複数のフレキシブルポリマー電極アレイの慢性移植

この方法は、数日、数週間、または数ヶ月にわたって大規模な分布した神経集団を監視することを可能にし、これらの集団がどのように変化し、認知機能を手の届くところにサポートするかという疑問を投げかける。複数のポリマーデバイスの移植と関連するインプラント構造は、高チャンネル数、多領域、長期、連続、および安定した記録が可能な記録プラットフォームを作るために組み合わせます。手順を実証することは、私の研究室の技術者であるクレイ・スミスです。

挿入用のポリマー電極アレイを準備するには、2つの挿入片に垂直に向いた穴を通してねじを挿入し、それらを一緒にロックし、副片を保持します。両面テープを2枚目の上に貼り付け、安定化部分を最初の部分の端に取り付けます。安定部分は摩擦によって所定の位置に保持される。

手動で電極アレイを位置合わせし、挿入シャトルを最初の部分の狭い端部に取り付けます。プローブがピース1の長手方向軸に合わせられたとき、ピース2の平坦な部分にポリアミド両面テープにアレイコネクタを接着します。プラスチック製のチップ鉗子で、アレイリボンに取り付けられたポリアミド翼だけを接続し、挿入シャトル電極アレイ装置先端をピース1から安定化片の外側に持ち上げます。

1個目の端に適した接着剤を10マイクロリットル塗布します。プラスチック製のチップ鉗子を使用して、アレイリボンに取り付けられたポリアミド翼だけに接触し、挿入シャトルの正方形タブを使用して、デバイスをピース1の狭いセグメントに再調整します。シリコンシャトルまたはペグの側面を操作して、リボンやシャンクに過度の力を加えないように注意して、小さなアライメント調整を行います。

次に、鉗子を使用して安定化片の両側に穏やかな下押し圧力をかけ、配列を動かさずにアセンブリから安定化片を取り除きます。次に、最初のピースのマイクロマニピュレータを拡張位置に設定します。ピストンは、ピース1の内側の端子深さまでスライドします。

1個と2個を引き込みピストンに積み込みます。3番目のピースのマイクロマニピュレータを引き込んだ位置に設定します。2 番目のピースをピース 3 の上部に収め、穴を合わせ、挿入マイクロ マニピュレータピストンに 3 個をロードします。

ピース3の下側にピースをねじ込み、挿入マイクロマニピュレータを動かして挿入装置全体を動かそうとして、2個と3個を積み込んでねじ込みます。1個と2個を一緒に保持するネジを取り外します。次に、ねじがピストンに圧力をかけるまで、ピストントラックに垂直な片の横穴にネジを挿入し、引き込みピストンに従ってピース1つが動くようにします。

ピース1は、装置からの挿入シャトルの別々の引き込みを可能にする、ピース2から独立して移動する必要があります。装置の構造が完了したら、ステレオ顕微鏡の下で挿入を見て、すぐに毎秒25マイクロメートルで立体戦術機器を下げる。デバイスはすぐに脳に浸透しません。

抵抗とディンプルの程度は、ターゲットの位置とデバイスの設計によって異なります。デバイスが脳に浸透したら、マイクロマニピュレータの速度を毎秒10マイクロメートルに切り替え、デバイスをターゲットの深さから1〜2ミリメートル上に下げ、デバイスの翼と下げる間の挿入点を視覚化して、早期シャトルアレイの切り離しを避けます。デバイスがターゲット深度の 1 ~ 0.5 ミリメートルに達すると、挿入速度が毎秒 5 マイクロメートルに減速します。

そして、デバイスがターゲットから500マイクロメートル離れている場合は、毎秒1〜2マイクロメートルに挿入を遅くします。目標深度に達したら、必要に応じてベースピースの取り付けポイントを乾燥させ、適切な接着剤で両方のポリアミド翼をベースピースの取り付け部位に固定します。溶解する前に、ペグは配列および挿入シャトルインターフェイスの上に座っている球状の質量として現れる。

ペグを溶解するには、ペグがシャトルに付着した点で、配列上に体温生理食い物を静かに滴下する。ペグが完全に溶解すると、配列の境界はシャトルとピース1から識別可能になります。配列が所定の位置に固定された後、リトラクションマイクロマニピュレータを使用して挿入シャトルをゆっくりと引き出し、デバイスが挿入されたのと同じ引き込み速度で引き込まれると、配列と挿入シャトルの間のインターフェースを観察しながら、配列に個別の生理食糸の滴を適用し続けます。

それが引き込まれると、シャトルはポリマーアレイから目に見えて分離し、挿入シャトルのシャンクの間に半透明の黄色で表示されます。デバイスが完全に取り消されたら、アレイ コネクタをピース 2 から、後続の挿入を妨げない場所に移動します。ポリマー電極アレイは脳に挿入され、もはや立体的な器械に接続されなくなる。

挿入シャトルおよびその他の挿入ハードウェアを取り外します。必要に応じて、追加の挿入を実行します。インプラントの構築のために、最終的な配列挿入後、基礎片からの空の生理塩分は、埋め込まれた配列またはリボンを破壊しないように注意する。

適切な人工的な硬膜シーラントでクラニエクトミーとベースピースを充填します。そして、シーラントが治ることを許可します。ハードウェア コネクタを干渉しない場所に配置し、必要に応じて複数の挿入を実行します。

配列コネクタを録音ハードウェアに適切に向けて接続し、リボンが最終的に望む位置になるようにします。最後に、人工的な硬膜シーラントをコネクタ端に残す点から、より粘性のあるシリコーンゲルでリボンを包みます。このプロトコルに従って、代表1,024チャネルニューラルインプラント記録は375個の単一ユニットを生み出した。

本実験では、1つのユニットの記録寿命を、3つの異なるラットにわたって19個の装置からのデータで少なくとも160日間維持した。15台の機能デバイスのうち、チャンネルあたり約1ユニットの記録歩留まり平均が獲得され、個々のデバイスはチャンネルあたり約2ユニットまでの数台の単一ユニットの収率を持っていました。デバイスの挿入時には、アレイシャトルが乾燥していることを確認することが重要です。

この値が指定されていない場合は、挿入の試行中に配列がシャトルから切り離される可能性が高くなります。この技術は、マイクロワイヤーを含む他の記録モダリティ、ならびに電気シミュレーションおよび光遺伝学を含む操作と互換性がある。この技術により、同じニューロンから何日もにわたって記録することができ、時間の経過とともに応答がどのように変化するかを理解することができます。