手術室で人間の神経生理学を記録するための修正されたニューロピクセルプローブ

ニューロピクセルは、高チャネルカウントと記録部位密度のシリコンベースの電気生理学録音プローブです。これらのプローブは、シングルセル解像度で神経活動を測定するためのターンキープラットフォームを提供し、現在の臨床的に承認されたデバイスの機能を超えたスケールで提供されます。私たちのチームは、パーキンソン病患者におけるてんかんまたは腫瘍の切除手術および深部脳刺激電極の配置中に、これらのプローブの最初の使用を実証しました。ここでは、この情報が研究デバイスとしての神経筋プローブの規制上の承認に向けた将来の努力に情報を提供できることを期待して、人間の神経生理学を研究するための研究ツールとしてニューロピクセルを使用する能力と課題をよりよく理解しています。周術期の手順では、主な懸念はデバイスの初期無菌性であり、手術中に滅菌畑を維持し、ノイズ録音（必要に応じて）に利用できる複数の参照スキームと接地スキームを持ち、挿入前に偶発的な接触からシリコンプローブを保護し、取得します高品質の活動電位と局所フィールドの潜在的な記録。研究チームは、手術チームと調整しながら、デバイスが完全に動作していることを保証し、敏感なハードウェアによって記録された信号に実質的に影響を与える可能性のある電気ノイズ源を除去します。人間の臨床研究の機器とトレーニングを使用し、手術室での作業を使用して、チーム内およびチーム間の効果的なコミュニケーションを最大化し、高い記録の質を確保し、手術に追加される時間を最小限に抑えます。周術期の手順には約4時間が必要であり、プロトコル全体に数週間が必要です。

Neuropixels are silicon-based electrophysiology-recording probes with high channel count and recording-site density. These probes offer a turnkey platform for measuring neural activity with single-cell resolution and at a scale that is beyond the capabilities of current clinically approved devices. Our team demonstrated the first-in-human use of these probes during resection surgery for epilepsy or tumors and deep brain stimulation electrode placement in patients with Parkinson's disease. Here, we provide a better understanding of the capabilities and challenges of using Neuropixels as a research tool to study human neurophysiology, with the hope that this information may inform future efforts toward regulatory approval of Neuropixels probes as research devices. In perioperative procedures, the major concerns are the initial sterility of the device, maintaining a sterile field during surgery, having multiple referencing and grounding schemes available to de-noise recordings (if necessary), protecting the silicon probe from accidental contact before insertion and obtaining high-quality action potential and local field potential recordings. The research team ensures that the device is fully operational while coordinating with the surgical team to remove sources of electrical noise that could otherwise substantially affect the signals recorded by the sensitive hardware. Prior preparation using the equipment and training in human clinical research and working in operating rooms maximize effective communication within and between the teams, ensuring high recording quality and minimizing the time added to the surgery. The perioperative procedure requires ~4 h, and the entire protocol requires multiple weeks.