בצפיפות גבוהה הקלטות EEG של העכברים לנוע בחופשיות באמצעות polyimide מבוססי microelectrode
11 בינואר 2011
במאמר זה, אנחנו יכולים לתאר את הליך הניתוח והטיפול טיפים להשתלה של מערך polyimide מבוססי דקים microelectrode (PBM-array) בגולגולת עכבר לרכישת encephalography צפיפות גבוהה (EEG) במודל של עכברים.
שלום, אני מינה לי ממעבדת Gen Choice במרכז למדעי העצבים במכון קוריאה למדע וטכנולוגיה. היום נדגים את תנאי ה-EG בצפיפות גבוהה במודל המסה עם מערך מיקרו-אלקטרודות מבוסס פולימר. ההליך כולל הגדרת המכשירים, הכנת בעלי חיים לניתוח וביצוע ניתוח סטריאוטקסי.
לאחר הניתוח, נבצע רישום EEG ולאחר מכן ננתח את הנתונים. בואו נתחיל. לפני תחילת הניתוח, הכינו את מכשיר הסטריאוטקסיס ואת כל החומרים הדרושים.
הסביבה צריכה להיות נקייה. הכינו את העכבר לניתוח. אדגים היום את הניתוח באמצעות עכבר היברידי מסוג basic six black six J 1 29 s four S-V-J-A-E בן 17 שבועות.
ניתן להשתמש גם בעכברים השוקלים יותר מ-25 גרם. הרדמו את העכבר באמצעות הזרקה תוך-בטנית (IP) של תמיסה המכילה 120 mg/kg ketamine ו-6 mg/kg xylazine. צבטו בעדינות את זנב העכבר כדי לוודא שהעכבר מורדם מספיק כדי להמשיך בניתוח.
כדי להתחיל בניתוח, הצמידו את בעל החיים למערכת הסטריאוטקסיס. הכניסו את מוטות האוויר אל תוך תעלת העכבר one by one והדקו אותם. מרחו מעט מתנול על ראשו ולאחר מכן גלחו את הפרווה מאזור ראשו.
הזריק, בצע חתך קדמי-אחורי בין העיניים לבין האוזניים והגולגולת. צבט את עור העכבר באמצעות מיקרו-קליפסים כדי להשאיר את החתך פתוח ורחב. הסר כל רקמה או ממברנה שנותרה על הגולגולת באמצעות מקלוני ניקוי סטריליים.
הניחו את טוש הסימון מעל ראשו. סמנו את נקודות הלמדא של ה-BMA. לאחר מכן הסירו את טוש הסימון וסמנו את הנקודות באמצעות עט קבוע.
בדיוק בנקודה. הנקודה המדויקת. הביאו את אלקטרודת הסרט מעל הראש והניחו טיפה של T water על הגולגולת.
הנח את ה-BMA במרכז השכבה החמישית של ה-Ontario של ה-poly best micro electro array. נקה את הסרט בזהירות מהחלק המדיאלי ללטרלי באמצעות מקלוני צמר גפן ספוגים במים. המתן מספר דקות עד לייבוש מלא.
פעולה זו מסייעת להשגה של היצמדות טובה יותר. סמנו שלושה סימנים בעזרת טוש על בסיס שמן במרווח הנותר. סימנים אלו הם המקומות שבהם תקדחו.
היו זהירים מאוד בעת קידוח החורים כדי לא לגעת בחלק הפנימי. מקמו את שלושת ברגי ההיגוי של קווי העיקור על הגולגולת והדקו אותם עד שיהיו מקובעים היטב. ערבבו כמות סמיכה של צמנט דנטלי נוזלי וכסו את ברגי אלקטרודת הסרט ואת שאר הגולגולת.
הכינו מנה נוספת והשתמשו בה כדי לכסות לחלוטין את האלקטרודה. חשפו שוב את הברגים כדי להדק אותה. זכרו, חלק זה לא צריך להיות מתחת לאלקטרודת הסרט.
הצמדו סימון כפול עם סרט דביק על גב מישור המחבר. הדביקו מקל קשיח כרצועה במרכז הגולגולת באמצעות דבק חזק. בניסוי הנוכחי, אני משתמש בקצה של מקל ניקוי עבור שלב המקל הזה, ומזיז את מיקום המחבר לאחור עד שהוא יוצר מגע עם קצה נקודת החיתוך.
המרחק בין הגולגולת למחבר צריך להיות יותר מ-5 מילימטרים. הדביקו את מישור המחבר לקצה מקלוון הצמר באמצעות דבק חזק. כסו את שאר השטח הפתוח בבטון אקרילי.
לאחר התקשות המלט, הסר את התופסנים וערער את העור. הוצא את העכבר מהטבעת וכסה את השטח העודף. בעזרת מלט שיניים אקרילי, מרח אנטיביוטיקה של sodium ate מסביב למלט ולאזור התפרים.
הנח את העכבר בכלוב נפרד והמתן חמישה ימים להחלמה. חבר את העכבר למכשיר ה-EEG, בצע את החיבור והמתן למעלה משעה להסתגלות. לאחר שעה בצע הקלטת EEG; ביצענו רכישת EEG בצפיפות גבוהה במודל עכבר באמצעות מערך מיקרו-אלקטרודות מבוסס פולימר.
בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור לטפל בעדינות ב-film electro Tri מכיוון שעוביו הוא שבעה מיקרומטרים בלבד. A, טיפת מי ברז נחוצה כאשר מסדרים מחדש את האלקטרודה. אם תדלגו על שלב זה, האלקטרודה עלולה להסתובב בקלות; ודאו ש-acrylic dentals שהוכנו בצמיגות גבוהה אינם חודרים מתחת לסרט.
לאחר ההקלטה, אנו עורכים ניתוח לא מקוון (offline) באמצעות meth lab כדי להפיק מספר גרפים של המוח להדמיה ברורה של הפעילות המוחית בעכברים. אלו הם אותות EEG רב-ערוציים מייצגים לאחר הזרקת GBL. בלוח השמאלי ניתן לראות את אותות ה-e רב-ערוציים המייצגים לאחר הזרקת GBL בלוח הימני.
מוצגים מפות טופוגרפיה של המוח, כגון השהיית זמן של הספק ממוצע, עוצמת שיא ממוצעת ומפת הסתברות ממוצעת של תחילת פרכוס. וזהו זה. תודה שצפיתם.
סקירה כללית
מאמר זה מדגים את ההליך הכירורגי להשתלת מערך מיקרו-אלקטרודות מבוסס פוליאימיד (PBM-array) על גולגולת עכבר, המאפשר רכישת EEG בצפיפות גבוהה במודל עכבר.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- מדעי המוח
- אלקטרופיזיולוגיה
- הנדסה ביו-רפואית
רקע
- EEG בצפיפות גבוהה הוא חיוני לחקר הפעילות המוחית.
- מערכי מיקרו-אלקטרודות מבוססי פוליאימיד מציעים יתרונות באיכות ההקלטה.
- הבנת הטכניקות הכירורגיות חיונית להשתלה מוצלחת.
- מודלים של עכברים נפוצים במחקר בתחום מדעי המוח.
מטרת המחקר
- לספק פרוטוקול כירורגי מפורט להשתלת מערך PBM.
- להקל על ביצוע הקלטות EEG בצפיפות גבוהה בעכברים.
- לשפר את שיטות רכישת הנתונים במחקר בתחום מדעי המוח.
שיטות שבהן נעשה שימוש
- הכנת כלי הניתוח והרדמת בעל החיים.
- ביצוע טכניקות של ניתוח סטריאוטקסי.
- טיפול זהיר במערך המיקרו-אלקטרודות הדק במיוחד.
- החלמה לאחר הניתוח ואיסוף נתוני EEG.
תוצאות עיקריות
- השתלה מוצלחת של מערך PBM על גולגולת העכבר.
- השגת הקלטות EEG באיכות גבוהה לאחר הניתוח.
- ניתוח הנתונים חשף תבניות משמעותיות של פעילות מוחית.
- הוכחה של חשיבותן של טכניקות כירורגיות קפדניות.
מסקנות
- ההליך המתואר יעיל עבור רכישת EEG בצפיפות גבוהה.
- טיפול נכון במערך המיקרו-אלקטרודות הוא קריטי.
- שיטה זו יכולה לקדם את המחקר בניתוח פעילות מוחית.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך סיכום
בדיקת EEG בצפיפות גבוהה בעכברים הנעים בחופשיות מאפשרת הפחתת סיכונים מכניסטית של היפותזות על מעגלים עצביים, וזאת על ידי קישור חתימות אלקטרופיזיולוגיות להתנהגות במודלים הניתנים למניפולציה גנטית. גישה זו תומכת בתיקוף מטרות בגילוי תרופות לנוירופסיכיאטריה על ידי אספקת מדדים כמותיים וניתנים לשחזור של פעילות רשת הרלוונטית למנגנוני מחלה. מערך מיקרו-אלקטרודות מבוסס פוליאימיד משפר את נאמנות האות ואת יכולת ההקלטה הכרונית, ובכך מגביר את הביטחון החזוי בהערכות יעילות פרה-קליניות.
יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות באמצעות מתאם בין מקצבי EEG למצבים התנהגותיים ספציפיים במודלים רלוונטיים למחלה.
- ערך תפעולי: מספק פלטפורמה סטנדרטית לתיקוף של מטרות תפקודיות תוך שימוש בפעילות עצבית רחבת היקף כקריאה פנוטיפית.
סריקה ופיתוח בדיקה
- ערך מדעי: מייצר פלטים רב-משתנים וכמותיים של EEG המתאימים לפיתוח בדיקות בתוכניות לסינון תרופות למערכת העצבים המרכזית (CNS).
- ערך תפעולי: תומך בסטנדרטיזציה של הבדיקה באמצעות השתלות אלקטרודות כרוניות וניתנות לשימוש חוזר, המפחיתות את השונות בין המפגשים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- ערך מדעי: מקל על זיהוי ביו-מרקרים תרגומיים על ידי התאמת חתימות EEG בעכברים למקבילות EEG בבני אדם בהפרעות נוירופסיכיאטריות.
- ערך תפעולי: מאפשר ניטור לאורך זמן של מעורבות המטרה ומודולציה של מעגלים לאורך שלבי מחקר פרה-קליניים.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מיצירת השערות ועד לאופטימיזציה של תרכובות מובילות (lead optimization), באמצעות אספקת נתונים עצביים דינמיים ברמת המערכת, המנחים את בחירת המטרה ואת תעדוף התרכובות.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי חשיפת האופן שבו מניפולציות גנטיות או פרמקולוגיות משפיעות על דינמיקה של רשתות מוחיות בקנה מידה רחב.
- סריקה: מספקת קריאות EEG רב-ממדיות ברזולוציית זמן, המשפרות את רזולוציית סריקת התרכובות מעבר למדידות של נוירון בודד או מדידות מסה (bulk).
- אנליזה: מאפשרת השוואה כמותית של תנאים באמצעות מדדי עוצמה ספקטרלית, קוהרנטיות והסתברות להתקפים, הנגזרים מהקלטות רב-ערוציות.
- מחקר תרגומי: עולה בקנה אחד עם אסטרטגיות של סממנים ביולוגיים על ידי לכידת פנוטיפים של EEG המנבאים תוצאות קליניות במודלים של אפילפסיה והפרעות שינה.
- שימוש חוזר ארגוני: מהווה פלטפורמה נוירופיזיולוגית שניתן להשתמש בה שוב, היישימה על פני תוכניות אינדיקציה מרובות של מערכת העצבים המרכזית (CNS) ומחלקות מטרה שונות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי על ידי הפחתת העמימות במנגנון המטרה באמצעות תצפית ישירה על השפעות ברמת הרשת.
- ערך תפעולי: משפר את השחזוריות והיכולת להרחבה של ניסויי EEG באמצעות פרוטוקולים כירורגיים סטנדרטיים ותכנון שתלים כרוניים.
- ערך אסטרטגי: משפר את איכות קבלת ההחלטות מסוג go/no-go על ידי אספקת נתוני יעילות אובייקטיביים ברמת המערכת בשלב מוקדם של תהליך הגילוי.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר קידום מותאם סיכון על ידי זיהוי תרכובות בעלות פרופילי מודולציה של רשת נוחים לפני השקעה פרה-קלינית יקרה.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בניתוח סטריאוטקסי וטיפול במיקרו-אלקטרודות בשל המבנה העדין והמפוצל של המערך.
- תלוי בגישה לציוד אלקטרופיזיולוגי המסוגל לרכישת אותות בצפיפות גבוהה וסנכרון עם ניטור התנהגותי.
- מחייב סטנדרטיזציה של הטיפול לאחר הניתוח ושל לוחות הזמנים להתאוששות כדי להבטיח איכות אות עקבית בין בעלי החיים.
- כולל שיקולי התאמה עבור זני עכברים ורקעים גנטיים שונים המשפיעים על עובי הגולגולת והגישה הניתוחית.
- מוגבל בשל האתגר הטכני של מניעת חדירת נוזלים מתחת לאלקטרודת הסרט במהלך יישום צמנט דנטלי, כפי שצוין בפרוטוקול.
