वयस्क चूहे में समग्र पुनर्योजी परिधीय तंत्रिका इंटरफेस (सी-आरपीएनआई) का निर्माण
Summary
निम्नलिखित पांडुलिपि एक जीवविज्ञान, बंद लूप तंत्रिका प्रतिक्रिया प्रणाली को विकसित करने के लिए एक उपन्यास विधि का वर्णन करती है जिसे समग्र पुनर्योजी परिधीय तंत्रिका इंटरफ़ेस (सी-आरपीएनआई) कहा जाता है। इस निर्माण में परिधीय नसों के साथ एकीकृत करने की क्षमता है, जबकि साथ ही असंबद्ध संवेदी प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं।
Abstract
न्यूरोप्रोस्थेटिक्स में हाल ही में हुई प्रगति ने अनुपस्थित छोर के मूल निवासी कई कार्यों को पुन: पेश करने के लिए चरम हानि के साथ रहने वाले लोगों को सक्षम बनाया है, और यह अक्सर परिधीय तंत्रिका तंत्र के साथ एकीकरण के माध्यम से पूरा किया जाता है। दुर्भाग्य से, वर्तमान में नियोजित तरीके अक्सर महत्वपूर्ण ऊतक क्षति से जुड़े होते हैं जो लंबे समय तक उपयोग को रोकता है। इसके अतिरिक्त, इन उपकरणों में अक्सर संवेदी प्रतिक्रिया की किसी भी सार्थक डिग्री की कमी होती है क्योंकि उनके जटिल निर्माण किसी भी कंपन या अन्य संवेदनाओं को कम करते हैं जो उपयोगकर्ता पहले अधिक सरल कृत्रिम अंग का उपयोग करते समय निर्भर हो सकता है। समग्र पुनर्योजी परिधीय तंत्रिका इंटरफ़ेस (सी-आरपीएनआई) को एक साथ संबद्ध संवेदी प्रतिक्रिया प्रदान करते हुए एफ्लेरेंट मोटर तंत्रिका संकेतों को बढ़ाने की क्षमता के साथ एक स्थिर, जीवविज्ञान निर्माण के रूप में विकसित किया गया था। सी-आरपीएनआई में एक लक्ष्य मिश्रित सेंसरीमोटर तंत्रिका के चारों ओर सुरक्षित मुफ्त डर्मल और मांसपेशियों के भ्रष्टाचार का एक खंड होता है, जिसमें मांसपेशियों के भ्रष्टाचार और डर्मल भ्रष्टाचार के संवेदी तंत्रिका पुनर्निरथीन के तरजीही मोटर तंत्रिका पुनर्निरशन होते हैं। चूहों में, इस निर्माण ने यौगिक मांसपेशी कार्रवाई क्षमता (सीएमएपी) की पीढ़ी का प्रदर्शन किया है, जो लक्ष्य तंत्रिका के संकेत को माइक्रो-से मिल्ली-वोल्ट स्तर तक बढ़ाता है, जिसमें लगभग 30-50 औसत शोर अनुपात का संकेत है। निर्माण के डर्मल घटक की उत्तेजना समीपस्थ तंत्रिका पर यौगिक संवेदी तंत्रिका कार्रवाई क्षमता (CSNAPs) उत्पन्न करती है। इस प्रकार, इस निर्माण में आदर्श, सहज कृत्रिम की प्राप्ति की दिशा में भविष्य की उपयोगिता का वादा किया गया है।
Introduction
190में1 9 0 में लगभग 1 अमेरिकियों को प्रभावित करते हैं और उनकी व्यापकता आज 1.6 मिलियन से बढ़कर 20502तक 3.6 मिलियन से अधिक होने का अनुमान है . एक सहस्राब्दी से अधिक के लिए प्रलेखित उपयोग के बावजूद, आदर्श कृत्रिम अभी तक3का एहसास किया जाना है । वर्तमान में, देशी छोर4,5के कई मोटर कार्यों को पुन: पेश करने की क्षमता के साथ कई संयुक्त जोड़तोड़ में सक्षम जटिल कृत्रिम अंग मौजूद हैं। हालांकि, इन उपकरणों को सहज नहीं माना जाता है क्योंकि वांछित कृत्रिम गति आमतौर पर इनपुट नियंत्रण संकेत से कार्यात्मक रूप से अलग होती है। उपयोगकर्ता आमतौर पर इन “उन्नत कृत्रिम अंग” को सीखना मुश्किल मानते हैं और इसलिए रोजमर्रा के उपयोगकेलिए उपयुक्त नहीं1,6। इसके अतिरिक्त, वर्तमान में बाजार पर जटिल कृत्रिम अंग पर्याप्त नियंत्रण के लिए सूक्ष्म संवेदी प्रतिक्रिया की कोई सराहनीय डिग्री प्रदान नहीं करते हैं। दैनिक कार्यों को पूरा करने के लिए स्पर्श और प्रोप्रोसेप्टियन की भावना महत्वपूर्ण है, और इन के बिना, एक कप कॉफी उठाने जैसे सरल कार्य भारी हो जाते हैं क्योंकि यह पूरी तरह से दृश्य संकेतों7,8,9पर निर्भर करता है। इन कारणों से, उन्नत कृत्रिम अंग मानसिक थकान की एक महत्वपूर्ण डिग्री से जुड़े होते हैं और अक्सर भारी और असंतोषजनक5,10,11के रूप में वर्णित किया जाता है । इसका समाधान करने के लिए, कुछ शोध प्रयोगशालाओं ने कृत्रिम अंग विकसित किए हैं जो प्रत्यक्ष तंत्रिका बातचीत12,13,14,15के माध्यम से सीमित मात्रा में संवेदी प्रतिक्रिया प्रदान करने में सक्षम हैं, लेकिन प्रतिक्रिया अक्सर हाथों और उंगलियों पर छोटे, बिखरे हुए क्षेत्रों तक सीमित होती है12,13,और संवेदनाओं को15बार दर्दनाक और अप्राकृतिक माना जाता था। इन अध्ययनों में से कई दुर्भाग्य से स्थानीय ऊतक प्रभावों को चित्रित करने के लिए किसी भी सराहनीय दीर्घकालिक अनुवर्ती और तंत्रिका हिस्टोलॉजी की कमी है, जबकि सप्ताह के पैमाने पर16महीने के लिए इंटरफेस विफलता टिप्पण ।
इस आबादी के लिए, आदर्श कृत्रिम उपकरण अपने जीवनकाल में व्यक्ति के पर्यावरण से सार्थक somatosensory प्रतिक्रिया के साथ उच्च निष्ठा मोटर नियंत्रण प्रदान करेगा । कहा आदर्श कृत्रिम के डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण एक स्थिर, विश्वसनीय इंटरफेस का विकास है जो एफेरेंट मोटर संकेतों के साथ संबद्ध सोमाटोसेंसरी जानकारी के एक साथ संचरण के लिए अनुमति देगा। वर्तमान मानव मशीन इंटरफेस का सबसे होनहार वे हैं जो परिधीय तंत्रिका तंत्र के साथ सीधे बातचीत करते हैं, और न्यूरो-इंटीग्रेटेड प्रोस्थेटिक्स के क्षेत्र में हाल की घटनाओं ने बायोइलेक्ट्रिक और मैकेनिकल सिग्नल17के बीच की खाई को पाटने की दिशा में काम किया है। उपयोग किए गए वर्तमान इंटरफेस में शामिल हैं: लचीला तंत्रिकाप्लेटें 14,15,18,अतिरिक्त तंत्रिका कफ इलेक्ट्रोड13,19,20,21,22,23,ऊतक मर्मज्ञ इलेक्ट्रोड24,25,31,32,और इंट्राफासी इलेक्ट्रोड26,27 ,28. हालांकि, इन तरीकों में से प्रत्येक तंत्रिका विशिष्टता, ऊतक चोट, अक्षीय पतन, मायलिन कमी, और/या निशान ऊतक गठन के संबंध में सीमाओं का प्रदर्शन किया है पुरानी रहने वाले विदेशी शरीर प्रतिक्रिया16,17,18,19के साथ जुड़े । हाल ही में, यह पोस्ट किया गया है कि अंततः प्रत्यारोपित इलेक्ट्रोड विफलता के पीछे एक ड्राइवर इलेक्ट्रॉनिक सामग्री और देशी तंत्रिका ऊतक के बीच युवा मोडली में महत्वपूर्ण अंतर है । मस्तिष्क ऊतक दैनिक आधार पर महत्वपूर्ण माइक्रोमोशन के अधीन है, और यह सिद्धांत दिया गया है कि युवा के मोडुली में मतभेदों से प्रेरित कतरनी तनाव सूजन और अंततः स्थायी जख्म30,31,32का कारण बनता है। यह प्रभाव अक्सर चरम में बढ़ जाता है, जहां परिधीय तंत्रिकाएं फिजियोलॉजिकल माइक्रोमोशन और जानबूझकर चरम मैक्रोमोशन दोनों के अधीन होती हैं। इस निरंतर गति के कारण, यह निष्कर्ष निकालना उचित है कि पूरी तरह से अजैविक परिधीय तंत्रिका इंटरफ़ेस का उपयोग आदर्श नहीं है, और जीवविज्ञान घटक के साथ एक इंटरफ़ेस अधिक उपयुक्त होगा।
जीवविज्ञान घटक की इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, हमारी प्रयोगशाला ने एक कृत्रिम तंत्रिका इंटरफ़ेस विकसित किया जिसे कृत्रिम उपकरण के साथ अवशिष्ट अंग में ट्रांसेक्टेड परिधीय नसों को एकीकृत करने के लिए पुनर्योजी परिधीय तंत्रिका इंटरफ़ेस (आरपीएनआई) कहा जाता है। आरपीएनआई निर्माण में शल्य चिकित्सा से एक परिधीय तंत्रिका को ऑटोलॉगस मुक्त मांसपेशी भ्रष्टाचार में प्रत्यारोपित करना शामिल है, जो बाद में पुनः परिणय रूप देता है और पुनः प्राप्त करता है। हमारी प्रयोगशाला पिछले एक दशक में इस जीवविज्ञान तंत्रिका इंटरफेस विकसित किया है, बढ़ाना और मोटर संकेतों के प्रसारण में सफलता के साथ जब दोनों पशु और मानव परीक्षणों में प्रत्यारोपित इलेक्ट्रोड के साथ संयुक्त, स्वतंत्रता2,३४के कई डिग्री के साथ उपयुक्त कृत्रिम नियंत्रण के लिए अनुमति देता है । इसके अलावा, हमने डर्मल ग्राफ्ट में एम्बेडेड परिधीय नसों के उपयोग के माध्यम से संवेदी प्रतिक्रिया का अलग से प्रदर्शन किया है, जिसे डर्मल संवेदी इंटरफेस (डीएसआई)3,35कहा जाता है। अधिक डिस्टल विच्छेदन में, इन निर्माणों का उपयोग एक साथ संभव है क्योंकि लक्ष्य परिधीय तंत्रिका के भीतर मोटर और संवेदी फेसिकल्स को शल्य चिकित्सा से अलग किया जा सकता है। हालांकि, अधिक समीपस्थ स्तर के विच्छेदन के लिए, मोटर और संवेदी फाइबर के आपस में मिलना के कारण यह व्यवहार्य नहीं है। समग्र पुनर्योजी परिधीय तंत्रिका इंटरफेस (सी-आरपीएनआई) को अधिक समीपस्थ विच्छेदन के लिए विकसित किया गया था, और इसमें एक मिश्रित संवेदी तंत्रिका को एक निर्माण में प्रत्यारोपित करना शामिल है जिसमें डर्मल भ्रष्टाचार(चित्रा 1)के एक खंड में सुरक्षित मुक्त मांसपेशी भ्रष्टाचार शामिल है। परिधीय तंत्रिकाएं तरजीही लक्षित पुनर्निरशन प्रदर्शित करती हैं, इस प्रकार संवेदी फाइबर डर्मल भ्रष्टाचार और मोटर फाइबर, मांसपेशियों के भ्रष्टाचार को फिर से अंतरण करेंगे। इस प्रकार इस निर्माण में एक साथ मोटर संकेतों को बढ़ाना करने की क्षमता है, जबकि सोमाटोसेंसरी प्रतिक्रिया36 (चित्रा 2)प्रदान करता है, जो आदर्श, सहज, जटिल कृत्रिम की प्राप्ति के लिए अनुमति देता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
सी-आरपीएनआई एक उपन्यास निर्माण है जो एक लक्ष्य तंत्रिका के मोटर एफ्रेंट संकेतों का एक साथ प्रवर्धन प्रदान करता है जिसमें असंबद्ध संवेदी प्रतिक्रिया के प्रावधान के साथ। विशेष रूप से, सी-आरपीएनआई में स?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक विशेषज्ञ तकनीकी सहायता के लिए जना मून का शुक्रिया अदा करना चाहते हैं । इस पेपर में प्रस्तुत अध्ययनों को एसके को R21 (R21NS104584) अनुदान के माध्यम से वित्त पोषित किया गया था।
Materials
| #15 Scalpel | Aspen Surgical, Inc | Ref 371115 | Rib-Back Carbon Steel Surgical Blades (#15) |
| 4-0 Chromic Suture | Ethicon | SKU# 1654G | P-3 Reverse Cutting Needle |
| 5-0 Chromic Suture | Ethicon | SKU# 687G | P-3 Reverse Cutting Needle |
| 6-0 Ethilon Suture | Ethicon | SKU# 697G | P-1 Reverse Cutting Needle (Nylon suture) |
| 8-0 Monofilament Suture | AROSurgical | T06A08N14-13 | Black polyamide monofilament suture on a threaded tapered needle |
| Experimental Rats | Envigo | F344-NH-sd | Rats are Fischer F344 Strain |
| Fluriso (Isofluorane) | VetOne | 13985-528-40 | Inhalational Anesthetic |
| Micro Motor High Speed Drill with Stone | Master Mechanic | Model 151369 | Handheld rotary tool; kit comes with multiple fine grit stones |
| Oxygen | Cryogenic Gases | UN1072 | Standard medical grade oxygen canisters |
| Potassium Chloride | APP Pharmaceuticals | 63323-965-20 | Injectable form, 2 mEq/mL |
| Povidone Iodine USP | MediChoice | 65517-0009-1 | 10% Topical Solution, can use one bottle for multiple surgical preps |
| Puralube Vet Opthalmic Ointment | Dechra | 17033-211-38 | Corneal protective ointment for use during procedure |
| Rimadyl (Caprofen) | Zoetis, Inc. | NADA# 141-199 | Injectable form, 50 mg/mL |
| Stereo Microscope | Leica | Model M60 | User can adjust magnification to their preference |
| Surgical Instruments | Fine Science Tools | Various | User can choose instruments according to personal preference or from what is currently available in their lab |
| Triple Antibiotic Ointment | MediChoice | 39892-0830-2 | Ointment comes in sterile, disposable packets |
| VaporStick 3 | Surgivet | V7015 | Anesthesia tower with space for isofluorane and oxygen canister |
| Webcol Alcohol Prep | Coviden | Ref 6818 | Alcohol prep wipes; use a new wipe for each prep |
Referências
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