皮层下柔性脑皮层电图（ECoG）阵列植入及小型猪长期皮层记录

该模型有望成为评估慢性皮层器件在生物相容性、分辨率和信号质量方面安全性和有效性的标准。我们的实验流程描述了一种可重复且可扩展的方法，用于对器件的安全性和有效性进行长期随访评估，包括随时间推移的神经监测，以及体内和离体成像。

我们的方法将有助于感觉和运动皮层神经假体的开发。该方法是一种用于理解大脑皮层网络大规模活动的工具。此方法可用于基础神经科学，以研究不同皮层区域之间的功能连接性。

也可应用于其他大型动物模型。手术方法需要一定的练习，可先在尸体或急性实验中掌握。随后，测量过程将相对简单直接。

首先，使用手术刀沿中线切开麻醉动物的皮肤。用骨刮匙分离肌肉和骨膜，并放置牵开器以获得最佳操作视野。进行开颅手术时，使用带圆形切割钻头的骨钻，根据X光片测量的颅骨厚度，钻出开颅轮廓。

用生理盐水冲洗钻孔位置，以避免骨骼过热。小心均匀地钻出轮廓，直至到达硬脑膜。在首次穿透时，继续完成轮廓的钻孔，直到其变薄至几乎穿透为止。

然后使用平头刮勺，以开颅边缘为支点，将骨瓣完整地撬下。进行硬脑膜切开时，取6-0缝合包中的针头，在开颅窗的前端或后端、内外侧中点处，小心刺破并提起硬脑膜，再用刺刀式刀片开始切口。随后将一小片平头刮勺插入硬膜下腔，作为切割基底以保护皮层。

使用两件工具同时向前推进，在硬脑膜上创建一个前后方向的切口。确保切口略大于植入物的宽度。将植入物置于硬脑膜切口上方，用小型镊子沿切口边缘依次滑动，将其插入硬脑膜下腔。

小心握住装置的基座端，并推动植入物以避免产生阻碍插入的张力。当连接器边缘到达切口上方时，停止插入。为固定植入物，可在颅骨开孔边缘或锚定翼片上方的导线处放置一个钛桥，并使用合适的螺丝刀用一或两个钛螺钉将其固定。

接下来，仔细将硬脑膜在植入电缆周围缝合。使用3-0可吸收缝线和小型持针器，尽可能将硬脑膜两侧边缘对合，注意避免缝线撕裂这一薄层膜结构。进行骨瓣复位时，使用钛钉将钛桥固定在每块骨瓣的前部和后部。

将钛合金桥接器的末端拧入颅骨。接下来，规划底板的方向，以确保所有支脚均可拧入颅骨。然后通过拧入底板的钛合金螺钉，将底板固定到位，直至其牢固稳定。

然后将基座拧紧到足板上。使用4-0不可吸收缝合线，在皮下进行缝合，针距为3毫米。从远离基座的位置开始，沿切口两侧向基座方向进行缝合。

接下来，使用6-0不可吸收缝合线缝合皮肤，关闭真皮层，缝线间距为5毫米。从基座远端开始，沿切口两侧向基座方向进行缝合。

注意使两个皮瓣之间及基座边缘附近实现良好的组织对合，以避免出现空隙。将无线头戴装置插入动物体内时，可通过手持固定动物或用零食喂食使其分心，随后记录清醒状态下的脑信号。记录信号时，应确保将放大器天线和外置扬声器放置在猪笼附近。

可在电极阵列上绘制无声音刺激时的基线活动以及对800赫兹短声刺激产生的听觉诱发电位。单个电极通道中的听觉诱发电位随时间变化情况以图示显示，箭头标记了“开启”反应，同时展示了基线活动作为对照。体内成像在术中和术后进行，以评估脑状态和植入物的位置。

术中平面X光片验证了植入物的位置，未见由放射显影标记物显示的折叠现象。术后MRI显示脑表面保持完整。总体而言，利用该植入物及基座系统，在整个植入期间可实现全脑成像，以观察解剖结构或植入物周围液体及血液的存在情况。

此外，本研究使用临床电极作为对照，但由于加热和安全问题，这些电极无法在 MRI 中成像，需进行 CT 扫描。所展示的流程能够实现全脑提取和切片，以对整个脑半球进行成像。对整块组织切片的成像显示出了清晰的神经元层。

在20倍共聚焦成像下，细胞轮廓清晰，可对炎症标志物进行精细研究。通过电化学表征提取了器件的阻抗模量和相位，并在植入后的六个月内持续监测1千赫兹下的变化。必须仔细选择动物的年龄和大小，以避免手术过程中打开鼻窦。

这将影响慢性实验的结果。在暴露硬脑膜或植入器件时，必须避免出血。这有助于防止进一步的并发症和炎症反应。

一旦建立该模型，即可用于在小型猪中进行自由活动状态下的电生理记录，并采集大脑皮层感兴趣区域的神经活动信号。该方法可用于开发将要应用于人类的新型神经假体时，收集支持临床试验申报所需的生物安全性数据。