מזו שנצפתה בהשתלה הראשונית, מה שמרמז על המשך ביצועים מצוינים. שני המכשירים הנותרים, הגדלת משרעת הגירוי ל 1.6 מיליאמפר היה מספיק כדי לעורר ירידה אמינה רוויית חמצן בדם של לפחות 5% מה שמרמז כי מכשירים אלה המשיכו לתפקד.אבל השינויים בחוסר פגיעה, נזק עצבי, או כיוון השרוול אולי גרמו ביצועים מופחתים. כדי להמשיך ולבדוק את הפונקציונליות ארוכת הטווח של המכשירים המושתלים באופן כרוני, קבוצה שנייה של אשרושים אומנה בגרסה פשוטה יותר של משימת עיתונות מנוף מיומנת. החולדות נדרשו להגיע לשני סנטימטרים מחוץ לתא האימונים כדי לדכא את הידית באופן מלא ואז לשחרר אותה תוך שתי שניות.בקנה אחד עם מחקרים קודמים המוכיחים כי גירוי עצבי vagus מניע את הרחבת ייצוגי מפת המנוע הרלוונטיים למשימה, חולדות שטופלו ב- VNS הציגו ייצוגים גדולים יותר באופן משמעותי של קיידאות פרוקסימליות מאשר חולדות שאמה טיפלו. פרוטוקול זה יכול להיות מותאם בקלות כדי להתאים ניסויי גירוי כרוניים במין מעבדה אחרים או באתרי עצבים היקפיים אחרים, כולל עצבים sciatic או sacral. לדוגמה.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

השרשה כירורגית של אלקטרודות עצביות כרוניות להקלטת פעילות יחידה אחת אותות Electrocorticographic

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

Fiber-optic Implantation for Chronic Optogenetic Stimulation of Brain Tissue

השרשה של סיבים אופטיות לגירוי Optogenetic כרוני של רקמת המוח

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

Transplantation of Olfactory Ensheathing Cells to Evaluate Functional Recovery after Peripheral Nerve Injury

השתלה של תאי ensheathing חוש ריח להערכת החלמה תפקודית לאחר פגיעה עצבית היקפית

Olfactory ensheathing cells (OECs) are neural crest cells which allow growth and regrowth of the primary olfactory neurons. Indeed, the primary olfactory ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

גירוי optogenetic של עצב השמיעה

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted ...

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

Microelectrode מודרך השרשה של אלקטרודות לתוך גרעין Subthalamic של חולדות לטווח ארוך עמוק גירוי המוח

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

המצאה של צפיפות לתקשר גבוהה, אלקטרודות עצב שטוח ממשק עבור יישומי הקלטת הגירוי

Many attempts have been made to manufacture multi-contact nerve cuff electrodes that are safe, robust and reliable for long term neuroprosthetic ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

גירוי חשמלי טראנס כרונית והקלטה Intracortical בחולדות

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

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

השרשה כרונית של מערך שלם-קורטיקליים Electrocorticographic ב המרמוסט נפוצות

Electrocorticography (ECoG) allows the monitoring of electrical field potentials from the cerebral cortex with high spatiotemporal resolution. Recent ...

Chronic Implantation of Multiple Flexible Polymer Electrode Arrays

השרשה כרונית של מערכים גמישים אלקטרודה מרובים

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

השתלה ובקרה של מערכות אלחוטיות, נטולות סוללה להתממשקות עצבית היקפית

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