ニューラルインタフェースの電圧バイアス、サイクリックボルタンメトリー、＆電気インピーダンス分光法

1。電気化学測定器を設定します。 そのようなMethrohm AUTOLAB PGSTAT（ユトレヒト、NL）のような電気化学計測は、EIS、CVと若返りのために必要です。アドオンFRA2は、EISを可能にし、チャネル·マルチプレクサ（MUX）アドオンは、マルチチャネル電極をテストするのに便利です。 ステージへのMUXチャネルを接続するためのヘッドアダプタを構築します。 接続を行います。イオン注入ステンレス鋼またはチタンの骨ネジをMUXチャネルに働き、検知電極を接続し、通常、電流リターン·パスに接続されているヘッドアダプターの一部への参照と対向電極を接続します。 2。電気インピーダンス分光法周波数応答アナライザ（FRA）ソフトウェアを起動し、プロシージャファイルの設定を確認します。手順は、同時に10 Hzから30までの各15正弦波から成る2マルチ正弦波形をテストするために設定する必要がありますkHzです。印加電圧は25 mV以上（補助メソッドを参照してください）​​以下でなければなりません。 プロジェクトファイルを開いて編集します。プロジェクトでは、プロシージャファイルを使用して各チャンネルをループし、結果を保存します（補助メソッドを参照してください）​​。 パッシブ（アンプなし）ステージで動物の件名を接続します。アクティブなヘッドステージは入力信号を渡しません。 プロジェクトファイルを実行します。各チャネルは、設定に応じて数十秒かかります。 結果を表示し、解釈します。 MATLAB（ボストン、マサチューセッツ州）で、出力テキスト·ファイルを解析し、ナイキストプロットを作る。高い周波数で半円は、組織の応答を示しています。 3。サイクリックボルタンメトリー汎用電気化学システム（GPES）ソフトウェアを起動し、プロシージャファイルの設定を確認します。手順は、典型的な神経電極材料（Ptのための0.8の間で-0.6 Vである加水分解の範囲内で50mV / sで電圧を掃引するように設定する必要がありますIR、IROX）。少なくとも3つのスキャンは、平衡に到達するシステムのために実行する必要があります。最後のスキャンからの結果は（補助メソッドを参照してください）​​に保存されます。スキャン速度は、測定時間を短縮するために、1 V / sに増加することができ、スキャン速度は、電極 – 組織界面で発生する電荷移動反応よりも高速である場合は、IV曲線の形状が変わる可能性があります。 プロジェクトファイルを開いて編集します。プロジェクトでは、プロシージャファイルを使用して各チャンネルをループし、結果を保存します（補助メソッドを参照してください）​​。 受動的なステージで動物の件名を接続します。 プロジェクトファイルを実行します。各チャネルは、設定に応じて約3分かかります。 1 V / sのスキャン速度を増加させると、チャネルあたり約10秒の測定時間を短縮します。 結果を表示し、解釈します。 MATLABで出力テキストフ​​ァイルを解析して、IVの関係をプロットします。容量を運ぶ電荷が領域を統合することによって定量化されCV内のカソード電流の。 4。若返り汎用電気化学システム（GPES）ソフトウェアを起動し、プロシージャファイルの設定を確認します。ステップとスイープメソッドを使用して、手順は4秒（補助メソッドを参照してください）​​の期間中に1.5 Vの電圧をステップに設定する必要があります。 プロジェクトファイルを開いて編集します。プロジェクトでは、プロシージャファイルを使用して各チャンネルをループし、結果を保存します（補助メソッドを参照してください）​​。 受動的なステージで動物の件名を接続します。 プロジェクトファイルを実行します。各チャネルは、約10秒かかります。 4.5）EISとCVデータを収集し、結果を解釈します。 5。代表的な結果録音、EIS、CVと若返りを含む典型的なワークフローは、図1に示されています。レコーディングやEISはしばらくCV、すべてのチャネルにまたがって（毎日または毎週）最も頻繁に収集され、スパイク活動が検出されなくなった場合若返りを使用することができます。 電極が移植された後、数日から数週間の経過とともにEISに変更されます。 EISデータはナイキストプロットとして表示されている場合、より高い周波数（原点付近）の半円は、電極部位（図2）における組織反応の指標である。 CVは、いくつかのヒステリシスを示す電流 – 電圧（IV）曲線を生成します。最も関連性の高いCV統計量が容量を運ぶ電荷である（図3）電極の敷地面積で規格化されたIV曲線の内側の領域。大充電容量の電極はマイクロ刺激のために好ましい。 若返りの間に電圧パルスは、通常、増加した充電容量の結果とは、インピーダンスの大きさ（図3A＆b）に減少したことが適用されます。スパイクは、以前はスパイク（図4a）を有していたチャンネルに復元することができます。若返りは、インピーダンスおよび信号対なしの唯一の短期的な影響がありますが伊勢比（SNR）が、このテクニックは毎日適用することができます。図4b＆Cはモルモット大脳皮質に移植された16チャネルアレイの毎日のプリ·ポスト若返り、1 kHzのインピーダンスの大きさとSNRのデータを示しています。若返りは、各アプリケーションの後に大きさの順で1 kHzのインピーダンスの大きさを下げる上で堅牢な効果があります。回復した信号と、インピーダンスの低い結果として、SNRは各若返りのセッションの後に増加します。最終的に、すべての信号は、160日間注入後、活性化は、もはや有効でなかった後に失われました。 図1。EISは、それぞれのレコーディング·セッションの後に測定されています。ないスパイクが以前にスパイクを持っていたチャンネルに記録されず、EISは時間の経過とともに増加している大規模な組織のコンポーネントを示している場合は、CVと若返りは、このチャネル上で試行されます。 EISとの音声ファイルはその後、治療が成功したかどうかを判断するために使用されています。 <p class="jove_content"> 図2：EISのデータはすぐに移植後の電極部位のナイキストプロット（青）で表示され、4ヵ月後に（緑）。ナイキストプロット上の各点は、単一周波数での実部と虚部のインピーダンスを表しています。サイト周辺組織に起因する部分的な半円は、より高い周波数では明らかである。 移植イリジウム酸化物電極の事前と事後若返りの図3 CVおよびEIS変更されます。 （A）リジュビネーションは、容量を持って増加した電荷に対応するIV曲線の面積を増加させます。 （B）低インピーダンスレベルにインピーダンスspecraに大きな変化は、一般的に若返りした後に観察される。 図4。EFFEレコーディングやインピーダンスにバイアス電圧のCTS。 （A）プレおよびポスト若返りの記録は、スパイクが以前に黙っていたチャンネルで回復することができますを示しています。 1 kHzのインピーダンスの大きさと手術後約150日のSNRにおける（C）の増加で堅牢な（B）のドロップ毎日のプリ·ポスト若返りの結果。エラーバーは、モルモット大脳皮質に移植された16チャネルアレイから収集したデータからの標準エラーを表します。