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应用完全植入式 Kaha 植入子的前沿研究
人阅读 发布时间：2022-11-23 16:47
在 ADInstruments，我们很幸运能成为不断壮大的科学创新者团体的一员。
这些团队和个人不断突破极限，开发新的技术和操作来进行他们的实验。 我们正在见证使用我们完全植入式 Kaha 植入子的新一波前沿研究。
下面我们仅重点介绍使用 Kaha 植入子的研究人员发表的几篇高影响因子论文。
Squair等人通过表征 TH-Cre 大鼠血流动力学不稳定的临床前模型开始他们的研究。 使用 AAV 输注，他们标记了延髓腹外侧 (RVLM) 下游的神经元—该区域负责对交感心血管功能进行稳态控制。 当对上胸髓 (T3) 给予临床相关的挫伤时，该模型显示心血管系统的这种神经控制在损伤点结束。
损伤对交感神经心血管控制的影响，通过长期使用Kaha SNA 和血压植入子 测量交感肾神经活动和动脉血压来表征。来自长期植入式植入子的数据使团队能够更好地了解随着大鼠恢复，血流动力学不稳定性如何变化，以及可以作为未来测试可靠的血流动力学挑战的活动类型。
对于人类来说，躺在桌子上然后向上或向下倾斜（倾斜测试）是最常见的血流动力学挑战。 通过检查长期遥测数据，Squair 等人确定这种方法在测试大鼠时无效。 相反，他们创建了一个负压室，从中腹部向下包裹大鼠，将血液拉向后肢。 未受伤的大鼠可以迅速适应这种压力变化，维持血压。 受伤的大鼠不仅无法维持血压，而且即使在负压缓解后也难以恢复正常； 与倾斜测试期间脊髓损伤的人相同。
这只是 Squair 等人进行的细致工作的开始，它继续涵盖：
Kaha SNA 和压力植入子 »
文献:
Squair, Jordan W., et al. “Neuroprosthetic Baroreflex Controls Haemodynamics after Spinal Cord Injury.” Nature, vol. 590, no. 7845, 2021, pp. 308–14. Crossref, https://doi.org/10.1038/s41586-020-03180-w.
相关: 网络研讨会：了解神经血流动力学控制的下一代技术 »
当大脑某个区域的血液供应被中断、减少或完全切断时，就会发生缺血性卒中。 当脑细胞耗尽氧气和营养物质、死亡、破裂并引发周围细胞的细胞死亡时，这种血液供应的损失会导致一连串的细胞死亡。 在初始治疗期间，每一秒都很重要，但即使在血液供应恢复后，危险还没有结束。
超过 80% 的缺血性卒中患者在卒中后数小时和数天内出现急性高血压。 这种血压升高可能是致命的，导致进一步的卒中、心脏病发作、动脉瘤和脑水肿。
临床指南建议使用抗高血压药物控制卒中后高血压。 然而，目前尚不清楚降低血压本身是否有害。
Thakkar 等人首先探讨了控制缺血性卒中前血压正常的大鼠卒中后高血压的影响。 有可能，由于卒中导致颅内压升高，血压升高可能具有保护作用； 迫使血液在高压环境中继续流动。使用一个植入式 Kaha 双压力植入子 测量血压和颅内压，使用一个植入式 Kaha 组织氧含量植入子 测量脑组织氧含量。
在所有组中，卒中后 4 天左右血压恢复到正常水平。 到第 3 天，治疗组和未治疗组大鼠的血压没有差异。 然而，最有影响力的结果是治疗和未治疗大鼠的脑组织氧含量缺乏差异。 血压升高对卒中后的大鼠没有任何好处，既不利于受损神经组织的健康，也不利于感觉运动功能的恢复。
造成这种情况的一个原因可能是卒中后高血压也会升高颅内压。 虽然在治疗和未治疗的动物中发现颅内压有所升高，但治疗动物的升高明显更小。 卒中后高血压不仅没有保护作用，而且加剧了它被假设要预防的问题。
使用的植入子:
Kaha 双压力植入子 »
Kaha 组织氧植入子 »
文献:
Thakkar, Pratik, et al. “Hypertensive Response to Ischemic Stroke in the Normotensive Wistar Rat.” Stroke, vol. 50, no. 9, Ovid Technologies (Wolters Kluwer Health), Sept. 2019, pp. 2522–30. https://doi.org/10.1161/strokeaha.119.026459
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Jeffreys等人探索了大鼠模型中反复癫痫发作对心脏的影响，从而对这些可能致命的心律失常进行了更清晰的病理生理学研究。 使用植入式的 Kaha 双生物电植入子监测五只动物整整七周，提供连续的心电图 (ECG) 和皮质脑电图 (ECoG) 数据。 在记录了 6-14 天的基线数据后，大鼠接受了海马内注射破伤风神经毒素 (TeNT)，这种治疗已知会导致与心脏功能无关的大脑区域的自发性癫痫。
这确保了治疗本身以及由此产生的癫痫发作不会直接影响动物的心脏功能；因此，所有心脏变化都是由于癫痫发作的更广泛的生理影响。
癫痫发作在 TeNT 注射后几天开始。接受治疗的动物会有几组癫痫发作，几天内大约有 10 到 40 次，每组之间有一天左右没有癫痫发作。在癫痫发作期间，植入子记录心动过速读数是很常见的。癫痫发作结束后，明显加快的心率可能会持续 10 分钟以上。随着实验的进行，大鼠的休息心率加快，在每次癫痫发作事件之外，它们的心脏都表现出持久的应激。这种影响的严重程度与癫痫发作的严重程度有关。如果大鼠出现 Racine 5 级癫痫发作，即完全运动性癫痫发作，其心脏功能的影响要比轻度癫痫发作严重得多。
然而，这些心律失常确实开始逆转。 第 3 周后，癫痫发作变得不那么频繁且不那么强烈。 随着恢复期的延长，大鼠心脏读数开始向基线移动。 严重癫痫发作的强烈聚集强化了心律失常，而没有这种强化，身体开始恢复正常。 癫痫发作之间的休息时间越少，癫痫发作的强度越大，心律失常就越严重。 这种癫痫诱发心律失常的明确病理生理学让我们更好地了解谁处于危险之中，以及这种风险在疾病过程中如何增加或减少。
使用的植入子:
Kaha 双生物电植入子 (ECG, EEG 和/或 EMG) »
文献:
Jefferys, John G. R., et al. “Cardiac Effects of Repeated Focal Seizures in Rats Induced by Intrahippocampal Tetanus Toxin: Bradyarrhythmias, Tachycardias, and Prolonged Interictal QT Interval.” Epilepsia, vol. 61, no. 4, 2020, pp. 798–809. Crossref, https://doi.org/10.1111/epi.16479
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下面我们仅重点介绍使用 Kaha 植入子的研究人员发表的几篇高影响因子论文。
Kaha Sciences 遥测 – 高影响因子研究:
人工神经压力反射
Nature 的这篇文章涵盖了为开发人工神经压力反射而完成的广泛工作； 一种硬膜外刺激器，可在脊髓损伤后稳定血流动力学。 血流动力学稳定性，即血压的调节，是脊髓损伤可以减少或消除的许多自主过程之一。 没有它，调节血压就会变得更加困难，而且像坐起这样的小事也会导致意识丧失。 这会干扰康复，同时也会增加卒中和心脏病的风险。Squair等人通过表征 TH-Cre 大鼠血流动力学不稳定的临床前模型开始他们的研究。 使用 AAV 输注，他们标记了延髓腹外侧 (RVLM) 下游的神经元—该区域负责对交感心血管功能进行稳态控制。 当对上胸髓 (T3) 给予临床相关的挫伤时，该模型显示心血管系统的这种神经控制在损伤点结束。
损伤对交感神经心血管控制的影响，通过长期使用Kaha SNA 和血压植入子 测量交感肾神经活动和动脉血压来表征。来自长期植入式植入子的数据使团队能够更好地了解随着大鼠恢复，血流动力学不稳定性如何变化，以及可以作为未来测试可靠的血流动力学挑战的活动类型。
对于人类来说，躺在桌子上然后向上或向下倾斜（倾斜测试）是最常见的血流动力学挑战。 通过检查长期遥测数据，Squair 等人确定这种方法在测试大鼠时无效。 相反，他们创建了一个负压室，从中腹部向下包裹大鼠，将血液拉向后肢。 未受伤的大鼠可以迅速适应这种压力变化，维持血压。 受伤的大鼠不仅无法维持血压，而且即使在负压缓解后也难以恢复正常； 与倾斜测试期间脊髓损伤的人相同。
- 识别受刺激时可恢复血流动力学稳定性的脊髓节段。
- 为大鼠模型创建硬膜外刺激器。
- 使用机器学习为这些脊髓节段提供自然刺激，完全恢复血流动力学稳定性。
- 将这些工具和方法转化给非人类灵长类动物，完全恢复血流动力学稳定性。
- 临床前转化给人类志愿者； 再次，完全恢复血流动力学稳定性。
Kaha SNA 和压力植入子 »
文献:
Squair, Jordan W., et al. “Neuroprosthetic Baroreflex Controls Haemodynamics after Spinal Cord Injury.” Nature, vol. 590, no. 7845, 2021, pp. 308–14. Crossref, https://doi.org/10.1038/s41586-020-03180-w.
相关: 网络研讨会：了解神经血流动力学控制的下一代技术 »
缺血性卒中的高血压反应
当大脑某个区域的血液供应被中断、减少或完全切断时，就会发生缺血性卒中。 当脑细胞耗尽氧气和营养物质、死亡、破裂并引发周围细胞的细胞死亡时，这种血液供应的损失会导致一连串的细胞死亡。 在初始治疗期间，每一秒都很重要，但即使在血液供应恢复后，危险还没有结束。
超过 80% 的缺血性卒中患者在卒中后数小时和数天内出现急性高血压。 这种血压升高可能是致命的，导致进一步的卒中、心脏病发作、动脉瘤和脑水肿。
临床指南建议使用抗高血压药物控制卒中后高血压。 然而，目前尚不清楚降低血压本身是否有害。
Thakkar 等人首先探讨了控制缺血性卒中前血压正常的大鼠卒中后高血压的影响。 有可能，由于卒中导致颅内压升高，血压升高可能具有保护作用； 迫使血液在高压环境中继续流动。使用一个植入式 Kaha 双压力植入子 测量血压和颅内压，使用一个植入式 Kaha 组织氧含量植入子 测量脑组织氧含量。
在所有组中，卒中后 4 天左右血压恢复到正常水平。 到第 3 天，治疗组和未治疗组大鼠的血压没有差异。 然而，最有影响力的结果是治疗和未治疗大鼠的脑组织氧含量缺乏差异。 血压升高对卒中后的大鼠没有任何好处，既不利于受损神经组织的健康，也不利于感觉运动功能的恢复。
造成这种情况的一个原因可能是卒中后高血压也会升高颅内压。 虽然在治疗和未治疗的动物中发现颅内压有所升高，但治疗动物的升高明显更小。 卒中后高血压不仅没有保护作用，而且加剧了它被假设要预防的问题。
使用的植入子:
Kaha 双压力植入子 »
Kaha 组织氧植入子 »
文献:
Thakkar, Pratik, et al. “Hypertensive Response to Ischemic Stroke in the Normotensive Wistar Rat.” Stroke, vol. 50, no. 9, Ovid Technologies (Wolters Kluwer Health), Sept. 2019, pp. 2522–30. https://doi.org/10.1161/strokeaha.119.026459
相关: 小动物遥测入门：Fiona 的三大技巧 »
反复局灶性癫痫的心脏影响
癫痫猝死（SUDEP）是一个不可预测的杀手。 由于没有已知的作用机制，尚不清楚它为什么以及如何发生，以及谁可能处于危险之中。 我们所知道的是，全身强直-阵挛性癫痫发作和癫痫发作期间的心律失常与 SUDEP 相关。 心脏和呼吸系统问题很可能是 SUDEP 的原因，反复发作可能导致致命的心律失常。Jeffreys等人探索了大鼠模型中反复癫痫发作对心脏的影响，从而对这些可能致命的心律失常进行了更清晰的病理生理学研究。 使用植入式的 Kaha 双生物电植入子监测五只动物整整七周，提供连续的心电图 (ECG) 和皮质脑电图 (ECoG) 数据。 在记录了 6-14 天的基线数据后，大鼠接受了海马内注射破伤风神经毒素 (TeNT)，这种治疗已知会导致与心脏功能无关的大脑区域的自发性癫痫。
癫痫发作在 TeNT 注射后几天开始。接受治疗的动物会有几组癫痫发作，几天内大约有 10 到 40 次，每组之间有一天左右没有癫痫发作。在癫痫发作期间，植入子记录心动过速读数是很常见的。癫痫发作结束后，明显加快的心率可能会持续 10 分钟以上。随着实验的进行，大鼠的休息心率加快，在每次癫痫发作事件之外，它们的心脏都表现出持久的应激。这种影响的严重程度与癫痫发作的严重程度有关。如果大鼠出现 Racine 5 级癫痫发作，即完全运动性癫痫发作，其心脏功能的影响要比轻度癫痫发作严重得多。
然而，这些心律失常确实开始逆转。 第 3 周后，癫痫发作变得不那么频繁且不那么强烈。 随着恢复期的延长，大鼠心脏读数开始向基线移动。 严重癫痫发作的强烈聚集强化了心律失常，而没有这种强化，身体开始恢复正常。 癫痫发作之间的休息时间越少，癫痫发作的强度越大，心律失常就越严重。 这种癫痫诱发心律失常的明确病理生理学让我们更好地了解谁处于危险之中，以及这种风险在疾病过程中如何增加或减少。
使用的植入子:
Kaha 双生物电植入子 (ECG, EEG 和/或 EMG) »
文献:
Jefferys, John G. R., et al. “Cardiac Effects of Repeated Focal Seizures in Rats Induced by Intrahippocampal Tetanus Toxin: Bradyarrhythmias, Tachycardias, and Prolonged Interictal QT Interval.” Epilepsia, vol. 61, no. 4, 2020, pp. 798–809. Crossref, https://doi.org/10.1111/epi.16479
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