Denna modell kan bli en standard för säkerhets- och effektvalidering för kroniska kortikala enheter när det gäller biokompatibilitet, upplösning och signalkvalitet. Vår procedur beskriver en reproducerbar och skalbar metod för att utföra långtidsuppföljning av produktsäkerhet och effekt. Detta inkluderar neural övervakning över tid, såväl som in vivo- och ex vivo-avbildning.
Vår metod kommer att hjälpa till i utvecklingen av sensoriska och motoriska kortikala neuroproteser. Det är ett verktyg för att förstå den storskaliga kortikala nätverksaktiviteten. Denna metod kan användas inom grundläggande neurovetenskap för att undersöka funktionell konnektivitet över olika kortikala områden.
Kan även appliceras på andra stora djurmodeller. Det kirurgiska tillvägagångssättet kräver lite övning, som kan förvärvas på kadaver eller akuta experiment först. Mätningarna bör då vara ganska enkla.
Börja med att skära upp huden på det sövda djuret med en skalpellkniv längs mittlinjen. Separera muskeln och benhinnan från benet med hjälp av en raspator och placera spridare för optimal åtkomst. För att utföra kraniotomin, borra konturen med en benborr med en rund skärbit, med hänsyn till skallens tjocklek mätt på röntgen.
Skölj borrplatsen med saltlösning för att undvika överhettning av benet. Borra försiktigt konturen homogent tills du når dura mater. Vid det första genombrottet, avsluta borrningen av konturen tills den har tunnats ut tillräckligt för att nästan bryta igenom.
Använd sedan en platt spatel för att bryta bort benfliken i ett stycke med kraniotomikanten som hävstång. För att utföra durotomi, med hjälp av nålen från ett sex oh suturkit, genomborra och lyft försiktigt dura mater vid den främre eller bakre änden av kraniotomin, halvvägs mellan den mediala och laterala sidan, och skapa början av ett snitt med stickkniven. Använd sedan en liten platt spatel som sätts in i subduralutrymmet, som fungerar som en skärbas för att skydda cortex.
Skapa en anteroposterior slits i dura mater genom att föra fram samtidigt med båda verktygen. Se till att slitsen är något större än implantatets bredd. Placera implantatet ovanför slitsen dura mater och för in enheten med en liten pincett genom att skjuta den sekventiellt på varje kant.
Håll försiktigt i piedestaländen på enheten och gå framåt med implantatet för att inte skapa spänningar som hindrar insättningen. Stoppa insättningen när anslutningskanten är placerad ovanpå skåran. För att säkra implantatet på plats, placera en titanbrygga över kabeln efter kanten på kraniotomin eller i förankringsvingarna och fäst den med en eller två titanskruvar med lämplig skruvmejsel.
Suturera sedan dura mater försiktigt runt implantatkabeln. Använd en treoh resorberbar sutur och en liten nålhållare för att föra ihop de två dura mater-kanterna så mycket som möjligt utan att riva igenom det tunna membranet med suturtråden. För att placera benfliken, fäst en titanbro på den främre och bakre delen av varje benflik med en titanskruv.
Skruva fast änden av titanbroarna på skallen. Planera sedan fotplattans orientering för att säkerställa att alla ben kan skruvas fast i skallen. Fäst sedan fotplattan genom att skruva i titanskruvarna på fotplattan tills den sitter stadigt på plats.
Skruva sedan fast piedestalen på fotplattan. Skapa subkutana suturer med en fyra oh icke-resorberbar suturtråd med suturer tre millimeter från varandra. Börja bort från piedestalen och rör dig mot den på båda sidor av snittet.
Stäng sedan hudlagret genom att suturera huden med en sex oh icke-resorberbar suturtråd. Med suturer fem millimeter från varandra. Börja bort från piedestalen och rör dig mot den på båda sidor av snittet.
Var noga med att uppnå en god vävnadsfördelning mellan de två hudflikarna och nära piedestalkanten för att undvika tomrum. Efter att ha anslutit det trådlösa huvudsteget till djuret genom att antingen hålla djuret eller distrahera det genom att mata med godis, spela in de vakna hjärnsignalerna. Se till att placera amplifier antenn och de externa högtalarna nära grisens bur medan du spelar in signalerna.
Baslinjeaktivitet utan ljudstimuli och auditivt framkallade potentialer som svar på en 800 hertz tonburststimulering kan kartläggas över elektrodmatrisen. Den auditiva framkallade potentialen i en enda elektrodkanal visas över tid med pilar som markerar på"responsen och baslinjeaktiviteten visas som en jämförelse. In vivo-avbildning utfördes intraoperativt och postoperativt för att bedöma hjärnans tillstånd och implantatpositionering.
Intraoperativ planröntgen verifierad implantatplacering och ingen veckning som observerats av den röntgentäta markörplaceringen. Hjärnans yta är intakt, vilket kan observeras i den postoperativa MR-undersökningen. Sammantaget, med detta implantat och piedestalsystem, är det möjligt att avbilda hela hjärnan under implantationsperioden för att se anatomiska strukturer eller närvaron av vätska och blod runt implantatet.
Dessutom används kliniska elektroder som jämförelsematerial i denna studie, men kan inte avbildas i MRT på grund av uppvärmnings- och säkerhetsproblem och kräver datortomografi. Den presenterade pipelinen gör det möjligt att extrahera hela hjärnan och snitta för att avbilda hela halvkloten. Avbildningen av hela vävnadssnittet visade ett tydligt nervcellslager.
Cellerna är tydligt definierade på konfokal avbildning vid 20x och möjliggör fin undersökning av inflammatoriska markörer. Elektrokemisk karakterisering av enheterna användes för att extrahera impedansmodulen och fasen in vitro, som spårades över tid vid en kilohertz under de sex månaderna av implantationen. Det är viktigt att noggrant välja djurets ålder och storlek för att undvika att öppna bihålorna under operationen.
Detta skulle äventyra det kroniska experimentet. Det är viktigt att undvika blödning när man kommer åt dura mater eller sätter in implantaten. På så sätt undviker man ytterligare komplikationer och inflammatoriska reaktioner.
När denna modell väl är på plats kan den användas för att utföra fritt betsig elektrofysiologi på minigrisar och registrera aktivitet från kortikala intresseområden. Denna metod kan användas för att samla in biosäkerhetsdata för inlämning av en klinisk prövning vid utveckling av nya neuroproteser som kommer att översättas till människor.
