Open-Source-Echtzeit-Closed-Loop-Tracking des elektrischen Schwellenwerts für die translationale Schmerzforschung
Summary
APTrack ist ein Software-Plugin, das für die Open Ephys-Plattform entwickelt wurde und die Echtzeit-Datenvisualisierung und das Closed-Loop-Tracking neuronaler Aktionspotentiale ermöglicht. Wir haben dies erfolgreich in der Mikroneurographie für menschliche C-Faser-Nozizeptoren und C-Faser- und Aδ-Faser-Nozizeptoren der Maus eingesetzt.
Abstract
Nozizeptoren sind eine Klasse von primären afferenten Neuronen, die potenziell schädliche schädliche Reize signalisieren. Eine Zunahme der Nozizeptorerregbarkeit tritt bei akuten und chronischen Schmerzzuständen auf. Dies führt zu abnormaler Daueraktivität oder reduzierten Aktivierungsschwellen für schädliche Reize. Die Identifizierung der Ursache für diese erhöhte Erregbarkeit ist für die Entwicklung und Validierung mechanismusbasierter Behandlungen erforderlich. Die Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts einzelner Neuronen kann die Erregbarkeit von Nozizeptoren quantifizieren. Daher haben wir eine Anwendung entwickelt, um solche Messungen zu ermöglichen und ihre Anwendung bei Menschen und Nagetieren zu demonstrieren. APTrack bietet Echtzeit-Datenvisualisierung und Identifizierung von Aktionspotenzialen mithilfe eines zeitlichen Rasterdiagramms. Algorithmen detektieren Aktionspotentiale durch Schwellenüberschreiten und überwachen deren Latenz nach elektrischer Stimulation. Das Plugin moduliert dann die elektrische Stimulationsamplitude mit einer Auf-Ab-Methode, um die elektrische Schwelle der Nozizeptoren abzuschätzen. Die Software wurde auf dem Open Ephys-System (V0.54) aufgebaut und in C++ unter Verwendung des JUCE-Frameworks programmiert. Es läuft auf Windows-, Linux- und Mac-Betriebssystemen. Der Open-Source-Code ist verfügbar (https://github.com/ Mikroneurographie/APTrack). Die elektrophysiologischen Ableitungen wurden von Nozizeptoren sowohl in einer Haut-Nerven-Präparation der Maus mit der Teased-Fiber-Methode im Nervus saphenus als auch bei gesunden Probanden mittels Mikroneurographie im oberflächlichen Nervus peroneus entnommen. Nozizeptoren wurden nach ihrer Reaktion auf thermische und mechanische Reize sowie durch die Beobachtung der aktivitätsabhängigen Verlangsamung der Leitungsgeschwindigkeit klassifiziert. Die Software erleichterte das Experiment, indem sie die Identifizierung des Aktionspotentials durch das zeitliche Rasterdiagramm vereinfachte. Wir demonstrieren zum ersten Mal die Echtzeit-Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts von Einzelneuronen-Aktionspotentialen während der in vivo humanen Mikroneurographie und während der ex vivo elektrophysiologischen Ableitung von C-Fasern und Aδ-Fasern an Mäusen. Wir erbringen den Grundsatzbeweis, indem wir zeigen, dass die elektrische Schwelle eines humanen wärmeempfindlichen C-Faser-Nozizeptors durch Erhitzen des rezeptiven Feldes gesenkt wird. Dieses Plugin ermöglicht die Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts von Aktionspotentialen einzelner Neuronen und ermöglicht die Quantifizierung von Änderungen der Nozizeptor-Erregbarkeit.
Introduction
Nozizeptoren sind primäre afferente Neuronen im peripheren Nervensystem, die durch offensichtliche oder potenziell gewebeschädigende Ereignisse aktiviert werden und bei akuten Schmerzen eine entscheidende schützende Rolle spielen1. Elektrophysiologische Ableitungen von C-Faser- und Aδ-Faser-Nozizeptoren in Tiermodellen, gesunden Probanden und Patienten haben eine Sensibilisierung und abnorme spontane Aktivität bei einer Vielzahl von Schmerzzuständen gezeigt 2,3,4,5,6,7. Das Verständnis der Mechanismen, die diesen Veränderungen der Nozizeptor-Erregbarkeit bei Patienten zugrunde liegen, könnte gezielte therapeutische Interventionen ermöglichen8. Es gibt jedoch nur wenige Instrumente, um die Erregbarkeit von Nozizeptoren direkt zu beurteilen, insbesondere bei Patienten9, aber das Potenzial für den Nutzen solcher Instrumente ist allgemein anerkannt10,11.
Die Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts des gesamten Nervs kann verwendet werden, um die axonale Erregbarkeit beim Menschen zu untersuchen12. Da jedoch große, myelinisierte, periphere Neurone überproportional zur Amplitude des sensorischen Aktionspotentials beitragen, erlaubt das Tracking des gesamten Nervs nicht die Beurteilung der C-Faser-Funktion11,13. In einer früheren Studie zeigte die Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts des gesamten Nervensystems in chronischen neuropathischen Schmerzkohorten mit diabetischer Neuropathie und Chemotherapie-induzierter Polyneuropathie keine Unterschiede in der axonalen Erregbarkeit11.
In einer vorangegangenen Studie wurde die elektrische Schwellenwertverfolgung auf Einzelneuronenebene verwendet, um die Erregbarkeit von C-Faser-Nozizeptoren während der Ableitung von geneckten Fasern in einem ex vivo Haut-Nerven-Präparat der Ratte zu untersuchen14. Die Autoren zeigten, dass eine erhöhte Kaliumkonzentration, saure Bedingungen und Bradykinin die Erregbarkeit der C-Faser-Nozizeptoren erhöhten, was sich in einer reduzierten elektrischen Schwelle für die Erzeugung von Aktionspotentialen widerspiegelt. Darüber hinaus verringerte die Erwärmung des rezeptiven Feldes der wärmeempfindlichen Nozizeptoren ihre elektrische Schwelle, während wärmeunempfindliche Nozizeptoren eine Erhöhung ihrer elektrischen Schwelleaufwiesen 14. Dies ist ein wichtiger Beweis dafür, dass die Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts einzelner Neuronen möglich ist und von Nutzen sein kann, aber es gibt derzeit keine Software- und/oder Hardwarelösungen, um solche Untersuchungen zu ermöglichen, insbesondere für Studien am Menschen.
Beim Menschen ist die Mikroneurographie die einzige verfügbare Methode, um die elektrophysiologischen Eigenschaften von C-Fasern direkt zu beurteilen15. Dieser Ansatz wurde verwendet, um eine Nozizeptor-Dysfunktion bei Patienten mit chronischen Schmerzen zu demonstrieren 2,3,4,5,6,7. Die Mikroneurographie kann Aktionspotentiale einzelner Neuronen erkennen. Aufgrund des geringen Signal-Rausch-Verhältnisses verwenden die Forscher die Markierungstechnik jedoch, um die C-Faser-Aktivität zu charakterisieren16. Bei der Markierungstechnik wird eine überschwellige elektrische Stimulation auf C-Faser-rezeptive Felder in der Haut angewendet. Diese elektrische Stimulation erzeugt ein Aktionspotential, das mit einer konstanten Latenz auftritt, die durch die Leitungsgeschwindigkeit der C-Faser bestimmt wird. C-Fasern weisen eine aktivitätsabhängige Verlangsamung auf, wodurch sich ihre Leitungsgeschwindigkeit verringert und daher ihre Leitungslatenz während der Perioden der Aktionspotentialentladung zunimmt17. Unter basalen Bedingungen erzeugen C-Fasern normalerweise keine Aktionspotentiale, wenn keine schädlichen Reize vorhanden sind, und daher ist ihre Leitungslatenz als Reaktion auf niederfrequente elektrische Stimulation konstant. Mechanische, thermische oder pharmakologische Reize, die Feuer hervorrufen, induzieren eine aktivitätsabhängige Verlangsamung, die die Latenz der Aktionspotentiale erhöht, die durch die gleichzeitige niederfrequente elektrische Stimulation hervorgerufen werden. Dies ermöglicht die objektive Identifizierung von Reaktionen auf die applizierten nicht-elektrischen Reize im Rahmen eines niedrigen Signal-Rausch-Verhältnisses. Daher kann die aktivitätsabhängige Verlangsamung zur funktionellen Charakterisierung von C-Fasernverwendet werden 16. In der Tat zeigen verschiedene funktionelle Klassen von C-Fasern unterschiedliche Muster der aktivitätsabhängigen Verlangsamung in elektrischen Stimulationsparadigmen, die eine Variation der Stimulationsfrequenz beinhalten18,19. Diese Variabilität in der Latenz von C-Faser-Aktionspotentialen stellt eine Herausforderung für Algorithmen dar, die sie überwachen sollen.
Die anhaltende Aktivität in einem Nozizeptor führt zu einer erhöhten Variabilität in seiner Latenz während der niederfrequenten elektrischen Stimulation, was wiederum auf eine aktivitätsabhängige Verlangsamung zurückzuführen ist. Diese erhöhte Variabilität oder Jitter ist ein quantifizierbares Proxy-Maß für die Erregbarkeit2. Weitere Ursachen für die Variabilität der Latenz des Aktionspotentials sind Flip-Flop, bei dem abwechselnde terminale Zweige eines einzelnen Neurons stimuliert werden, was dazu führt, dass das evozierte Aktionspotenzial zwei (oder mehr) Basislatenzen aufweist, die sich gegenseitig ausschließen20. Schließlich verursachen Änderungen der Temperatur der Endäste eines peripheren Neurons auch thermodynamische Änderungen der Latenz des Aktionspotentials, wobei die Erwärmung die Leitungsgeschwindigkeit erhöht und die Abkühlung die Leitungsgeschwindigkeit verlangsamt19. Daher muss jede Software, die eine Closed-Loop-Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts von nozizeptiven C-Fasern durchführen will, Änderungen der Latenz in elektrisch evozierten Aktionspotentialen berücksichtigen.
Um unser Ziel der speziesübergreifenden Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts von C-Faser-Nozizeptoren zu erreichen, haben wir APTrack entwickelt, ein Open-Source-Software-Plugin für die Open Ephys-Plattform21, das Echtzeit-Closed-Loop-Tracking von elektrischen Schwellenwerten und Latenz-Tracking ermöglicht. Wir stellen Proof-of-Concept-Daten zur Verfügung, die zeigen, dass die Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts von C-Faser-Nozizeptoren während der humanen Mikroneurographie möglich ist. Darüber hinaus zeigen wir, dass dieses Werkzeug in der Ex-vivo-Elektrophysiologie von Nagetieren eingesetzt werden kann, was translationale Studien zwischen Menschen und Nagetieren ermöglicht. Hier werden wir im Detail beschreiben, wie Forscher dieses Werkzeug implementieren und nutzen können, um ihre Untersuchung der Nozizeptorfunktion und Erregbarkeit zu unterstützen.
Protocol
Representative Results
Discussion
APTrack ist ein Software-Plugin für die Verwendung mit der Open Ephys-Plattform. Wir haben uns für diese Plattform entschieden, da sie quelloffen, flexibel und kostengünstig zu implementieren ist. Ohne die Kosten für den Konstantstromstimulator könnten alle Geräte, die für die Verwendung des Plugins erforderlich sind, zum Zeitpunkt des Schreibens für etwa 5.000 USD erworben werden. Wir hoffen, dass dies die Forscher in die Lage versetzen wird, APTrack einfacher in ihre peripheren Nervenelektrophysiologie-Studien zu integrieren. Darüber hinaus können Forscher die Software frei modifizieren, um sie an ihre experimentellen Bedürfnisse anzupassen. Wichtig ist, dass dieses Werkzeug zum ersten Mal die Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts einzelner C-Faser-Nozizeptoren beim Menschen ermöglicht hat.
Je höher das Signal-Rausch-Verhältnis, desto besser können die Algorithmen Aktionspotentiale erkennen. Das Signal-Rausch-Verhältnis während der Mikroneurographie war bei den meisten unserer Aufnahmen ausreichend, aber die Benutzer müssen sich des Risikos einer Signalverschlechterung im Laufe der Zeit bewusst sein. Dies ist besonders wichtig für längere experimentelle Protokolle, denn wenn die Amplitude des verfolgten Aktionspotentials unter die Nachweisschwelle fällt, wird die Stimulationsamplitude fälschlicherweise erhöht; Dies kann dadurch gemildert werden, dass Experimentatoren das Plugin überwachen und dann bei Bedarf die Einstellungen anpassen. Das Signal-Rausch-Verhältnis wird durch Bandpassfilterung verbessert, aber größere Transienten können immer noch fälschlicherweise als Aktionspotentiale identifiziert werden, wenn sie während des Zeitfensters des Suchfelds eintreffen. Das Risiko, transientes Rauschen fälschlicherweise als Aktionspotential zu identifizieren, kann durch die Verengung des Zeitfensters, in dem das Plugin nach Aktionspotentialen sucht, und durch die Optimierung der Schwellwerteinstellungen verringert werden. Es gibt jedoch immer noch Situationen, in denen die Leistung des Plugins beeinträchtigt wird. Spontane Aktivität kann zu Schwierigkeiten führen, wenn Aktionspotentiale mit größerer Amplitude in das Suchfeld des Algorithmus fallen, da sie fälschlicherweise als Zielaktionspotenzial identifiziert werden. Darüber hinaus kann spontane Aktivität in dem interessierenden Neuron bedeuten, dass die elektrische Stimulation während ihrer Refraktärphase abnimmt, was dazu führt, dass kein Aktionspotential erzeugt wird. Schwierigkeiten bei der Verwendung der Software können auch auftreten, wenn primäre afferente Neuronen ein Flip-Flop aufweisen, bei dem abwechselnde terminale Zweige eines einzelnen Neurons stimuliert werden, wodurch das evozierte Aktionspotential zwei (oder mehr) Basislatenzen aufweist, die sich gegenseitig ausschließen20. Während der Aufnahmen von Neuronen, die ein Flip-Flop mit hohen Signal-Rausch-Verhältnissen aufwiesen, führten wir erfolgreich eine Latenz- und elektrische Schwellenwertverfolgung durch, indem wir die Breite des Suchfelds erhöhten, um alle potenziellen Leitungsgeschwindigkeiten des Neurons zu kapseln. Die elektrische Schwelle kann jedoch je nach Endast des erregten Neurons variieren, was wahrscheinlich zum Teil auf Unterschiede in der Entfernung vom Ort der elektrischen Stimulation zu den alternativen Nozizeptorenterminals zurückzuführen ist. Zusätzliche Arbeiten am Prozess der Identifizierung von Aktionspotenzialen, z. B. um den Vorlagenabgleich einzubeziehen, sind machbar und könnten in diese Software integriert werden. Die GUI-Plugins für Band-Stop oder adaptive Rauschfilterung könnten auch vor APTrack in der Signalkette verwendet werden, falls sie entwickelt werden.
Wir betrachten die elektrische Schwelle als den Strom, der erforderlich ist, um ein Aktionspotential in 50% der Fälle über eine benutzerdefinierte Anzahl von elektrischen Reizen auszulösen, typischerweise 2-10. Die Morphologie der elektrischen Stimulation beträgt 0,5 ms und positive Rechteckimpulse. Dies ist nicht dasselbe wie die Bestimmung der Rheobase, einem häufig verwendeten Maß für die neuronale Erregbarkeit. Das Plugin könnte angepasst werden, um die Rheobase zu bestimmen. Wir verfolgten jedoch eine einfachere Messung, da dynamische Änderungen der Erregbarkeit, wie sie während der Erwärmung auftreten, mit Rheobasenänderungen schwieriger zu quantifizieren gewesen wären als unsere elektrische Schwellenwertschätzung.
Diese Software kann sowohl in Experimenten am Menschen als auch an Nagetieren eingesetzt werden. Möglich wird dies durch eine flexible Unterstützung der elektrischen Stimulationssysteme. Die Software funktioniert mit jedem Stimulator, der eine analoge Befehlsspannung akzeptiert oder manuell mit einem Schrittmotor verbunden werden kann. Für die Mikroneurographie haben wir es mit einem CE-gekennzeichneten Konstantstromstimulator verwendet, der für den Einsatz in der Humanforschung entwickelt wurde und dessen Stimulation über einen Drehregler gesteuert wurde. Stimulatoren, die analoge Spannungsbefehle akzeptieren, können verrauscht sein, da sie den Stromkreis zwischen den Stimuli nicht unterbrechen, was bedeutet, dass jedes Brummen oder Rauschen von 50/60 Hz am analogen Eingang auf die Aufnahme übertragen wird. Ein Stimulator, der ein zusätzliches TLL-Triggersignal benötigt, um die Schaltung anzuschließen, wodurch ein Stimulus mit einem Strom erzeugt werden kann, der dem analogen Spannungseingang entspricht, ist ideal für die Verwendung mit dem Plugin. Dadurch wird verhindert, dass das Rauschen zwischen den Reizen auf die Aufzeichnung übertragen wird.
Die Software verwendet eine einfache Auf-Ab-Methode, um den elektrischen Schwellenwert zu schätzen. Dies wird seit vielen Jahrzehnten in psychophysikalischen Tests verwendet25. In Übereinstimmung mit der Auf-Ab-Methode berücksichtigt der elektrische Schwellenwertverfolgungsalgorithmus zur Modulation der Stimulationsamplitude nur die Amplitude und die Reaktion der vorherigen Stimulation bei der Berechnung der Amplitude der nächsten Stimulation. Dies bedeutet, dass die Stimulationsamplitude um die wahre elektrische Schwelle oszilliert und somit eine Feuerrate von 50 % erzeugt, vorausgesetzt, die Schwelle ist stabil. Die Mindestgröße eines Inkrements oder Dekrements beträgt 0,01 V. Dies entspricht 0,01 mA, vorausgesetzt, der Stimulator hat ein Eingangs-Ausgangs-Verhältnis von 1 V:1 mA und eine ausreichende Auflösung, um so kleine Sprungänderungen zu erzielen. Das Plugin aktualisiert die Live-Schätzung des elektrischen Schwellenwerts des Zielaktionspotentials jedes Mal, wenn es eine Feuerrate von 50 % über eine benutzerdefinierte Anzahl von vorherigen Stimuli (2-10) erreicht. Im Nachhinein empfehlen wir, einen gleitenden Durchschnitt der Stimulationsamplitude über die letzten 2-10 Stimuli zu verwenden, um den elektrischen Schwellenwert zu schätzen, und es sollte beachtet werden, dass diese Schätzung nur dann genau ist, wenn die Feuerrate relativ stabil bei 50% liegt. Sowohl bei den Live- als auch bei den Post-hoc-Schätzungen des elektrischen Schwellenwerts gibt es ein Gleichgewicht zwischen Auflösung, Zuverlässigkeit und Zeit, das berücksichtigt werden muss. Die Verwendung kleinerer Inkrement- und Dekrementschritte erhöht die Genauigkeit der elektrischen Schwellenwertschätzung, verlängert jedoch die Zeit, die benötigt wird, um den neuen elektrischen Schwellenwert anfänglich und nach einer Störung zu finden. Die Berechnung des elektrischen Schwellenwerts über eine größere Anzahl früherer Stimuli bietet eine bessere Zuverlässigkeit, verlängert jedoch die Zeit, die erforderlich ist, um eine genaue Schätzung zu erreichen.
APTrack wurde für den Einsatz in peripheren Nervenableitungen entwickelt, insbesondere um die elektrischen Schwellenwerte von C-Fasern während experimenteller und pathologischer Störungen über Zeiträume zu verfolgen, in denen die Latenz des Aktionspotentials je nach zugrunde liegender neuronaler Aktivität variieren kann. Diese Methode wird es ermöglichen, nicht nur die axonale Erregbarkeit, sondern auch das Potenzial des Nozizeptorgenerators bei gesunden Probanden und Patienten zu untersuchen. Wir gehen davon aus, dass andere Bereiche der Elektrophysiologie dieses Werkzeug für den Einsatz in jedem Experiment übernehmen und anpassen werden, das die Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts einer stimulusgebundenen Aktivität erfordert. Dies könnte zum Beispiel genauso gut für die optogenetische Stimulation mit Lichtimpulsen angepasst werden, die von APTrack angetrieben werden. Das Plugin ist Open Source und steht Forschern unter einer GPLv3-Lizenz zur Verfügung. Es basiert auf der Open Ephys-Plattform, einem anpassungsfähigen, kostengünstigen Open-Source-Datenerfassungssystem. Das Plugin bietet zusätzliche Hooks für nachgelagerte Plugins, um die Informationen zum Aktionspotenzial zu extrahieren und zusätzliche Benutzeroberflächen oder adaptive Paradigmen bereitzustellen. Das Plugin bietet eine einfache Benutzeroberfläche für die Visualisierung und Latenzverfolgung von Aktionspotentialen in Echtzeit. Es kann auch vorherige Daten wiedergeben und mithilfe des zeitlichen Rasterdiagramms visualisieren. Darüber hinaus kann es auch eine Latenzverfolgung während der Wiedergabe früherer Daten durchführen. Es gibt zwar andere Softwarepakete für die Echtzeit-Latenzverfolgung, diese sind jedoch nicht quelloffen und können keine elektrische Schwellenwertverfolgung durchführen26,27. APTrack hat einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Methoden zur Identifizierung von Aktionspotentialen mit konstanter Latenz aus Spannungskurven, da es ein zeitliches Rasterdiagramm für die Datenvisualisierung verwendet. Darüber hinaus haben unsere Erfahrungen mit dem Einsatz in Experimenten mit niedrigen Signal-Rausch-Verhältnissen gezeigt, dass die Methode der zeitlichen Rasterplot-Visualisierung die Identifizierung von Aktionspotentialen mit konstanter Latenz ermöglicht, die sonst möglicherweise übersehen worden wären.
Die Verfolgung der Ganznervenschwelle ist eine weit verbreitete Methode zur Beurteilung der axonalen Erregbarkeit13. Die Verfolgung des elektrischen Schwellenwerts einzelner Neuronen in C-Fasern von Nagetieren wurde bereits früher verwendet, um die Erregbarkeit von Nozizeptoren zu quantifizieren14, und ihr Nutzen beim Menschen ist anerkannt10,11; Bisher war dies jedoch nicht möglich. Wir stellen ein neuartiges Open-Source-Tool zur direkten Messung der Erregbarkeit einzelner Nozizeptoren sowohl in elektrophysiologischen Studien an Nagetieren als auch an menschlichen peripheren Nerven zur Verfügung. APTrack ermöglicht zum ersten Mal die Echtzeit-Verfolgung von elektrischen Schwellenwerten in Echtzeit von Aktionspotentialen einzelner Neuronen beim Menschen. Wir gehen davon aus, dass es translationale Studien von Nozizeptoren zwischen Nagetieren und Menschen erleichtern wird.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir bedanken uns bei unseren Geldgebern für ihre Unterstützung: Academy of Medical Sciences (J.P.D., A.E.P.), Versus Arthritis (J.P.D., A.E.P.), Jean Golding Institute Seedcorn Grant (J.P.D., A.E.P., G.W., A.C.S., M.M.P.) und Biotechnology and Biological Sciences Research Council kooperative Ausbildungspartnerschaft Doktorandenschaft mit Eli Lilly (G.W.T.N.). Wir bedanken uns bei allen, die an der Entwicklung von APTrack mitgewirkt haben. Wir möchten uns auch bei unseren Freiwilligen bedanken, die an den Mikroneurographie-Experimenten teilgenommen haben, und bei unseren Mitarbeitern für Patienten- und Öffentlichkeitsbeteiligung und -engagement für ihre unschätzbaren Beiträge.
Materials
| 12V DC Power Supply | NA | NA | To power uStepper S-lite. Required for dial-controlled stimulators. |
| 36 Pin Electrode Adapter Board | Intan Technology | C3410 | APTrack Dependency. For connecting electrode input to headstage. $255 USD as of March 2021. |
| APTrack Plugin | NA | NA | https://github.com/Microneurography/APTrack |
| Bipolar Ag/AgCl Recording Electrode | Custom | NA | Recording electrode for the skin-nerve preparation. Or equivalent. |
| Bipolar Concentric Stimulating Electrode | World Precision Instruments | SNE-100 | For electrical stimulation in the mouse skin-nerve preparation. Or equivalent. |
| Bipolar Transcutaneous Stimulating Electrode | Custom | NA | For transcutaneous electrical stimulation while searching for single-neuron action potentials during microneurography. |
| BNC T Splitter (1+) | NA | NA | APTrack Dependency. Any standard BNC T splitter. |
| BNC to BNC cables (3+) | NA | NA | APTrack Dependency. Any standard BNC cables. |
| C6H11NaO7 | Merck | S2054 | Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent. |
| CaCl2 | Merck | C5670 | Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent. |
| Digitimer DS4 Constant Current Stimulator | Digitimer | DS4 | Constant current stiulator for animal research. £1,695 GBP as of September 2022. |
| Digitimer DS7 Constant Current Stimulator | Digitimer | DS7A | Constant current stiulator for human research. £3,400 GBP as of September 2022. |
| Electroaccupuncture Classic Plus Stimulating Electrodes | Harmony Medical | NA | For fixed position intradermal electrical stimulation of the dorsal aspect of the foot during human microneurography. |
| Glucose | Fisher Scientific | G/0450/60 | Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent. |
| HDMI Cable | NA | NA | APTrack Dependency. Any standard passive HMDI cable. To connect OE I/O Board to OE Acquisition Board. |
| KCl | Merck | P9541 | Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent. |
| MgSO4 | Acros Organics | 213115000 | Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent. |
| Mineral Oil | Merck | 330779 | Electrical insulation for nerve recordings in th skin-nerve preparation. Or equivalent. |
| NaCl | Merck | S9888 | Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent. |
| NaHCO3 | Merck | S6014 | Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent. |
| NaHCO3 | Merck | S0751 | Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent. |
| Open Ephys Acquisition Board | Open Ephys | NA | APTrack Dependency. Includes USB cable to connect to computer and mains socket power supply. €2,955 EUR as of September 2022. |
| Open Ephys Graphical User Interface | Open Ephys | NA | https://github.com/open-ephys/plugin-GUI |
| Open Ephys I/O Board | Open Ephys | NA | APTrack Dependency. For ADC voltage inputs via BNC cables. €12.5 EUR without connectors, €85 EUR with connectors as of September 2022. |
| PulsePal V2 | Sanworks | 1102 | APTrack Dependency. Open-source DAC and train generator. $725 USD pre-assembled as of September 2022. Approx. $275 USD for self-assembly. |
| RHD 6ft SPI Cable | Intan Technology | C3206 | APTrack Dependency. For connecting headstage to OE Acquisition Board. $295 USD as of March 2021 |
| RHD2216 16ch Bipolar Headstage | Intan Technology | C3313 | APTrack Dependency. For data acquisition and digitization. $725 USD as of March 2021. Or equivalent RHD2000 series headstage. |
| Sucrose | Fisher Scientific | S/8560/60 | Skin-nerve preparation synthetic interstitial fluid constituent. Or equivalent. |
| TCS-II Thermal Stimulator | QST.Lab | NA | For thermal stimualtion of nociceptor receptive fields during human microneurography. |
| Tungsten Microelectrode Pair (Active + Reference) | FHC | 30085 | For microneurography recordings. 35mm. |
| Ultrasound Scanner iQ+ | Butterfly Network | NA | For ultrasound-guided electrode insertion during microneurography. |
| USB 3.0 5kV RMS Isolation | Inota Technology | 7055-D | For isolating human microneuroography participant from computer. €459 EUR as of September 2022. |
| USB-A to micro USB-B cable (2) | NA | NA | APTrack Dependency. To connect computer to PulsePal and to uStepper S-lite if using stepper-stimulator interfacing. |
| uStepper S-lite + NEMA17 motor | uStepper | NA | To interface with stimulators via a control dial. €50 EUR as of September 2022. |
| Von Frey Filaments | Ugo Basile | 37450-275 | For mechanical stimulation of receptive fields during sensory phenotyping of nociceptors. |
References
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