RU2759892C1 - Perfusion chamber, system and method for studying the brain activity in vivo - Google Patents

Perfusion chamber, system and method for studying the brain activity in vivo Download PDF

Info

Publication number
RU2759892C1
RU2759892C1 RU2020140611A RU2020140611A RU2759892C1 RU 2759892 C1 RU2759892 C1 RU 2759892C1 RU 2020140611 A RU2020140611 A RU 2020140611A RU 2020140611 A RU2020140611 A RU 2020140611A RU 2759892 C1 RU2759892 C1 RU 2759892C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
perfusion
chamber
brain
solution
perfusion solution
Prior art date
Application number
RU2020140611A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Сергеевич Сучков
Марат Гусманович Минлебаев
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
Priority to RU2020140611A priority Critical patent/RU2759892C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2759892C1 publication Critical patent/RU2759892C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/80Cortical plates, i.e. bone plates; Instruments for holding or positioning cortical plates, or for compressing bones attached to cortical plates
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A61B90/14Fixators for body parts, e.g. skull clamps; Constructional details of fixators, e.g. pins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: group of inventions relates to medicine, namely to a perfusion chamber, a system and a method for studying the brain activity in vivo. The perfusion chamber for studying the brain activity in vivo constitutes a monolithic structure. The structure is made of plastic exhibiting dielectric properties, applying a technology based on a three-dimensional digital model. The structure consists of a load-bearing body. The body comprises an input channel for the perfusion solution, a channel for introducing the reference electrode, a channel for introducing the input perfusion solution temperature sensor, a preliminary chamber, an input spiral chute between the preliminary and main chambers, a main chamber, an output spiral chute between the main chamber and the perfusion solution output hole, a perfusion solution output hole, mounting grooves, a point for attaching the skull of an animal. The input channels of the chamber are made in the form of through ducts. The through ducts exit into the preliminary chamber. The preliminary chamber is connected with the main chamber by means of an inlet spiral chute. The exit from the preliminary chamber is located above the bottom of the main chamber and is configured to supply a liquid gravitationally. The main chamber has the shape of a truncated paraboloid of rotation and is connected by an outlet spiral chute with the perfusion solution output hole in the lower part of the perfusion chamber, configured to accommodate a second temperature sensor for controlling the temperature of the output solution. Located along the perimeter of the perfusion chamber are three mounting grooves for attachment to the stereotactic apparatus. The point of attachment of the skull of an animal is located at the bottom of the main chamber and is made in the form of a truncated cone adapted to the size and curvature of the skull of the studied animal. The system for studying the brain activity in vivo consists of a perfusion chamber and a brain surface clamp. The brain surface clamp is made of plastic with application of the technology based on a three-dimensional digital model. The clamp constitutes a plastic disk with a smooth surface, perforated with a set of periodic round holes. The clamp is equipped with a technical rim along the perimeter of the disk, configured to reinforce the structure. The reinforced plastic disk is connected with a fastener by means of two handles. The fastener is inserted into the clamp holder. The brain surface clamp is therein configured to be replaced in case of failure thereof, applying the technology based on a three-dimensional digital model. The clamp holder is installed in a micromanipulator, configured for adjusting the position and degree of pressure on the brain tissues. The brain surface clamp is placed directly on the surface of the brain in the main chamber of the perfusion chamber after attachment thereof to the animal and removal of a section of the skull and the dura mater. In another variant, the system consists of a perfusion chamber, a brain surface clamp, a system for attaching to a stereotactic apparatus, and a flow perfusion system. The system for attaching to a stereotactic apparatus constitutes support columns whereon the perfusion chamber rests at the points of the mounting grooves. Bolts are passed through the mounting grooves of the perfusion chamber and the support columns. The bolts are secured in the stereotactic apparatus. The perfusion chamber is attached to the animal in the provided point of attachment to the skull of the animal. The flow perfusion system constitutes elements of a perfusion system located consecutively. Each subsequent element is therein located below the previous one to ensure gravitational supply of a liquid, including a buffer tank, a connecting tube, a controller dropper, a connecting tube, a heating linear flow element, a perfusion chamber, a flexible connection, a perfusion solution level adjuster, a vacuum suction channel connected to a vacuum suction system. The flexible connection is made of two fittings connected by a flexible tube. The buffer tank is connected with the controller dropper via a connecting tube, configured to control the flow rate of the perfusion solution and ensure galvanic isolation of the perfusion solution in the perfusion chamber and the buffer tank. The controller dropper, in turn, is connected by means of a tube with the heating linear flow element, configured to set the required temperature of the perfusion solution. The outlet of the heating linear flow element is connected with the perfusion solution input channel of the perfusion chamber by means of a tube. The perfusion solution outlet of the perfusion chamber is connected by means of a flexible connection and is coupled with the perfusion solution level adjuster, configured to perform reciprocating vertical movement thereof and thus adjust the level of perfusion solution in the main chamber due to the effect of communicating vessels, configured for excess perfusion solution in the perfusion solution level adjuster to be removed through the vacuum suction channel connected to the vacuum suction system. In implementation of the method, a preliminary preparatory operation for removing the scalp and the cover tissues is performed on the warmed animal under anesthesia. The skull of the animal is attached to the perfusion chamber at the provided attachment point using first cyanoacrylate glue, then dental cement. The perfusion chamber is attached in the stereotactic apparatus using the mounting grooves. Bolts are inserted into the grooves, passing through the support columns, whereon the claimed perfusion chamber rests, in turn. The perfusion chamber is connected to the flow perfusion system. For this purpose, the outlet of the heating linear flow element is connected with the perfusion solution input channel of the perfusion chamber by means of a tube. The perfusion solution outlet of the perfusion chamber is connected by means of a flexible connection to the perfusion solution level adjuster. The adjuster performs reciprocating vertical movement and thus adjusts the level of perfusion solution in the main chamber due to the effect of communicating vessels. Excess perfusion solution in the perfusion solution level adjuster is removed through the vacuum suction channel connected to the vacuum suction system. The temperature sensors are placed through the perfusion solution input channel in the preliminary chamber and the holes for the perfusion solution outlets to monitor the actual temperature of the input and output solution. A section of the skull and the dura mater is removed. The brain surface clamp is placed directly on the brain surface in the main chamber of the perfusion chamber. Electrophysiological studies of the brain activity are conducted using a reference electrode in the form of silver chlorinated wire. The wire is therein placed in the channel for introducing the reference electrode and recording electrodes located in the brain through the holes of the perforated reinforced plastic disk. Optical studies of the brain activity are conducted by means of recording the electromagnetic emission of the visible and infrared ranges reflected from the brain tissues in the areas of holes of the perforated reinforced plastic disk by video surveillance systems.
EFFECT: apparatus and method for studying the brain activity in vivo are provided for conducting electrophysiological and optical studies of the brain activity, such as studies of the effect of medicinal products and biologically active substances on the brain activity in vivo.
4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к медицине и ветеринарии, в частности - к объектам медицинской техники, а именно - к устройствам для исследования активности головного мозга in vivo и способам их работы. Заявленное техническое решение может быть также использовано для изучения действия лекарственных препаратов и биологически активных веществ на активность головного мозга in vivo, потому что основные этапы формирования центральной нервной системы млекопитающих, включая ранние ритмы активности, которые, например, у крыс и человека схожи, при этом критический период развития соматосенсорной системы крыс также сопоставим по своей функциональной значимости и уровню развития коры с плодом человека во время последнего триместра гестации.The invention relates to medicine and veterinary medicine, in particular - to objects of medical technology, namely, to devices for studying the activity of the brain in vivo and methods of their work. The claimed technical solution can also be used to study the effect of drugs and biologically active substances on the activity of the brain in vivo, because the main stages of the formation of the central nervous system of mammals, including early rhythms of activity, which, for example, in rats and humans are similar, while the critical period of development of the somatosensory system in rats is also comparable in terms of its functional significance and the level of development of the cortex with the human fetus during the last trimester of gestation.

Далее в тексте заявителем приведены термины, которые необходимы для облегчения однозначного понимания сущности заявленных материалов и исключения противоречий и/или спорных трактовок при выполнении экспертизы по существу.Further in the text, the applicant provides the terms that are necessary to facilitate an unambiguous understanding of the essence of the declared materials and to exclude contradictions and / or controversial interpretations when performing an examination on the merits.

In vivo – обозначает проведение исследований на (или внутри) живой ткани при живом организме [https://ru.wikipedia.org/wiki/In_vivo]. In vivo - means conducting research on (or inside) living tissue in a living organism [https://ru.wikipedia.org/wiki/In_vivo].

Нейромедиатор – биологически активное химическое вещество, посредством которого осуществляется передача электрохимического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани или железистым клеткам [https://ru.wikipedia.org/wiki/Нейромедиатор]. Neurotransmitter is a biologically active chemical substance through which an electrochemical impulse is transmitted from a nerve cell through the synaptic space between neurons, and also, for example, from neurons to muscle tissue or glandular cells [https://ru.wikipedia.org/wiki/Neurotransmitter] ...

Гестация – период времени вынашивания ребенка (беременность), обусловленный численностью полных недель [https://vlanamed.com/gestatsiya/]. Gestation is the period of time of bearing a child (pregnancy), due to the number of full weeks [https://vlanamed.com/gestatsiya/].

Диэлектрик – вещество (материал), относительно плохо проводящее электрический ток [https://ru.wikipedia.org/wiki/Диэлектрик]. Dielectric is a substance (material) that conducts electric current relatively poorly [https://ru.wikipedia.org/wiki/Dielectric].

Перфузия – искусственное пропускание раствора через биологические ткани [https://ru.wikipedia.org/wiki/Перфузия]. Perfusion is an artificial passage of a solution through biological tissues [https://ru.wikipedia.org/wiki/Perfusion].

Перфузионная система – система устройств для обеспечения, направления и регуляции перфузии. Perfusion system - a system of devices for providing, directing and regulating perfusion.

Артефакты перфузии – кратковременное нарушение стационарности и ламинарности потока перфузионного раствора в перфузионной системе вследствие эндогенных процессов, например кавитации [https://ru.wikipedia.org/wiki/Кавитация], температурных флуктуаций плотности перфузионного раствора и т.д. Perfusion artifacts are a short-term violation of the stationarity and laminarity of the flow of the perfusion solution in the perfusion system due to endogenous processes, such as cavitation [https://ru.wikipedia.org/wiki/Cavitation], temperature fluctuations in the density of the perfusion solution, etc.

Адгезия — сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел [https://ru.wikipedia.org/wiki/Адгезия]. Adhesion - adhesion of surfaces of dissimilar solids and / or liquids [https://ru.wikipedia.org/wiki/Adhesion].

Стереотаксический аппарат – устройство, прикрепляемое к голове во время операции и предназначенное для точного позиционирования целевого объекта в пространстве для введения электродов, канюль или инструмента в заданную точку мозга по заранее рассчитанным пространственным координатам [https://dic.academic.ru/dic.nsf/medic2/2948]. Stereotaxic apparatus - a device attached to the head during surgery and designed to accurately position the target object in space for the introduction of electrodes, cannulas or an instrument at a given point in the brain according to pre-calculated spatial coordinates [https://dic.academic.ru/dic.nsf / medic2 / 2948].

Вибриссы – осязательные механочувствительные длинные жесткие волосы многих млекопитающих, выступающие над поверхностью шерстного покрова [https://ru.wikipedia.org/wiki/Вибриссы]. Vibrissae are tactile mechanosensitive long coarse hair of many mammals protruding above the surface of the coat [https://ru.wikipedia.org/wiki/Vibrissy].

Нейровизуализамция — общее название нескольких методов, позволяющих визуализировать структуру, функции и биохимические характеристики мозга. Включает компьютерную томографию, магнитно-резонансную томографию и т. п. Это сравнительно новая дисциплина, являющаяся разделом медицины, а конкретнее неврологии, нейрохирургии и психиатрии [https://ru.wikipedia.org/wiki Нейровизуализация]. Neuroimaging is the general name for several methods that allow visualizing the structure, function, and biochemical characteristics of the brain. Includes computed tomography, magnetic resonance imaging, etc. This is a relatively new discipline, which is a branch of medicine, and more specifically neurology, neurosurgery and psychiatry [https://ru.wikipedia.org/wiki Neuroimaging].

Первая неделя после рождения является критическим периодом для формирования кортикальных карт в соматосенсорной коре головного мозга крыс [Rakic P. / Prenatal genesis of connections subserving ocular dom- inance in the rhesus monkey // Nature (1976). 261:467–471. DOI: 10.1038/261467a0; Katz LC, Shatz CJ. / Synaptic activity and the construction of cor- tical circuits // Science (1996) 274:1133–1138 DOI: 10.1126/science.274.5290.1133; Lopez-Bendito G, Lujan R, Shigemoto R, Ganter P, Paulsen O, Molnar Z. / Blockade of GABA(B) receptors alters the tangential migration of cortical neurons // Cereb Cortex (2003) 13:932–942 DOI: 10.1093/cercor/13.9.932; O’Leary DD, Sahara S. / Genetic regulation of arealization of the neocortex // Curr Opinion Neurobiol. (2008) 18:90–100 DOI: 10.1016/j.conb.2008.05.011; Rakic P, Ayoub AE, Breunig JJ, Dominguez MH. / Decision by div- ision: making cortical maps // Trends Neurosci. (2009) 32:291–301 DOI: 10.1016/j.tins.2009.01.007; Erzurumlu RS, Gaspar P./ Development and critical period plasti- city of the barrel cortex // Eur J Neurosci. (2012) 35:1540–1553]. The first week after birth is a critical period for the formation of cortical maps in the somatosensory cortex of rats [Rakic P. / Prenatal genesis of connections subserving ocular dom- inance in the rhesus monkey // Nature (1976). 261: 467-471. DOI: 10.1038 / 261467a0; Katz LC, Shatz CJ. / Synaptic activity and the construction of cor- tical circuits // Science (1996) 274: 1133-1138 DOI: 10.1126 / science.274.5290.1133; Lopez-Bendito G, Lujan R, Shigemoto R, Ganter P, Paulsen O, Molnar Z. / Blockade of GABA (B) receptors alters the tangential migration of cortical neurons // Cereb Cortex (2003) 13: 932–942 DOI: 10.1093 /cercor/13.9.932; O'Leary DD, Sahara S. / Genetic regulation of arealization of the neocortex // Curr Opinion Neurobiol. (2008) 18: 90–100 DOI: 10.1016 / j.conb.2008.05.011; Rakic P, Ayoub AE, Breunig JJ, Dominguez MH. / Decision by div- ision: making cortical maps // Trends Neurosci. (2009) 32: 291–301 DOI: 10.1016 / j.tins.2009.01.007; Erzurumlu RS, Gaspar P. / Development and critical period plasti- city of the barrel cortex // Eur J Neurosci. (2012) 35: 1540-1553].

Во время первой недели после рождения в бочонковой коре у крыс наблюдаются уникальные для этого периода развития ритмы осцилляторной электрической активности, такие как ранняя гамма осцилляция, а также веретенообразная осцилляция [Khazipov R, Sirota A, Leinekugel X, Holmes GL, Ben Ari Y, Buzsaki G / Early motor activity drives spindle bursts in the developing somatosensory cortex // Nature (2004) 432:758–761. DOI: 10.1038/nature03132; Yang JW, Hanganu-Opatz IL, Sun JJ, Luhmann HJ. / Three patterns of oscillatory activity differentially synchronize developing neocor- tical networks in vivo // J Neurosci. (2009) 29:9011–9025 DOI:10.1523/jneurosci.5646-08.2009; Minlebaev M, Colonnese M, Tsintsadze T, Sirota A, Khazipov R. /. Early gamma oscillations synchronize developing thalamus and cortex // Science (2011) 334:226–229 DOI: 10.1126/science.1210574; Minlebaev M, Ben-Ari Y, Khazipov R. / Network mechanisms of spindle-burst oscillations in the neonatal rat barrel cortex in vivo // J Neurophysiol.(2007) 97:692–700]. During the first week after birth, in the barrel bark of rats, rhythms of oscillatory electrical activity, unique for this period of development, are observed, such as early gamma oscillation, as well as spindle-shaped oscillations [Khazipov R, Sirota A, Leinekugel X, Holmes GL, Ben Ari Y, Buzsaki G / Early motor activity drives spindle bursts in the developing somatosensory cortex // Nature (2004) 432: 758–761. DOI: 10.1038 / nature03132; Yang JW, Hanganu-Opatz IL, Sun JJ, Luhmann HJ. / Three patterns of oscillatory activity differentially synchronize developing neocortical networks in vivo // J Neurosci. (2009) 29: 9011–9025 DOI: 10.1523 / jneurosci.5646-08.2009; Minlebaev M, Colonnese M, Tsintsadze T, Sirota A, Khazipov R. /. Early gamma oscillations synchronize developing thalamus and cortex // Science (2011) 334: 226-229 DOI: 10.1126 / science.1210574; Minlebaev M, Ben-Ari Y, Khazipov R. / Network mechanisms of spindle-burst oscillations in the neonatal rat barrel cortex in vivo // J Neurophysiol. (2007) 97: 692-700].

Оба описанных выше ранних ритма могут быть вызваны как стимуляцией сенсорной периферии, так и наблюдаться при регистрации спонтанной активности. Both early rhythms described above can be caused both by stimulation of the sensory periphery, and can be observed during registration of spontaneous activity.

Кроме того, эти ранние ритмы активности активно вовлечены в формирование соматосенсорных кортикальных карт и бесследно исчезают после окончания критического периода развития соматосенсорной системы [Feldman, D. E. /. Map Plasticity in Somatosensory Cortex // Science (2005), 310(5749), 810–815. DOI:10.1126/science.1115807; Fox K. / Barrel Cortex // Cambridge University Press (2008) DOI: 10.1017/CBO9780511541636; Feldman, D. E. / Synaptic Mechanisms for Plasticity in Neocortex // Annual Review of Neuroscience (2009), 32(1), 33–55. DOI: 10.1146/annurev.neuro.051508.135516]. In addition, these early rhythms of activity are actively involved in the formation of somatosensory cortical maps and disappear without a trace after the end of the critical period of development of the somatosensory system [Feldman, D. E. /. Map Plasticity in Somatosensory Cortex // Science (2005) 310 (5749) 810-815. DOI: 10.1126 / science.1115807; Fox K. / Barrel Cortex // Cambridge University Press (2008) DOI: 10.1017 / CBO9780511541636; Feldman, D. E. / Synaptic Mechanisms for Plasticity in Neocortex // Annual Review of Neuroscience (2009), 32 (1), 33–55. DOI: 10.1146 / annurev.neuro.051508.135516].

Однако, несмотря на жизненную важность ранних ритмов в формировании высокоорганизованной структуры центральной нервной системы, механизмы ранних ритмов остаются до сих пор неизученными.However, despite the vital importance of early rhythms in the formation of a highly organized structure of the central nervous system, the mechanisms of early rhythms still remain unexplored.

Вопрос понимания этих механизмов актуален еще и потому, что основные этапы формирования центральной нервной системы млекопитающих, включая ранние ритмы активности, схожи. Критический период развития соматосенсорной системы крыс сопоставим по своей функциональной значимости и уровню развития коры с плодом человека во время последнего триместра гестации. The question of understanding these mechanisms is also relevant because the main stages of the formation of the central nervous system of mammals, including the early rhythms of activity, are similar. The critical period of development of the somatosensory system in rats is comparable in terms of its functional significance and the level of development of the cortex with the human fetus during the last trimester of gestation.

В кортикальной активности недоношенного ребенка в это время можно наблюдать также ритмы, подобные ранней гамма осцилляции и веретенообразной осцилляции у крыс [Milh, M., Kaminska, A., Huon, C., Lapillonne, A., Ben-Ari, Y., & Khazipov, R. /. Rapid Cortical Oscillations and Early Motor Activity in Premature Human Neonate // Cerebral Cortex ((2006)) 17(7), 1582–1594. DOI:10.1093/cercor/bhl069; Vecchierini, M.-F., André, M., & d’ Allest, A. M. /. Normal EEG of premature infants born between 24 and 30 weeks gestational age: Terminology, definitions and maturation aspects // Neurophysiologie Clinique/Clinical Neurophysiology (2007), 37(5), 311–323. DOI:10.1016/j.neucli.2007.10.008; Koolen, N., Dereymaeker, A., Räsänen, O., Jansen, K., Vervisch, J., Matic, V., Vanhatalo, S. / Early development of synchrony in cortical activations in the human // Neuroscience (2016). 322, 298–307. DOI:10.1016/j.neuroscience.2016.02.017; Kaminska, A., Delattre, V., Laschet, J., Dubois, J., Labidurie, M., Duval, A., … Chiron, C. / Cortical Auditory-Evoked Responses in Preterm Neonates: Revisited by Spectral and Temporal Analyses // Cerebral Cortex (2017), 1–16. DOI:10.1093/cercor/bhx206]. In the cortical activity of a premature baby at this time, one can also observe rhythms similar to early gamma oscillations and spindle-shaped oscillations in rats [Milh, M., Kaminska, A., Huon, C., Lapillonne, A., Ben-Ari, Y., & Khazipov, R./. Rapid Cortical Oscillations and Early Motor Activity in Premature Human Neonate // Cerebral Cortex ((2006)) 17 (7), 1582-1594. Doi: 10.1093 / cercor / bhl069; Vecchierini, M.-F., André, M., & d 'Allest, A. M. /. Normal EEG of premature infants born between 24 and 30 weeks gestational age: Terminology, definitions and maturation aspects // Neurophysiologie Clinique / Clinical Neurophysiology (2007), 37 (5), 311–323. DOI: 10.1016 / j.neucli.2007.10.008; Koolen, N., Dereymaeker, A., Räsänen, O., Jansen, K., Vervisch, J., Matic, V., Vanhatalo, S. / Early development of synchrony in cortical activations in the human // Neuroscience (2016 ). 322, 298-307. DOI: 10.1016 / j.neuroscience.2016.02.017; Kaminska, A., Delattre, V., Laschet, J., Dubois, J., Labidurie, M., Duval, A., ... Chiron, C. / Cortical Auditory-Evoked Responses in Preterm Neonates: Revisited by Spectral and Temporal Analyzes // Cerebral Cortex (2017), 1–16. DOI: 10.1093 / cercor / bhx206].

Поскольку эти ритмы являются отличительным признаком электрической активности коры в этот пренатальный период, то знание о механизмах их генерации позволит диагностировать и, возможно, предотвращать наличие когнитивных и неврологических расстройств у человека.Since these rhythms are a hallmark of the electrical activity of the cortex during this prenatal period, knowledge of the mechanisms of their generation will make it possible to diagnose and, possibly, prevent the presence of cognitive and neurological disorders in humans.

Исследование механизмов нейрональной активности заключается в изучении лежащих в основе формирования электрической активности тех или иных мембранных ионных каналов нейронов. The study of the mechanisms of neuronal activity consists in the study of the underlying formation of electrical activity of certain membrane ion channels of neurons.

Для этого необходимо иметь возможность принудительно активировать или отключать хемочувствительные мембранные ионные каналы за счет соответствующих нейромедиаторов. For this, it is necessary to be able to forcibly activate or deactivate chemosensitive membrane ion channels by means of appropriate neurotransmitters.

Этого можно достичь разными способами, однако каждый из них связан с определенными техническими проблемами. Действительно, классическое применение нейромедиаторов путем расположения их непосредственно на ткани мозга имеет серьезные недостатки, так как процесс вымывания нейромедиаторов в этом случае невозможен. Это влечет за собой нерациональный расход животного материала, когда для проверки одного возможного механизма необходимо утилизировать целое животное. В то же время внутримозговые инъекции нейромедиаторов могут влиять на активность мозга путем возрастающего внутреннего давления на ткани мозга из-за образования инъекционного включения [Greig, N. H. / Optimizing drug delivery to brain tumors // Cancer Treatment Reviews (1987), 14(1), 1–28. doi:10.1016/0305-7372(87)90048-x]. Использование светоосвобождаемых нейромедиаторов требуют генетически модифицированных животных и дополнительные источники света [https://en.wikipedia.org/wiki/Photostimulation]. This can be achieved in a variety of ways, but each of them presents specific technical challenges. Indeed, the classical application of neurotransmitters by placing them directly on the brain tissue has serious drawbacks, since the process of washing out the neurotransmitters in this case is impossible. This entails an irrational waste of animal material, when, in order to test one possible mechanism, it is necessary to dispose of the whole animal. At the same time, intracerebral injections of neurotransmitters can affect brain activity by increasing internal pressure on brain tissue due to the formation of an injection inclusion [Greig, NH / Optimizing drug delivery to brain tumors // Cancer Treatment Reviews (1987), 14 (1), 1-28. doi: 10.1016 / 0305-7372 (87) 90048-x]. The use of light-released neurotransmitters requires genetically modified animals and additional light sources [https://en.wikipedia.org/wiki/Photostimulation].

Таким образом, в современных нейробиологических исследованиях мозга in vivo использование перфузионной техники намывки веществ на поверхность мозга с помощью перфузионных камер обладает рядом преимуществ по сравнению с общепринятыми методами исследования мозга в целом. Thus, in modern neurobiological studies of the brain in vivo, the use of the perfusion technique of washing substances onto the surface of the brain using perfusion chambers has a number of advantages over conventional methods of studying the brain as a whole.

Далее заявителем приведены факторы, детализирующие описанные в целом выше преимущества заявленного технического решения.Further, the applicant lists factors detailing the advantages of the claimed technical solution described above as a whole.

Заявленное техническое решение, базируемое на перфузионной камере:The claimed technical solution based on a perfusion chamber:

- во-первых, позволяет исследовать нейрональную активность in vivo при долговременных контролируемых фармакологических условиях. - firstly, it allows the study of neuronal activity in vivo under long-term controlled pharmacological conditions.

-во-вторых, обеспечивает неограниченный доступ к обширной области головного мозга для электрофизиологических исследований [Khazipov R, Holmes GL. / Synchronization of kainate-induced epileptic activity via GABAergic inhibition in the superfused rat hippocampus in vivo // J Neurosci. (2003) 23: 5337-53411, DOI:10.1523/jneurosci.23-12-05337.2003]. -secondly, it provides unlimited access to a vast area of the brain for electrophysiological studies [Khazipov R, Holmes GL. / Synchronization of kainate-induced epileptic activity via GABAergic inhibition in the superfused rat hippocampus in vivo // J Neurosci. (2003) 23: 5337-53411, DOI: 10.1523 / jneurosci.23-12-05337.2003].

- в-третьих, обеспечивает возможность регулировать температуру мозга для исключения проблемы неконтролируемой потери тепла мозгом. - thirdly, it provides the ability to regulate the temperature of the brain to eliminate the problem of uncontrolled loss of heat in the brain.

- в-четвертых, обеспечивает возможность оптического исследования мозговой активности с использованием оптического диапазона видимого света и ближнего инфракрасного излучения.- fourthly, it provides the possibility of optical research of brain activity using the optical range of visible light and near infrared radiation.

Таким образом, к перфузионным камерам предъявляется ряд серьезных требований, в особенности при оптическом и электрофизиологическом исследовании активности в мозге. Thus, a number of serious requirements are imposed on perfusion chambers, especially in optical and electrophysiological studies of activity in the brain.

Как известно, в современных исследованиях электрическую активность мозга принято регистрировать с помощью специальных дифференциальных усилителей, например, усилителя Neuralynx с частотой дискретизации до 40 кГц и входным диапазоном от -121 до 121 мВ, где регистрирующий электрод находится в исследуемой зоне мозга, а опорный электрод - вне ее. As you know, in modern research, the electrical activity of the brain is usually recorded using special differential amplifiers, for example, the Neuralynx amplifier with a sampling rate of up to 40 kHz and an input range of -121 to 121 mV, where the recording electrode is located in the studied area of the brain, and the reference electrode is outside of it.

Регистрация электрофизиологической активности нейронов мозга в перфузионной камере имеет ограничения на использование металлических частей в конструкции камеры. Металлы обладают высокой электрической проводимостью и являются хорошими приемниками электромагнитных волн, что приводит к наличию шумовых радиосигналов в непосредственной близости от зоны электрофизиологической регистрации.Registration of electrophysiological activity of brain neurons in a perfusion chamber has limitations on the use of metal parts in the construction of the chamber. Metals have high electrical conductivity and are good receivers of electromagnetic waves, which leads to the presence of noise radio signals in the immediate vicinity of the electrophysiological registration zone.

Такие части должны быть заземлены или изолированы от перфузионного раствора. Таким образом, при изготовлении перфузионной камеры предпочтительно использовать диэлектрические материалы, например, пластик.Such parts should be grounded or isolated from the perfusion solution. Thus, in the manufacture of the perfusion chamber, it is preferable to use dielectric materials such as plastic.

При этом следует учитывать, что фармакологическое применение требует прямого доступа перфузионного раствора к неповрежденному мозгу без твердой мозговой оболочки, что приводит к пульсациям мозга и/или грыже мозга, вызванных внутренним кровяным и мозговым давлением соответственно. [Khazipov R, Holmes GL. / Synchronization of kainate-induced epileptic activity via GABAergic inhibition in the superfused rat hippocampus in vivo // J Neurosci. (2003) 23: 5337-53411, DOI:10.1523/jneurosci.23-12-05337.2003]. It should be borne in mind that the pharmacological application requires direct access of the perfusion solution to the intact brain without the dura mater, which leads to brain pulsations and / or hernia of the brain caused by internal blood pressure and cerebral pressure, respectively. [Khazipov R, Holmes GL. / Synchronization of kainate-induced epileptic activity via GABAergic inhibition in the superfused rat hippocampus in vivo // J Neurosci. (2003) 23: 5337-53411, DOI: 10.1523 / jneurosci.23-12-05337.2003].

Вследствие вышеизложенного, для решения вопроса о нейтрализации влияния такого негативного последствия, как пульсации и/или грыжа мозга, в заявленной конструкции перфузионной камеры предусмотрена нейтрализующая дополнительная конструкция в виде перфорированной пластины, закрепленной на регулируемом держателе, который смонтирован (установлен) на экспериментальном столе.As a result of the above, in order to resolve the issue of neutralizing the influence of such a negative consequence as pulsations and / or hernia of the brain, in the claimed design of the perfusion chamber, a neutralizing additional structure is provided in the form of a perforated plate, fixed on an adjustable holder, which is mounted (installed) on the experimental table.

Причем, по мнению заявителя, следует акцентировать внимание на наличие в заявленном техническом решении технологической возможности регулировать температуру покрывающего мозг раствора до требуемого значения, что также исключает проблему неконтролируемой потери тепла мозгом. Moreover, according to the applicant, attention should be paid to the presence in the claimed technical solution of the technological ability to regulate the temperature of the solution covering the brain to the required value, which also eliminates the problem of uncontrolled loss of brain heat.

Основываясь на вышеизложенном, представляется возможность сделать логический вывод о том, что заявленное техническое решение, а именно - конструктивные особенности заявленной перфузионной камеры, системы с ее использованием и способа её работы являются оптимально подходящим техническим решением для исследования головного мозга и предоставляют возможность максимально эффективно использовать все доступные на дату представления заявочных материалов методы исследования, наряду с возможностью контроля температуры мозга для регуляции до требуемого значения температуры и исключения проблемы неконтролируемой потери тепла мозгом, что обеспечивает достижение максимально возможного положительного эффекта исследований мозга в целом.Based on the foregoing, it is possible to make a logical conclusion that the claimed technical solution, namely, the design features of the claimed perfusion chamber, the system with its use and the method of its operation are the optimal technical solution for brain research and provide the opportunity to use all research methods available at the date of submission of the application materials, along with the ability to control the brain temperature to regulate to the required temperature and eliminate the problem of uncontrolled brain heat loss, which ensures the achievement of the maximum possible positive effect of brain research as a whole.

Перфузионная камера также потенциально может использоваться при исследованиях головного мозга с использованием технологии нейровизуализации.The perfusion chamber can also potentially be used in brain studies using neuroimaging technology.

Осуществление исследования мозговой активности с использованием оптического диапазона видимого света и ближнего инфракрасного излучения предполагает наличие широкого открытого участка поверхности мозга и перфузионного раствора, обладающего малым поглощением светового излучения в данном диапазоне (500-900 нм). The study of brain activity using the optical range of visible light and near infrared radiation assumes the presence of a wide open area of the brain surface and a perfusion solution with low absorption of light radiation in this range (500-900 nm).

Кроме того, оптическая среда раствора должна быть максимально однородной, а значит не содержать инородных включений, турбулентных завихрений и т.д.In addition, the optical medium of the solution should be as homogeneous as possible, which means it should not contain foreign inclusions, turbulent vortices, etc.

Следовательно, при использовании методов нейровизуализации, необходимы условия для создания стационарного потока перфузионного раствора, стабильной глубины покрытия головного мозга перфузионным раствором, а также нивелирование артефактов перфузии.Therefore, when using neuroimaging methods, conditions are necessary for creating a stationary flow of the perfusion solution, a stable depth of coverage of the brain with a perfusion solution, as well as leveling of perfusion artifacts.

Так как любое смещение перфузионной камеры может привести к повреждению мозга и/или регистрирующих электродов, то в экспериментах in vivo также требуется прочное крепление перфузионной камеры к черепу. Since any displacement of the perfusion chamber can lead to damage to the brain and / or recording electrodes, in vivo experiments also require a firm attachment of the perfusion chamber to the skull.

При этом возможность повторного использования перфузионной камеры снижается, так как наиболее широко используемые материалы крепежа с высокой адгезией, как, например, зубной цемент, не позволяют отсоединить перфузионную камеру от черепа. In this case, the reusability of the perfusion chamber is reduced, since the most widely used fastener materials with high adhesion, such as dental cement, do not allow the perfusion chamber to be disconnected from the skull.

Таким образом, необходимо либо использовать скрепляющие материалы, поддающиеся легкой отмывке, либо использовать дешевые материалы и скоростные технологии для изготовления перфузионных камер с целью их одноразового использования.Thus, it is necessary either to use fastening materials that can be easily cleaned, or to use cheap materials and high-speed technologies for the manufacture of perfusion chambers for the purpose of their one-time use.

Первый вариант требует дополнительных испытаний скрепляющего вещества на прочность и токсичность. The first option requires additional tests of the bonding agent for strength and toxicity.

Во втором же случае при проектировании перфузионной камеры необходимо учитывать как требуемые технические характеристики, так и простоту и скорость ее производства. In the second case, when designing a perfusion chamber, it is necessary to take into account both the required technical characteristics and the simplicity and speed of its production.

Изготовление деталей сложной формы с внутренними полостями может быть реализовано такими методами как литье [https://ru.wikipedia.org/wiki/Литьё], фрезерование [https://ru.wikipedia.org/wiki/Фрезерование] и токарная обработка [https://ru.wikipedia.org/wiki/Токарная_обработка], лазерная стереолитография [https://ru.wikipedia.org/wiki/Лазерная_стереолитография] и аддитивная технология 3D-печати [https://ru.wikipedia.org/wiki/Аддитивные_технологии]. Manufacturing of parts of complex shape with internal cavities can be realized by such methods as casting [https://ru.wikipedia.org/wiki/Moulding], milling [https://ru.wikipedia.org/wiki/Milling] and turning [ https://ru.wikipedia.org/wiki/Turning_machining], laser stereolithography [https://ru.wikipedia.org/wiki/Laser_stereolithography] and additive 3D printing technology [https://ru.wikipedia.org/wiki / Additive_technology].

Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, однако любой может быть использован в качестве рабочего метода для изготовления монолитных конструкций.Each of them has its own advantages and disadvantages, however, any can be used as a working method for the manufacture of monolithic structures.

Более того, современное автоматизированное оборудование в каждом из методов имеет возможность использования трехмерных цифровых моделей изделия в качестве основы для проведения соответствующей обработки. Moreover, modern automated equipment in each of the methods has the ability to use three-dimensional digital models of the product as a basis for the corresponding processing.

Также в данном случае одним из важных критериев при выборе метода изготовления необходимо учитывать возможность простоты модификации изделия, поскольку решение научных задач часто требует дополнительных технических решений.Also in this case, one of the important criteria when choosing a manufacturing method is to take into account the possibility of simplicity of product modification, since the solution of scientific problems often requires additional technical solutions.

Поэтому технология изготовления должна учитывать баланс между массовостью производства и устареванием актуальности конкретных исследований.Therefore, the manufacturing technology must take into account the balance between mass production and obsolescence of the relevance of specific studies.

В настоящее время аддитивная технология 3D-печати становится все более популярным методом изготовления сложных деталей в особенности для научных исследований [C. Zhang, N.C. Anzalone, R.P. Faria, J.M. Pearce / Open-source 3D-printable optics equipment // PLoS ONE, 8 (2013), Article e59840, DOI:10.1371/journal.pone.0059840; M.S. Sulkin, E. Widder, C. Shao, K.M. Holzem, C. Gloschat, S.R. Gutbrod, et al. / Three-dimensional printing physiology laboratory technology // Am. J. Physiol.-Heart Circulatory Physiol., 305 (2013), pp. H1569-H1573, DOI:10.1152/ajpheart.00599.2013; T. Baden, A.M. Chagas, G. Gage, T. Marzullo, L.L. Prieto-Godino, T. Euler / Open Labware: 3-D printing your own lab equipment // PLoS Biol., 13 (2015), Article e1002086, DOI:10.1371/journal.pbio.1002086; J. Bravo-Martinez / Open source 3D-printed 1000мL micropump // HardwareX, 3 (2018), pp. 110-116, DOI:10.1016/j.ohx.2017.08.002; B.J. Winters, D. Shepler / 3D printable optomechanical cage system with enclosure // HardwareX, 3 (2018), pp. 62-81, DOI:10.1016/j.ohx.2017.12.001; B.C. Gross, J.L. Erkal, S.Y. Lockwood, C. Chen, D.M. Spence / Evaluation of 3D printing and its potential impact on biotechnology and the chemical sciences // Anal Chem, 86 (2014), pp. 3240-3253, DOI:10.1021/ac403397r]. Эта технология позволяет исследователям создавать функциональные устройства для решения конкретных научных и прикладных задач в кратчайшие сроки и по минимальным затратам и себестоимости.Currently, additive 3D printing technology is becoming an increasingly popular method of manufacturing complex parts, especially for scientific research [C. Zhang, N.C. Anzalone, R.P. Faria, J.M. Pearce / Open-source 3D-printable optics equipment // PLoS ONE, 8 (2013), Article e59840, DOI: 10.1371 / journal.pone.0059840; M.S. Sulkin, E. Widder, C. Shao, K.M. Holzem, C. Gloschat, S.R. Gutbrod, et al. / Three-dimensional printing physiology laboratory technology // Am. J. Physiol.-Heart Circulatory Physiol., 305 (2013), pp. H1569-H1573, DOI: 10.1152 / ajpheart.00599.2013; T. Baden, A.M. Chagas, G. Gage, T. Marzullo, L.L. Prieto-Godino, T. Euler / Open Labware: 3-D printing your own lab equipment // PLoS Biol., 13 (2015), Article e1002086, DOI: 10.1371 / journal.pbio.1002086; J. Bravo-Martinez / Open source 3D-printed 1000mL micropump // HardwareX, 3 (2018), pp. 110-116, DOI: 10.1016 / j.ohx.2017.08.002; B.J. Winters, D. Shepler / 3D printable optomechanical cage system with enclosure // HardwareX, 3 (2018), pp. 62-81, DOI: 10.1016 / j.ohx.2017.12.001; B.C. Gross, J.L. Erkal, S.Y. Lockwood, C. Chen, D.M. Spence / Evaluation of 3D printing and its potential impact on biotechnology and the chemical sciences // Anal Chem, 86 (2014), pp. 3240-3253, DOI: 10.1021 / ac403397r]. This technology allows researchers to create functional devices for solving specific scientific and applied problems in the shortest possible time and at minimal cost and cost.

Разнообразие видов пластика, используемых в 3D-печати, позволяет воспроизводить материалы с разными свойствами (эластичность, прозрачность, прочность, гибкость и т. д.). В совокупности преимущества 3D-печати образуют привлекательный и недорогой метод проектирования установок. 3D-печать методом послойного наплавления — аддитивная технология, широко используемая при создании опытных образцов и в промышленном производстве. Эта технология имеет минимальные процедуры постобработки и возможность создавать объекты размером до десятых долей миллиметра, что позволяет быстро и легко создавать в том числе и миниатюрные устройства.The variety of plastics used in 3D printing allows materials with different properties (elasticity, transparency, strength, flexibility, etc.) to be reproduced. Taken together, the benefits of 3D printing form an attractive and inexpensive method of plant design. Fused deposition 3D printing is an additive technology widely used in prototyping and industrial production. This technology has minimal post-processing procedures and the ability to create objects up to tenths of a millimeter in size, which allows you to quickly and easily create, including miniature devices.

В таблице на Фиг. 1 приведены параметры наиболее широко используемых в 3D-печати методом послойного наплавления видов пластиков (https://www.simplify3d.com/support/materials-guide/properties-table/), а именно:In the table in FIG. 1 shows the parameters of the types of plastics most widely used in 3D printing by the method of layer-by-layer fusion (https://www.simplify3d.com/support/materials-guide/properties-table/), namely:

• ABS – акрилонитрил бутадиен стирол,• ABS - acrylonitrile butadiene styrene,

• PLA – полилактид,• PLA - polylactide,

• HIPS – высокопрочный полистирол,• HIPS - high strength polystyrene,

• PETG – полиэтилентерефталатгликоль,• PETG - polyethylene terephthalate glycol,

• Nylon – полиамид.• Nylon - polyamide.

Характеристики всех представленных пластиков удовлетворяют условиям использования заявленной перфузионной камеры, так как все они обладают свойствами диэлектриков и не вступают в реакцию с перфузионными физиологическими растворами.The characteristics of all presented plastics satisfy the conditions of use of the declared perfusion chamber, since they all have the properties of dielectrics and do not react with perfusion saline solutions.

При этом эксплуатация заявленной перфузионной камеры проводится заявителем при температуре 30-40 °С, малых динамических нагрузках и в течение небольшого промежутка времени, так как исследования биологических объектов in vivo, согласно этическим требованиям, проводятся в течение суток, при физиологических условиях и с анестезией животного. In this case, the operation of the declared perfusion chamber is carried out by the applicant at a temperature of 30-40 ° C, low dynamic loads and for a short period of time, since studies of biological objects in vivo, according to ethical requirements, are carried out during the day, under physiological conditions and with anesthesia of the animal ...

Поэтому заявитель не ограничивает объем патентных притязаний по материалу заявленной перфузионной камеры только полилактидом PLA, приведенным в разделе осуществления заявленного технического решения настоящего описания, а расширяет объем патентных притязаний до любых пластиков, обладающих диэлектрическими свойствами, например, наиболее широко используемых в 3D-печати пластиков, представленных на Фиг.1.Therefore, the applicant does not limit the scope of patent claims on the material of the claimed perfusion chamber only to the polylactide PLA given in the implementation section of the claimed technical solution of the present description, but expands the scope of patent claims to any plastics with dielectric properties, for example, the most widely used plastics in 3D printing. presented in Fig. 1.

Основываясь на вышеизложенном, можно сделать вывод, что аддитивные технологии являются наиболее приемлемыми для изготовления заявленной перфузионной камеры и системы, однако они не ограничивают объем патентных притязаний заявителя, и при этом выбор метода (технологии) изготовления перфузионной камеры и системы с ее использованием остается в компетенции исследователя/производителя и зависит от многих факторов, таких как массовость производства, возможность и/или целесообразность повторного использования, себестоимости конечного продукта и спроса на конкурентном рынке.Based on the foregoing, it can be concluded that additive technologies are the most acceptable for the manufacture of the claimed perfusion chamber and system, however, they do not limit the scope of the applicant's patent claims, and the choice of the method (technology) for manufacturing the perfusion chamber and system using it remains within the competence researcher / manufacturer and depends on many factors, such as mass production, the possibility and / or feasibility of reuse, the cost of the final product and demand in a competitive market.

Из исследованного уровня техники заявителем выявлена изобретение по патенту RU № 2175348 «Камера для электрофизиологических исследований рецептирующих эпителиев». Сущностью предложенного устройства является Камера для электрофизиологических исследований рецептирующего эпителия, содержащая корпус с основанием и полостью для физиологического раствора, расположенный в ней выступ с манжетой для фиксации исследуемого эпителия, электроды и крышку корпуса со световым окном, отличающаяся тем, что один из электродов представляет собой жидкостный стеклянный микроэлектрод, установленный в держателе на крышке с возможностью угловых поворотов и перемещения вдоль его оси для ввода этого электрода в клетки эпителия, при этом выступ выполнен с возможностью его вертикального перемещения для регулирования зазора между ним и корпусом и снабжен каналом, в котором размещается световод.From the investigated prior art, the applicant identified an invention under the patent RU No. 2175348 "A chamber for electrophysiological studies of receptive epithelia". The essence of the proposed device is a Chamber for electrophysiological studies of the receptive epithelium, containing a housing with a base and a cavity for saline solution, a protrusion located in it with a cuff for fixing the studied epithelium, electrodes and a housing cover with a light window, characterized in that one of the electrodes is a liquid a glass microelectrode mounted in a holder on the lid with the possibility of angular turns and movement along its axis to introduce this electrode into the epithelial cells, while the protrusion is made with the possibility of its vertical movement to regulate the gap between it and the body and is provided with a channel in which the light guide is placed.

Изобретение обеспечивает возможность использования различных методов отведения потенциала от любых рецептирующих эпителиев, закрепление эпителия в камере без повреждений и простую и надежную подачу светового импульса.The invention enables the use of various methods of potential withdrawal from any receptive epithelium, the fixation of the epithelium in the chamber without damage, and a simple and reliable supply of a light pulse.

Недостатком известного технического решения, в отношении конструкции по сравнению с заявленным техническим решением, является отсутствие возможности исследования головного мозга in vivo, а именно - отсутствие возможности крепления непосредственно на череп животного, т.к. предназначено для изучения рецептирующих эпителиев в биологии, биофизике, медицине, а также для изучения действия лекарственных препаратов и биологически активных веществ на эпителии и отдельные клетки. При этом известное устройство не совпадает с заявленной перфузионной камерой по конструкционным признакам, внесенным в формулу заявленного изобретения. The disadvantage of the known technical solution, in relation to the design in comparison with the claimed technical solution, is the lack of the possibility of studying the brain in vivo, namely, the lack of the possibility of attachment directly to the animal's skull, because is intended for the study of receptor epithelia in biology, biophysics, medicine, as well as for the study of the effect of drugs and biologically active substances on the epithelium and individual cells. In this case, the known device does not coincide with the claimed perfusion chamber in terms of structural features included in the claims of the claimed invention.

Недостатками известного технического решения в отношении способа работы и применения по назначению является то, что оно не может быть использовано по назначению в силу не совпадающей области применения по назначению.The disadvantages of the known technical solution with respect to the method of operation and intended use is that it cannot be used for its intended purpose due to the non-coinciding field of application as intended.

Из исследованного уровня техники заявителем выявлена полезная модель по патенту RU № 81199 «Перфузионная камера для переживающего препарата». Сущностью предложенного устройства является Перфузионная камера для переживающего препарата, содержащая трубку для подачи физраствора, проходящую сквозь стенку водяной бани, ее заполнение и ее крышку с отверстием над рабочей камерой, а также отводящую трубку для отработанного физраствора, отличающаяся тем, что трубка для подачи физраствора выполнена из полиэтилена и снабжена на выходе стеклянным микрокапилляром, размещенным над отверстием в крышке водяной бани, отводящая трубка связывает отверстие в дне рабочей зоны сквозь заполнение и стенку водяной бани с резервуаром для отработанного физраствора. From the investigated prior art, the applicant has identified a useful model under the patent RU No. 81199 "Perfusion chamber for the surviving drug". The essence of the proposed device is a perfusion chamber for the surviving drug, containing a tube for supplying saline solution passing through the wall of the water bath, its filling and its cover with an opening above the working chamber, as well as a discharge tube for the spent saline solution, characterized in that the tube for supplying saline solution is made made of polyethylene and equipped at the outlet with a glass microcapillary placed above the hole in the water bath lid, the outlet tube connects the hole in the bottom of the working area through the filling and the wall of the water bath with the reservoir for the spent saline solution.

Преимущества предложенного устройства перфузионной камеры в том, что исключены механические перемещения микроскопического переживающего препарата в перфузионной камере, исключены гидроудары препарата от перистальтического насоса.The advantages of the proposed device for the perfusion chamber are that mechanical movements of the microscopic surviving drug in the perfusion chamber are excluded, and water hammer of the drug from the peristaltic pump is excluded.

Недостатком известного технического решения, в отношении конструкции по сравнению с заявленным техническим решением, является отсутствие возможности исследования головного мозга in vivo, а именно - отсутствие возможности крепления непосредственно на череп животного. При этом известное устройство не совпадает с заявленной перфузионной камерой по конструкционным признакам, внесенным в формулу заявленного изобретения. The disadvantage of the known technical solution, with respect to the design in comparison with the claimed technical solution, is the lack of the possibility of studying the brain in vivo, namely, the lack of the possibility of attachment directly to the animal's skull. In this case, the known device does not coincide with the claimed perfusion chamber in terms of structural features included in the claims of the claimed invention.

Недостатками известного технического решения в отношении способа работы и применения по назначению является то, что оно также не может быть использовано по назначению в силу не совпадающей области применения по назначению.The disadvantages of the known technical solution with regard to the method of operation and intended use is that it also cannot be used for its intended purpose due to the non-matching field of application as intended.

Из исследованного уровня техники заявителем выявлено изобретение «Устройство для микроэлектродного исследования биологических объектов» по патенту SU № 1017722. Сущностью прототипа является устройство для микроэлектродного исследования биологических объектов, содержащее корпус с соединенными между собой предварительной камерой, камерой отсоса, рабочей перфузионной камерой, выполненной в виде полого цилиндра, верхнее основание которого выполнено заподлицо с корпусом, а центр симметрии лежит на равном расстоянии от центра симметрии предварительной камеры и камеры отсоса, дополнительно снабжено приспособлением для поддержания стабильной температуры, выполненным в виде полого цилиндра с каналом для ввода термодатчика в рабочую камеру, установленного внутри рабочей перфузионной камеры. При этом внешняя стенка цилиндра выполнена в виде спиралевидной прямоугольной канавки, снабженной каналами для подвода и отвода теплоносителя, а камера отсоса выполнена в виде полого эллиптического цилиндра и снабжена каналами для ввода индифферентных электродов.From the investigated prior art, the applicant identified the invention "Device for microelectrode research of biological objects" according to patent SU No. 1017722. The essence of the prototype is a device for microelectrode research of biological objects, containing a housing with interconnected preliminary chamber, a suction chamber, a working perfusion chamber made in the form a hollow cylinder, the upper base of which is flush with the body, and the center of symmetry lies at an equal distance from the center of symmetry of the preliminary chamber and the suction chamber, is additionally equipped with a device for maintaining a stable temperature, made in the form of a hollow cylinder with a channel for introducing a temperature sensor into the working chamber, installed inside the working perfusion chamber. In this case, the outer wall of the cylinder is made in the form of a spiral-shaped rectangular groove, equipped with channels for supplying and removing the coolant, and the suction chamber is made in the form of a hollow elliptical cylinder and is equipped with channels for introducing indifferent electrodes.

Недостатком известного технического решения, в отношении конструкции по сравнению с заявленным техническим решением, является отсутствие возможности исследования головного мозга in vivo, а именно - отсутствие возможности крепления непосредственно на череп животного. При этом известное устройство не совпадает с заявленной перфузионной камерой по конструкционным признакам, внесенным в формулу заявленного изобретения. The disadvantage of the known technical solution, with respect to the design in comparison with the claimed technical solution, is the lack of the possibility of studying the brain in vivo, namely, the lack of the possibility of attachment directly to the animal's skull. In this case, the known device does not coincide with the claimed perfusion chamber in terms of structural features included in the claims of the claimed invention.

Недостатками известного технического решения в отношении способа работы и применения по назначению является то, что оно также не может быть использовано по назначению в силу не совпадающей области применения по назначению.The disadvantages of the known technical solution with regard to the method of operation and intended use is that it also cannot be used for its intended purpose due to the non-matching field of application as intended.

Из исследованного уровня техники заявителем выявлен аналог, совпадающий с заявленным техническим решением по назначению «Синхронизация индуцированной каинатом эпилептической активности посредством ГАМКергического ингибирования в перфузируемом гиппокампе крыс in vivo» [Khazipov R, Holmes GL. / Synchronization of kainate-induced epileptic activity via GABAergic inhibition in the superfused rat hippocampus in vivo // J Neurosci. (2003) 23: 5337-53411, DOI:10.1523/jneurosci.23-12-05337.2003]. Сущностью является цилиндрический срез длиной 2 мм от пластикового шприца объемом 1 мл, к которому снизу с помощью  цианакрилатного клея приклеена сетка из лайкры.From the investigated prior art, the applicant identified an analogue that coincides with the claimed technical solution for the purpose of "Synchronization of kainate-induced epileptic activity by GABAergic inhibition in the perfused rat hippocampus in vivo" [Khazipov R, Holmes GL. / Synchronization of kainate-induced epileptic activity via GABAergic inhibition in the superfused rat hippocampus in vivo // J Neurosci. (2003) 23: 5337-53411, DOI: 10.1523 / jneurosci.23-12-05337.2003]. The essence is a cylindrical cut 2 mm long from a 1 ml plastic syringe, to which a lycra mesh is glued from below using cyanoacrylate glue.

Использование известного устройства заключалось в том, что его размещали в полости, образовавшейся после удаления части коры в мозге, таким образом, чтобы сетка слабо прижимала гиппокамп для предотвращения пульсаций мозга. Предварительно череп анестезированного животного очищался от скальпа и в черепной кости проделывалось круглое отверстие над предполагаемой областью исследования. Часть коры головного мозга над областью исследования удалялась вакуумным отсасыванием до обнажения поверхности гиппокампа и образования полости. Крепление устройства к животному осуществлялось за счет зубного цемента, размещаемого между внешней стенкой прототипа и окружающей верхний край прототипа черепной костью. Во время фиксации прототипа степень прижатия поверхности гиппокампа контролировалась только визуальным путем. При этом крыса фиксировалась в стереотаксическом аппарате путем закрепления черепа к технической балке аппарата в носовой части черепа, а также в затылочной части черепа к коническим стержням с помощью зубного цемента. Подача и забор перфузионного раствора осуществлялись за счет двух металлических полых игл, где у каждой один из концов был размещен в рабочем объеме перфузионной камеры, а другой включен в систему перфузии. The use of the known device consisted in the fact that it was placed in the cavity formed after the removal of a part of the cortex in the brain, so that the mesh weakly pressed the hippocampus to prevent pulsation of the brain. Previously, the skull of the anesthetized animal was cleared of the scalp and a round hole was made in the cranial bone over the proposed area of study. Part of the cerebral cortex above the study area was removed by vacuum suction until the hippocampus surface was exposed and a cavity was formed. The attachment of the device to the animal was carried out by means of dental cement placed between the outer wall of the prototype and the cranial bone surrounding the upper edge of the prototype. During the fixation of the prototype, the degree of pressing of the hippocampus surface was controlled only visually. In this case, the rat was fixed in a stereotaxic apparatus by fixing the skull to the technical beam of the apparatus in the nasal part of the skull, as well as in the occipital part of the skull to conical rods using dental cement. The supply and intake of the perfusion solution was carried out by means of two metal hollow needles, where at each one of the ends was placed in the working volume of the perfusion chamber, and the other was included in the perfusion system.

Недостатками известного устройства, по сравнению с заявленным техническим решением, являются:The disadvantages of the known device, in comparison with the claimed technical solution, are:

– отсутствие конструкционных признаков для контроля температуры перфузионного раствора;- lack of structural features to control the temperature of the perfusion solution;

– использование статической системы прижима открытой поверхности мозга в перфузионной камере, что приводит к отсутствию регуляции степени давления на ткани мозга, ограничивает применение только на плоских участках черепа животного, а также делает невозможным локальную смену зоны исследования;- the use of a static system of pressing the open surface of the brain in the perfusion chamber, which leads to a lack of regulation of the degree of pressure on the brain tissue, limits the use only on flat areas of the animal's skull, and also makes it impossible to change the study area locally;

– отсутствие конструкционных признаков для нивелирования артефактов перфузии;- lack of structural features for leveling perfusion artifacts;

– способ крепления перфузионной камеры к черепу животного не позволяет последующий контроль относительного положения перфузионной камеры;- the method of attaching the perfusion chamber to the animal's skull does not allow subsequent control of the relative position of the perfusion chamber;

– отсутствие широкого угла обзора исследуемой зоны, что ограничивает возможности проведения оптических исследований;- the lack of a wide viewing angle of the investigated area, which limits the possibilities of carrying out optical studies;

– наличие нескольких составных частей.- the presence of several components.

При этом известное устройство не совпадает с заявленной перфузионной камерой по конструкционным признакам, однако совпадает с ним по назначению. In this case, the known device does not coincide with the declared perfusion chamber in terms of structural features, but coincides with it in terms of purpose.

В силу того, что анализ исследованного уровня техники не позволил выявить аналоги, являющиеся наиболее близкими по совокупности совпадающих признаков по отношению к перфузионной камере, независимые пункты формулы изобретения составлены без ограничительной части.Due to the fact that the analysis of the studied prior art did not allow identifying analogs that are the closest in terms of the set of coinciding features in relation to the perfusion chamber, the independent claims are drawn up without a limiting part.

Целью заявленного изобретения является разработка перфузионной камеры для исследования активности головного мозга in vivo, системы с ее использованием и способа работы системы. Заявленное изобретение позволяет использовать принципы перфузионной камеры для исследования активности головного мозга in vivo. The aim of the claimed invention is to develop a perfusion chamber for studying the activity of the brain in vivo, a system with its use and a method of operating the system. The claimed invention makes it possible to use the principles of a perfusion chamber to study the activity of the brain in vivo.

Техническим результатом заявленного изобретения является разработка монолитной конструкции перфузионной камеры, системы с ее использованием и способа работы системы, обеспечивающие: The technical result of the claimed invention is the development of a monolithic design of a perfusion chamber, a system with its use and a method of operation of the system, providing:

– возможность контроля температуры входного и выходного перфузионного раствора за счет специально предусмотренного канала для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора 4 и осуществимости размещения датчика температуры в специально расположенном отверстии для выхода перфузионного раствора 9;- the ability to control the temperature of the inlet and outlet perfusion solution due to a specially provided channel for entering the temperature sensor of the inlet perfusion solution 4 and the feasibility of placing the temperature sensor in a specially located opening for the outlet of the perfusion solution 9;

– использование регулируемой системы прижима перфузионной камеры к открытой поверхности мозга за счет внешних конструкций с возможностью проведения электрофизиологических и оптических исследований мозга, а также отсутствие необходимости предварительного соединения с прижимными устройствами тканей мозга, что позволяет регулировать степень давления на ткани мозга, использовать участки черепа животного с любой кривизной, а также дает возможность локальной смены зоны исследования;- the use of an adjustable system of pressing the perfusion chamber to the open surface of the brain due to external structures with the possibility of conducting electrophysiological and optical studies of the brain, as well as the absence of the need for preliminary connection with the clamping devices of the brain tissue, which makes it possible to regulate the degree of pressure on the brain tissue, to use areas of the animal's skull with any curvature, and also makes it possible to local change the study area;

– наличие конструкционных признаков для нивелирования артефактов перфузии, а именно - предварительной камеры 5, входного спиралевидного желоба 6 и выходного спиралевидного желоба 8;- the presence of structural features for leveling the artifacts of perfusion, namely, the preliminary chamber 5, the input spiral groove 6 and the output spiral groove 8;

– наличие регулируемой системы относительного положения перфузионной камеры в пространстве за счет использования специально предусмотренных монтажных пазов 10 для крепления к стереотаксическому аппарату;- the presence of an adjustable system of the relative position of the perfusion chamber in space due to the use of specially provided mounting slots 10 for attachment to the stereotaxic apparatus;

– наличие возможности у перфузионной камеры обеспечения широкого угла обзора исследуемой зоны, что в свою очередь обеспечивает возможность проведения также и оптических исследований;- the ability of the perfusion camera to provide a wide viewing angle of the investigated area, which in turn provides the possibility of conducting optical studies as well;

– отсутствие составных частей у перфузионной камеры, что упрощает эксплуатацию.- lack of components in the perfusion chamber, which simplifies operation.

Сущностью заявленной группы изобретений является перфузионная камера для исследования активности головного мозга in vivo, представляющая собой монолитную конструкцию, выполненную из пластика обладающего диэлектрическими свойствами, с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, состоящую из несущего корпуса, содержащего канал для входа перфузионного раствора, канал для ввода опорного электрода, канал для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора, предварительную камеру, входной спиралевидный желоб между предварительной и основной камерами, основную камеру, выходной спиралевидный желоб между основной камерой и отверстием для выхода перфузионного раствора, отверстие для выхода перфузионного раствора, монтажные пазы, место для крепления черепа животного; при этом входные каналы перфузионной камеры выполнены в виде сквозных протоков, выходящих в предварительную камеру, предварительная камера соединяется с основной камерой с помощью входного спиралевидного желоба; выход из предварительной камеры расположен выше дна основной камеры с возможностью гравитационной подачи жидкости, основная камера имеет форму усеченного параболоида вращения, при этом основная камера соединена выходным спиральным желобом с отверстием для выхода перфузионного раствора в нижней части перфузионной камеры с возможностью размещения второго датчика температуры контроля температуры выходного раствора; а по периметру перфузионной камеры расположены три монтажных паза для крепления к стереотаксическому аппарату; место крепления черепа животного расположено снизу основной камеры и выполнено в виде усеченного конуса, адаптированного к размеру и кривизне черепа исследуемого животного. Система исследования активности головного мозга in vivo с использованием перфузионной камеры, состоящая из перфузионной камеры и прижима мозговой поверхности, при этом перфузионная камера выполнена в виде монолитной конструкции из пластика, обладающего диэлектрическими свойствами, с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, состоящую из несущего корпуса, содержащего канал для входа перфузионного раствора, канал для ввода опорного электрода, канал для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора, предварительную камеру, входной спиралевидный желоб между предварительной и основной камерами, основную камеру, выходной спиралевидный желоб между основной камерой и отверстием для выхода перфузионного раствора, отверстие для выхода перфузионного раствора, монтажные пазы, место для крепления черепа животного; при этом входные каналы перфузионной камеры выполнены в виде сквозных протоков, выходящих в предварительную камеру, предварительная камера соединяется с основной камерой с помощью входного спиралевидного желоба; выход из предварительной камеры расположен выше дна основной камеры с возможностью гравитационной подачи жидкости, основная камера имеет форму усеченного параболоида вращения, при этом основная камера соединена выходным спиральным желобом с отверстием для выхода перфузионного раствора в нижней части перфузионной камеры с возможностью размещения второго датчика The essence of the claimed group of inventions is a perfusion chamber for studying the activity of the brain in vivo, which is a monolithic structure made of plastic with dielectric properties, using a technology based on a three-dimensional digital model, consisting of a supporting body containing a channel for entering a perfusion solution, channel for inserting the reference electrode, channel for entering the temperature sensor of the inlet perfusion solution, preliminary chamber, inlet spiral groove between the preliminary and main chambers, main chamber, outlet spiral groove between the main chamber and the outlet for perfusion solution, outlet for perfusion solution, mounting grooves, a place for attaching the animal's skull; while the inlet channels of the perfusion chamber are made in the form of through ducts that go into the preliminary chamber, the preliminary chamber is connected to the main chamber using an inlet spiral groove; the outlet from the preliminary chamber is located above the bottom of the main chamber with the possibility of gravitational fluid supply, the main chamber has the shape of a truncated paraboloid of revolution, while the main chamber is connected by an outlet spiral chute with an opening for the outlet of the perfusion solution in the lower part of the perfusion chamber with the possibility of accommodating a second temperature control temperature sensor output solution; and along the perimeter of the perfusion chamber there are three mounting slots for attaching to the stereotaxic apparatus; the place of attachment of the animal's skull is located below the main chamber and is made in the form of a truncated cone, adapted to the size and curvature of the skull of the animal under study. A system for the study of brain activity in vivo using a perfusion chamber, consisting of a perfusion chamber and a pressure of the cerebral surface, while the perfusion chamber is made in the form of a monolithic structure of plastic with dielectric properties, using technology based on a three-dimensional digital model, consisting of a carrier body containing a channel for the inlet of a perfusion solution, a channel for an input of a reference electrode, a channel for an input of a temperature sensor of an inlet perfusion solution, a preliminary chamber, an inlet spiral groove between the preliminary and main chambers, a main chamber, an outlet spiral groove between the main chamber and an outlet opening perfusion solution, opening for the outlet of the perfusion solution, mounting grooves, a place for attaching the animal's skull; while the inlet channels of the perfusion chamber are made in the form of through ducts that go into the preliminary chamber, the preliminary chamber is connected to the main chamber using an inlet spiral groove; the outlet from the preliminary chamber is located above the bottom of the main chamber with the possibility of gravitational fluid supply, the main chamber has the shape of a truncated paraboloid of revolution, while the main chamber is connected by an outlet spiral chute with an opening for the outlet of the perfusion solution in the lower part of the perfusion chamber with the possibility of placing a second sensor

температуры контроля температуры выходного раствора; а по периметру перфузионной камеры расположены три монтажных паза для крепления к стереотаксическому аппарату; место крепления черепа животного расположено снизу основной камеры и выполнено в виде усеченного конуса, адаптированного к размеру и кривизне черепа исследуемого животного; при этом прижим мозговой поверхности выполнен из пластика с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель и представляет собой пластиковый диск с гладкой поверхностью и перфорированный набором периодических круглых отверстий, оснащенный техническим бортом по периметру диска с возможностью усиления конструкции, при этом усиленный пластиковый диск соединен с крепежным элементом с помощью двух ручек, а крепежный элемент вставлен в держатель прижима, при этом прижим мозговой поверхности выполнен с возможностью замены в случае его поломки с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, при этом держатель прижима установлен в микроманипуляторе с возможностью регулировки как положения, так и степени давления на ткани мозга; прижим мозговой поверхности размещен непосредственно на поверхности мозга в основной камере перфузионной камеры после крепления к животному и удаления участка черепа и твердой мозговой оболочки. Система исследования активности головного мозга in vivo с использованием перфузионной камеры, состоящая из перфузионной камеры, прижима мозговой поверхности, системы крепления к стереотаксическому аппарату и проточной перфузионной системы, при этом перфузионная камера представляет собой монолитную конструкцию, выполненную из пластика, обладающего диэлектрическими свойствами, с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, состоящую из несущего корпуса, содержащего канал для входа перфузионного раствора, канал для ввода опорного электрода, канал для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора, предварительную камеру, входной спиралевидный желоб между предварительной и основной камерами, основную камеру, выходной спиралевидный желоб между основной камерой и отверстием для выхода перфузионного раствора, отверстие для выхода перфузионного раствора, монтажные пазы, место для крепления черепа животного; при этом входные каналы перфузионной камеры выполнены в виде сквозных протоков, выходящих в предварительную камеру, предварительная камера соединяется с основной камерой с помощью входного спиралевидного желоба; выход из предварительной камеры расположен выше дна основной камеры с возможностью гравитационной подачи жидкости, основная камера имеет форму усеченного параболоида вращения, при этом основная камера соединена выходным спиральным желобом с отверстием для выхода перфузионного раствора в нижней части перфузионной камеры с возможностью размещения второго датчика температуры контроля температуры выходного раствора; а по периметру перфузионной камеры расположены три монтажных паза для крепления к стереотаксическому аппарату; место крепления черепа животного расположено снизу основной камеры и выполнено в виде усеченного конуса, адаптированного к размеру и кривизне черепа temperature control of the temperature of the output solution; and along the perimeter of the perfusion chamber there are three mounting slots for attaching to the stereotaxic apparatus; the place of attachment of the animal's skull is located at the bottom of the main chamber and is made in the form of a truncated cone, adapted to the size and curvature of the skull of the animal under study; at the same time, the pressure of the cerebral surface is made of plastic using a technology based on a three-dimensional digital model and is a plastic disc with a smooth surface and perforated with a set of periodic circular holes, equipped with a technical board along the perimeter of the disc with the possibility of reinforcing the structure, while the reinforced plastic disc is connected with a fastening element using two handles, and the fastening element is inserted into the clamp holder, while the brain surface clamp is replaceable in case of breakage using technology based on a three-dimensional digital model, while the clamp holder is installed in the micromanipulator with the ability to adjust both the position and the degree of pressure on the brain tissue; the clamp of the cerebral surface is placed directly on the surface of the brain in the main chamber of the perfusion chamber after attachment to the animal and removal of a portion of the skull and dura mater. A system for studying brain activity in vivo using a perfusion chamber, consisting of a perfusion chamber, pressing the cerebral surface, an attachment system to a stereotaxic apparatus and a flow-through perfusion system, while the perfusion chamber is a monolithic structure made of plastic with dielectric properties, using technology based on a three-dimensional digital model, consisting of a supporting body containing a channel for the inlet of a perfusion solution, a channel for a reference electrode, a channel for a temperature sensor of an inlet perfusion solution, a preliminary chamber, an inlet spiral groove between the preliminary and main chambers, a main chamber , an outlet spiral groove between the main chamber and the opening for the outlet of the perfusion solution, the opening for the outlet of the perfusion solution, mounting grooves, a place for attaching the animal's skull; the inlet channels of the perfusion chamber are made in the form of through ducts opening into the preliminary chamber, the preliminary chamber is connected to the main chamber using an inlet spiral groove; the outlet from the preliminary chamber is located above the bottom of the main chamber with the possibility of gravitational fluid supply, the main chamber has the shape of a truncated paraboloid of revolution, while the main chamber is connected by an outlet spiral chute with an opening for the outlet of the perfusion solution in the lower part of the perfusion chamber with the possibility of accommodating a second temperature control temperature sensor output solution; and along the perimeter of the perfusion chamber there are three mounting slots for attaching to the stereotaxic apparatus; the place of attachment of the animal's skull is located below the main chamber and is made in the form of a truncated cone, adapted to the size and curvature of the skull

исследуемого животного; при этом прижим мозговой поверхности выполнен из пластика с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель и представляет собой пластиковый диск с гладкой поверхностью и перфорированный набором периодических круглых отверстий, оснащенный техническим бортом по периметру диска с возможностью усиления конструкции, при этом усиленный пластиковый диск соединен с крепежным элементом с помощью двух ручек, а крепежный элемент вставлен в держатель прижима, при этом прижим мозговой поверхности выполнен с возможностью замены в случае его поломки с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, при этом держатель прижима установлен в микроманипуляторе с возможностью регулировки как положения, так и степени давления на ткани мозга; прижим мозговой поверхности размещен непосредственно на поверхности мозга в основной камере перфузионной камеры после крепления к животному и удаления участка черепа и твердой мозговой оболочки; при этом система крепления к стереотаксическому аппарату представляет собой опорные колонны, на которые опирается перфузионная камера в местах монтажных пазов, при этом сквозь монтажные пазы перфузионной камеры и опорные колонны проходят болты, закрепляемые в стереотаксическом аппарате, а заявленная перфузионная камера крепится к животному в предусмотренном месте крепления к черепу животного; при этом проточная перфузионная система представляет собой последовательно расположенные элементы перфузионной системы, где каждый следующий элемент находится ниже предыдущего для обеспечения гравитационной подачи жидкости, включая буферный резервуар, соединительную трубку, капельницу-регулятор, соединительную трубку, нагревательный линейный проточный элемент, перфузионную камеру, гибкое соединение, выполненное из двух штуцеров, соединенных гибкой трубкой, регулятор уровня перфузионного раствора, канал вакуумного отсоса, подсоединенный к системе вакуумного отсоса; при этом буферный резервуар соединен через соединительную трубку с капельницей-регулятором с возможностью регулирования скорости потока перфузионного раствора, а также с возможностью гальванической развязки перфузионного раствора в перфузионной камере и буферном резервуаре, при этом капельница-регулятор в свою очередь соединена посредством трубки с нагревательным линейным проточным элементом с возможностью установления требуемой температуры перфузионного раствора, при этом выход нагревательного линейного проточного элемента соединен посредством трубки с каналом для входа перфузионного раствора перфузионной камеры посредством трубки, при этом отверстие для выхода перфузионного раствора перфузионной камеры присоединено посредством гибкого соединения, выполненного из двух штуцеров, соединенных гибкой трубкой, и связано с регулятором уровня перфузионного раствора с возможностью его возвратно-поступательного вертикального перемещения и возможностью осуществления таким образом регулирования уровня перфузионного раствора в основной камере за счет эффекта сообщающихся сосудов, с возможностью удаления излишков перфузионного the investigated animal; at the same time, the pressure of the cerebral surface is made of plastic using a technology based on a three-dimensional digital model and is a plastic disc with a smooth surface and perforated with a set of periodic circular holes, equipped with a technical board along the perimeter of the disc with the possibility of reinforcing the structure, while the reinforced plastic disc is connected with a fastening element using two handles, and the fastening element is inserted into the clamp holder, while the brain surface clamp is replaceable in case of breakage using technology based on a three-dimensional digital model, while the clamp holder is installed in the micromanipulator with the ability to adjust both the position and the degree of pressure on the brain tissue; the clamp of the cerebral surface is placed directly on the surface of the brain in the main chamber of the perfusion chamber after attachment to the animal and removal of a portion of the skull and dura mater; in this case, the system of attachment to the stereotaxic apparatus is represented by supporting columns on which the perfusion chamber rests in the places of the mounting slots, while bolts fixed in the stereotaxic apparatus pass through the mounting slots of the perfusion chamber and the supporting columns, and the declared perfusion chamber is attached to the animal in the designated place attachments to the skull of an animal; in this case, the flow-through perfusion system is a series of elements of the perfusion system, where each next element is lower than the previous one to ensure gravitational fluid supply, including a buffer tank, a connecting tube, a dropper-regulator, a connecting tube, a heating linear flow element, a perfusion chamber, a flexible connection made of two fittings connected by a flexible tube, a regulator of the perfusion solution level, a vacuum suction channel connected to a vacuum suction system; in this case, the buffer tank is connected through a connecting tube with a dropper-regulator with the ability to regulate the flow rate of the perfusion solution, as well as with the possibility of galvanic isolation of the perfusion solution in the perfusion chamber and the buffer tank, while the dropper-regulator, in turn, is connected through a tube with a heating linear flow element with the ability to set the required temperature of the perfusion solution, while the outlet of the heating linear flow element is connected through a tube to the channel for the inlet of the perfusion solution of the perfusion chamber by means of a tube, while the opening for the outlet of the perfusion solution of the perfusion chamber is connected by means of a flexible connection made of two fittings connected flexible tube, and is connected with the regulator of the level of the perfusion solution with the possibility of its reciprocating vertical movement and the possibility of thereby regulating the level of the perfusion solution in the main chamber due to the effect of communicating vessels, with the possibility of removing excess perfusion

раствора в регуляторе уровня перфузионного раствора через канал вакуумного отсоса, подсоединенного к системе вакуумного отсоса. Способ исследования активности головного мозга in vivo с помощью системы по п. 3, заключающийся в том, что проводят предварительную подготовительную операцию по удалению скальпа и покровных тканей над согреваемым животным под анестезией, далее череп животного крепят к перфузионной камере в предусмотренном месте крепления с помощью сначала цианакрилатного клея, затем стоматологического цемента, далее выполняют крепление перфузионной камеры в стереотаксическом аппарате с использованием монтажных пазов, в которые далее вставляют болты, проходящие сквозь опорные колонны, на которые в свою очередь опирается заявленная перфузионная камера; далее перфузионную камеру подключают к проточной перфузионной системе, для чего выход нагревательного линейного проточного элемента соединяют с каналом для входа перфузионного раствора перфузионной камеры посредством трубки, далее отверстие для выхода перфузионного раствора перфузионной камеры присоединяют посредством гибкого соединения, выполненного из двух штуцеров, соединенных гибкой трубкой, к  регулятору уровня перфузионного раствора, который совершает возвратно-поступательное вертикальное перемещение и осуществляет таким образом регулирование уровня перфузионного раствора в основной камере за счет эффекта сообщающихся сосудов, при этом излишки перфузионного раствора в регуляторе уровня перфузионного раствора удаляют через канал вакуумного отсоса, подсоединенного к системе вакуумного отсоса; далее размещают датчики температуры через канал для ввода входного перфузионного раствора в предварительной камере и отверстия для выхода перфузионного раствора для контроля фактической температуры входного и выходного раствора; далее удаляют участок черепа и твердой мозговой оболочки, после чего размещают прижим поверхности мозга непосредственно на поверхности мозга в основной камере перфузионной камеры; далее проводят электрофизиологические исследования активности мозга с использованием опорного электрода в виде серебряной хлорированной проволоки, помещенной в канал для ввода опорного электрода и регистрирующих электродов, расположенных в мозге через отверстия перфорированного усиленного пластикового диска; далее проводят оптические исследования активности мозга с помощью регистрации системами видеонаблюдения отраженного от тканей мозга электромагнитного излучения видимого и инфракрасного диапазонов в областях отверстий перфорированного усиленного пластикового диска.solution in the level regulator of the perfusion solution through the vacuum suction channel connected to the vacuum suction system. A method for studying the activity of the brain in vivo using the system according to claim 3, consisting in the fact that a preliminary preparatory operation is carried out to remove the scalp and integumentary tissues over the warmed animal under anesthesia, then the animal's skull is attached to the perfusion chamber at the intended attachment point using first cyanoacrylate glue, then dental cement, then the perfusion chamber is attached to the stereotaxic apparatus using mounting slots, into which bolts are then inserted passing through the support columns, on which the claimed perfusion chamber rests; then the perfusion chamber is connected to the flow-through perfusion system, for which the outlet of the heating linear flow-through element is connected to the channel for the inlet of the perfusion solution of the perfusion chamber by means of a tube, then the opening for the outlet of the perfusion solution of the perfusion chamber is connected by means of a flexible connection made of two fittings connected by a flexible tube, to the perfusion solution level regulator, which makes a reciprocating vertical movement and thus regulates the perfusion solution level in the main chamber due to the effect of communicating vessels, while the excess perfusion solution in the perfusion solution level regulator is removed through a vacuum suction channel connected to a vacuum system suction; then, temperature sensors are placed through the channel for the input of the input perfusion solution in the preliminary chamber and the holes for the output of the perfusion solution to control the actual temperature of the input and output solution; then a section of the skull and dura mater is removed, after which a clamp is placed on the brain surface directly on the brain surface in the main chamber of the perfusion chamber; then, electrophysiological studies of brain activity are carried out using a reference electrode in the form of a silver chlorinated wire placed in the channel for the input of the reference electrode and recording electrodes located in the brain through the holes of the perforated reinforced plastic disc; then, optical studies of brain activity are carried out using video surveillance systems of electromagnetic radiation of the visible and infrared ranges reflected from the brain tissue in the areas of the holes of the perforated reinforced plastic disk.

Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг.1 - Фиг.7.The claimed technical solution is illustrated in Fig. 1 - Fig. 7.

На Фиг.1 приведена Таблица 1, в которой представлены параметры видов пластиков, наиболее широко используемых в 3D-печати методом послойного наплавления и имеющих диэлектрические свойства. Figure 1 shows Table 1, which presents the parameters of the types of plastics most widely used in 3D printing by layer-by-layer deposition and having dielectric properties.

На Фиг.2 представлена 3D-модель заявленной перфузионной камеры, Figure 2 shows a 3D model of the claimed perfusion chamber,

2А – вид сверху, 2A is a top view,

2Б – вид снизу, где:2B - bottom view, where:

1 – несущий корпус,1 - carrying body,

2 – канал для входа перфузионного раствора,2 - channel for the inlet of the perfusion solution,

3 – канал для ввода опорного электрода,3 - channel for entering the reference electrode,

4 – канал для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора,4 - channel for entering the temperature sensor of the inlet perfusion solution,

5 – предварительная камера,5 - preliminary chamber,

6 – входной спиралевидный желоб,6 - inlet spiral groove,

7 – основная камера,7 - main camera,

8 – выходной спиралевидный желоб,8 - outlet spiral chute,

9 – отверстие для выхода перфузионного раствора,9 - hole for the outlet of the perfusion solution,

10 – монтажные пазы,10 - mounting grooves,

11 – место крепления черепа животного.11 - the place of attachment of the animal's skull.

2В – 3D-модель прижима поверхности мозга и 3D-модель держателя прижима, где:2B - 3D model of the clamp of the brain surface and 3D model of the clamp holder, where:

25 – прижим поверхности мозга,25 - pressing the surface of the brain,

26 – держатель прижима.26 - clamp holder.

На Фиг.3 представлена схема возможного крепления заявленной перфузионной камеры к черепу животного и монтажа на стереотаксический аппарат, Figure 3 shows a diagram of a possible attachment of the claimed perfusion chamber to the skull of an animal and mounting on a stereotaxic apparatus,

3А – вид слева, 3A is a left side view,

3Б – вид справа, где3B - right side view, where

12 – схематическое изображение животного,12 is a schematic representation of an animal,

13 – схематическое изображение подвижной части стереотаксического аппарата,13 is a schematic representation of the moving part of the stereotaxic apparatus,

14 – монтажные болты, например, M4,14 - mounting bolts, e.g. M4,

15 – опорные колонны для создания опоры заявленной перфузионной камеры.15 - support columns for creating a support for the claimed perfusion chamber.

На Фиг.4 представлена схема возможного подключения проточной перфузионной системы с использованием заявленной перфузионной камеры, где: Figure 4 shows a diagram of a possible connection of a flow-through perfusion system using the claimed perfusion chamber, where:

2 – канал для входа перфузионного раствора,2 - channel for the inlet of the perfusion solution,

5 – предварительная камера,5 - preliminary chamber,

6 – входной спиралевидный желоб,6 - inlet spiral groove,

7 – основная камера,7 - main camera,

8 – выходной спиралевидный желоб,8 - outlet spiral chute,

9 – отверстие для выхода перфузионного раствора,9 - opening for the outlet of the perfusion solution,

11 – место крепления черепа животного,11 - the place of attachment of the animal's skull,

12 – схематическое изображение животного,12 is a schematic representation of an animal,

16 – буферный резервуар,16 - buffer tank,

17 – капельница-регулятор,17 - dropper-regulator,

18 – нагревательный линейный проточный элемент,18 - heating linear flow element,

19 – гибкое соединение, состоящее из двух штуцеров соединенных гибкой трубкой, например, силиконовой,19 - flexible connection, consisting of two fittings connected by a flexible tube, for example, silicone,

20 – регулятор уровня перфузионного раствора,20 - regulator of the level of the perfusion solution,

21 – канал вакуумного отсоса.21 - vacuum suction channel.

На Фиг.5 представлены: Figure 5 shows:

5А – схема использования заявленной перфузионной камеры для многоканальной регистрации электрических сигналов головного мозга крысы при разных температурах мозга и во время стимуляции вибриссы; 5A is a diagram of the use of the claimed perfusion chamber for multichannel recording of electrical signals from the rat brain at different brain temperatures and during stimulation of the vibrissa;

5Б - схема использования заявленной перфузионной камеры для многоканальной регистрации электрических сигналов головного мозга крысы при разных температурах мозга и во время стимуляции вибриссы, где:5B is a diagram of the use of the claimed perfusion chamber for multichannel recording of electrical signals from the rat brain at different brain temperatures and during stimulation of the vibrissa, where:

22 – датчик температуры,22 - temperature sensor,

23 – опорный электрод,23 - reference electrode,

24 – регистрирующий многоканальный электрод,24 - recording multichannel electrode,

25 – прижим поверхности мозга,25 - pressing the surface of the brain,

26 – держатель прижима.26 - clamp holder.

5В – графики, иллюстрирующие результаты использования заявленной перфузионной камеры для многоканальной регистрации электрических сигналов соматосенсорной коры головного мозга крысы при разных температурах мозга и во время стимуляции вибриссы, где черные сплошные кривые являются вызванным локальным полевым потенциалом (ЛПП), а красные вертикальные линии - мультиклеточной активностью (МКА) в представительстве вибриссы в соматосенсорной коре головного мозга крысы.5B are graphs illustrating the results of using the claimed perfusion chamber for multichannel recording of electrical signals of the rat somatosensory cortex at different brain temperatures and during stimulation of the vibrissa, where the black solid curves are the evoked local field potential (LPP), and the red vertical lines are multicellular activity (MCA) in the representation of vibrissa in the somatosensory cortex of the rat brain.

На Фиг.6 представлено возможное использование заявленной перфузионной камеры для одновременной регистрации вызванного внутреннего оптического сигнала (ВОС) и электрических сигналов соматосенсорной коры головного мозга крысы во время стимуляции вибрисс. Figure 6 shows a possible use of the claimed perfusion chamber for the simultaneous registration of the evoked internal optical signal (BOC) and electrical signals of the somatosensory cortex of the rat brain during stimulation of vibrissae.

6А – схема регистрации внутреннего оптического сигнала, где:6A is a diagram for recording an internal optical signal, where:

7 – основная камера,7 - main camera,

12 – схематическое изображение животного,12 is a schematic representation of an animal,

25 – прижим поверхности мозга,25 - pressing the surface of the brain,

27 – ПЗС камера 27 - CCD camera

28 – оптическая система, например, микроскоп,28 - optical system, for example, a microscope,

29 – инфракрасный светодиод,29 - infrared LED,

30 – зеленый/красный светодиод.30 - green / red LED.

Пунктирная черная линия отображает примерный оптический ход отраженных световых лучей сквозь оптическую систему 28 до ПЗС камеры 27, примерный конус освещения обозначен бордовыми и зелеными/красными линиями для инфракрасного диода 29 и зеленого/красного светодиода 30, соответственно. The dashed black line represents the approximate optical path of reflected light rays through the optical system 28 to the CCD camera 27, the approximate cone of illumination is indicated by maroon and green / red lines for infrared diode 29 and green / red LED 30, respectively.

6Б – иллюстрация визуализации ВОС, где 24 – регистрирующий многоканальный электрод, 25 – прижим поверхности мозга, оранжевым обозначена область вокруг регистрирующего многоканального электрода 24, не прикрытая прижимом поверхности мозга 25, черным обозначена произвольная область, прикрытая прижимом поверхности мозга 25. 6B is an illustration of VOS visualization, where 24 is a recording multichannel electrode, 25 is a clamping of the brain surface, orange is the area around the recording multichannel electrode 24, not covered by the clamp of the brain surface 25, black is an arbitrary area covered by a clamp of the brain surface 25.

6В – графики, иллюстрирующие зависимость изменения концентрации гемоглобина во время серии стимулов, где оранжевым обозначено изменение в области вокруг регистрирующего многоканального электрода 24, не прикрытой прижимом поверхности мозга 25, черным обозначено изменение в произвольной области, прикрытой прижимом поверхности мозга 25.6B are graphs illustrating the dependence of the change in hemoglobin concentration during a series of stimuli, where orange indicates a change in the area around the recording multichannel electrode 24, not covered by the pressure of the brain surface 25, black indicates a change in an arbitrary area covered by the pressure of the brain surface 25.

6Г – графики, иллюстрирующие зависимость изменения концентрации псевдохромофора, соответствующего рассеянию света, где оранжевым обозначено изменение в области вокруг регистрирующего многоканального электрода 24, не прикрытой прижимом поверхности мозга 25, черным обозначено изменение в произвольной области, прикрытой прижимом поверхности мозга 25. 6D - graphs illustrating the dependence of the change in the concentration of the pseudochromophore corresponding to light scattering, where orange indicates a change in the area around the recording multichannel electrode 24, not covered by the clamp of the brain surface 25, black indicates the change in an arbitrary area covered by the clamp of the brain surface 25.

6Д – графики, иллюстрирующие регистрацию вызванных электрических сигналов соматосенсорной коры головного мозга крысы с помощью регистрирующего многоканального электрода 24  и при стимуляции вибрисс, где черная сплошная кривая является вызванным локальным полевым потенциалом (ЛПП), а красные вертикальные линии - мультиклеточной активностью (МКА) в представительстве вибриссы в соматосенсорной коре головного мозга крысы. На всех иллюстрациях период стимуляции вибрисс обозначен серой полупрозрачной областью.6D - graphs illustrating the registration of evoked electrical signals of the somatosensory cortex of the rat brain using a recording multichannel electrode 24 and during stimulation of vibrissae, where the black solid curve is the evoked local field potential (LPP), and the red vertical lines are multicellular activity (MCA) in the representative vibrissae in the somatosensory cortex of the rat brain. In all illustrations, the period of vibrissa stimulation is indicated by a gray translucent area.

На Фиг.7 приведена Таблица 2, в которой приведено назначение элементов заявленной перфузионной камеры и системы с ее использованием и признаки способа её работы (для упрощения формирования признаков формулы заявленного технического решения и выбора из них существенных признаков). Figure 7 shows Table 2, which shows the purpose of the elements of the claimed perfusion chamber and the system with its use and the signs of the method of its operation (to simplify the formation of the features of the formula of the claimed technical solution and the selection of essential features from them).

Поставленные цели и заявленный технический результат достигаются тем, что с помощью аддитивных технологий производства создается монолитная конструкция заявленной перфузионной камеры, выполненная из пластика с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, обладающего диэлектрическими свойствами (Фиг.2), далее создается система с использованием заявленной перфузионной камеры. The set goals and the claimed technical result are achieved by the fact that with the help of additive manufacturing technologies, a monolithic structure of the declared perfusion chamber is created , made of plastic using technology based on a three-dimensional digital model with dielectric properties (Fig. 2), then a system is created using the declared perfusion chamber .

Заявленная перфузионная камера является монолитным изделием, выполненным с помощью аддитивной технологии 3D печати, и представляет собой следующую конструкцию (Фиг.2). The claimed perfusion chamber is a monolithic product made using additive 3D printing technology and represents the following design (Fig. 2).

Несущий корпус 1 перфузионной камеры содержит три входных канала 2, 3, 4, две открытых камеры: предварительную камеру 5 и основную камеру 7, соединенных входным спиральным желобом 6, а также отверстие для выхода перфузионного раствора 9, соединенное с основной камерой 7 выходным спиральным желобом 8. Три входных канала 2, 3, 4 используются для ввода перфузионного раствора, размещения опорного электрода (Фиг.4, поз.22) и датчика температуры (Фиг.4, поз.23) перфузионного раствора, соответственно. Входные каналы  2, 3, 4 выполнены в виде сквозных протоков, выходящих в предварительную камеру 5. The carrier body 1 of the perfusion chamber contains three inlet channels 2, 3, 4, two open chambers: a preliminary chamber 5 and a main chamber 7, connected by an inlet spiral chute 6, as well as an opening for the outlet of the perfusion solution 9, connected to the main chamber 7 by an outlet spiral chute 8. Three input channels 2, 3, 4 are used to enter the perfusion solution, place the reference electrode (Fig. 4, pos. 22) and the temperature sensor (Fig. 4, pos. 23) of the perfusion solution, respectively. The inlet channels 2, 3, 4 are made in the form of through ducts that exit into the preliminary chamber 5.

Заявитель поясняет, что наличие предварительной камеры 5 необходимо для защиты основной камеры 7 от пузырей воздуха и гидроудара, которые возможны при артефактах в проточной перфузионной системе.The applicant explains that the presence of a preliminary chamber 5 is necessary to protect the main chamber 7 from air bubbles and water hammer, which are possible with artifacts in the flow-through perfusion system.

Предварительная камера 5 соединяется с основной камерой 7 с помощью входного спиралевидного желоба 6, форма и наклон которого используется как против прямого гидроудара, так и для обеспечения гравитационной подачи жидкости. При этом выход из предварительной камеры 5 расположен выше дна основной камеры 7, для обеспечения гравитационной подачи жидкости.The preliminary chamber 5 is connected to the main chamber 7 by means of an inlet spiral groove 6, the shape and inclination of which is used both against direct water hammer and to ensure gravitational fluid supply. In this case, the outlet from the preliminary chamber 5 is located above the bottom of the main chamber 7, to ensure gravitational fluid supply.

Спиральная форма входного спиралевидного желоба 6 обусловлена: The spiral shape of the inlet spiral groove 6 is due to:

во-первых, разницей высот выхода предварительной камеры 5 и входа основной камеры 7; firstly, the difference in heights of the outlet of the preliminary chamber 5 and the entrance of the main chamber 7;

во-вторых, избеганием прямой траектории подачи перфузионного раствора; second, by avoiding a straight path of perfusion solution delivery;

в-третьих, обеспечением ламинарности и стационарности потока перфузионного раствора.thirdly, by ensuring laminarity and stationarity of the perfusion solution flow.

Основная камера 7 имеет форму усеченного параболоида вращения для обеспечения большего угла обзора для возможности оптических исследований, а также для обеспечения свободного пространства для размещения исследовательского оборудования.The main camera 7 has the shape of a truncated paraboloid of rotation to provide a larger viewing angle for optical research, as well as to provide free space for placement of research equipment.

Основная камера 7 также соединена выходным спиральным желобом 8 с отверстием для выхода перфузионного раствора 9, расположенным в нижней части заявленной перфузионной камеры.The main chamber 7 is also connected with an outlet spiral chute 8 with an outlet for the perfusion solution 9 located in the lower part of the claimed perfusion chamber.

Спиральная форма выходного спиралевидного желоба 8 обусловлена: The spiral shape of the outlet spiral groove 8 is due to:

- во-первых, разницей высот выхода основной камеры 7 и отверстия для выхода перфузионного раствора 9; - firstly, the difference in the heights of the outlet of the main chamber 7 and the opening for the outlet of the perfusion solution 9;

- во-вторых, избеганием прямой траектории подачи перфузионного раствора; - secondly, by avoiding the straight path of the perfusion solution supply;

- в-третьих, обеспечением ламинарности и стационарности потока перфузионного раствора.- thirdly, ensuring the laminarity and stationarity of the flow of the perfusion solution.

В отверстии для выхода перфузионного раствора 9 в случае необходимости может быть размещен второй датчик температуры (на Фиг. не указан) для контроля температуры выходного перфузионного раствора.In the opening for the outlet of the perfusion solution 9, if necessary, a second temperature sensor (not shown in the figure) can be placed to control the temperature of the outlet perfusion solution.

Снизу основной камеры 7 предусмотрено место крепления черепа животного 11, выполненное в виде усеченного конуса и адаптированного, например, к размеру и кривизне черепа крысы.At the bottom of the main chamber 7, an attachment point for the skull of the animal 11 is provided, made in the form of a truncated cone and adapted, for example, to the size and curvature of the skull of a rat.

По периметру перфузионной камеры расположены три монтажных паза 10 для крепления к стереотаксическому аппарату.Along the perimeter of the perfusion chamber, there are three mounting slots 10 for attachment to the stereotaxic apparatus.

Размер перфузионной камеры для приведенного в Примерах 3-5 эксперимента (с крысами) составляет максимально 30 х 49 х 3 мм.The size of the perfusion chamber for the experiment shown in Examples 3-5 (with rats) is at most 30 x 49 x 3 mm.

При этом заявитель поясняет, что размер перфузионной камеры заявителем в формуле изобретения не указан, так как приведенный в настоящем описании образец перфузионной камеры спроектирован для работы именно с крысами, но может быть масштабирован к размеру любого исследуемого животного, например, кролика, хорька, кошки и др.At the same time, the applicant explains that the size of the perfusion chamber by the applicant is not indicated in the claims, since the sample of the perfusion chamber shown in the present description is designed to work specifically with rats, but can be scaled to the size of any studied animal, for example, a rabbit, ferret, cat, etc. dr.

Заявленная перфузионная камера имеет техническую возможность крепления к черепу животного посредством, например, зубного цемента и с соблюдением предусмотренных этических норм. При этом сама перфузионная камера является несущей конструкцией и может, в свою очередь, крепиться как к стереотаксическому аппарату, являясь, таким образом, одновременно опорой для животного, так и по выбору пользователя к иным необходимым элементам позиционирования при наличии необходимости.The claimed perfusion chamber has the technical ability to be attached to the skull of an animal by means of, for example, dental cement and in compliance with the stipulated ethical standards. In this case, the perfusion chamber itself is a supporting structure and can, in turn, be attached both to the stereotaxic apparatus, thus being simultaneously a support for the animal and, at the user's choice, to other necessary positioning elements, if necessary.

Все элементы для обеспечения стационарной перфузии выполнены непосредственно в несущем корпусе для создания условий для стационарной и стабильной перфузии. Этого можно достичь благодаря технологиям либо литья, либо фрезерования и токарной обработки, либо лазерной стереолитографии, либо аддитивной технологии 3D-печати или любой другой технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель. В качестве примера показана заявленная перфузионная камера, изготовленная с помощью аддитивной технологии 3D печати, что обеспечивает быструю воспроизводимость и простоту изготовления и также исключает временные и материальные затраты на подготовку производства.All elements for ensuring stationary perfusion are made directly in the carrier body to create conditions for stationary and stable perfusion. This can be achieved through either casting, milling and turning, laser stereolithography, additive 3D printing technology, or any other technology based on a 3D digital model. As an example, the claimed perfusion chamber is shown, manufactured using additive 3D printing technology, which ensures fast reproducibility and ease of manufacture and also eliminates the time and material costs for production preparation.

Далее заявителем приводится описание прижима для мозга.Next, the applicant describes a clamp for the brain.

Чтобы избежать грыжи мозга наружу после удаления достаточно большого фрагмента черепа и твердой мозговой оболочки, используется прижим для мозга (Фиг.2В), изготовленный с использованием аддитивных технологий 3D-печати. To avoid herniation of the brain outward after removal of a sufficiently large fragment of the skull and dura mater, a brain clamp (Fig. 2B) made using additive 3D printing technologies is used.

Прижим представляет собой тонкий (~0.2 мм) пластиковый диск с гладкой поверхностью и перфорированный набором периодических круглых отверстий ~1 мм. The clamp is a thin (~ 0.2 mm) plastic disc with a smooth surface and perforated with a set of periodic round holes ~ 1 mm.

Для удобства использования прижим для мозга разделен на две части – прижим поверхности мозга 25 и держатель прижима 26 (Фиг.2В). Это позволяет легко и быстро удалять сломанный прижим и существенно сокращать время повторной печати.For ease of use, the clamp for the brain is divided into two parts - the clamp of the brain surface 25 and the clamp holder 26 (Fig. 2B). This allows you to quickly and easily remove a broken clamp and significantly reduce re-printing times.

Прочность конструкции увеличена за счет добавления технического борта по периметру диска. The strength of the structure has been increased by adding a technical board around the perimeter of the disc.

Прижим мозговой поверхности в виде усиленного пластикового диска соединен с крепежным элементом с помощью двух ручек, при этом крепежный элемент вставлен в держатель прижима, с обеспечением возможности легко и быстро заменять прижим мозговой поверхности в случае его поломки с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель. The brain surface clamp in the form of a reinforced plastic disk is connected to the fastening element by means of two handles, while the fastening element is inserted into the clamp holder, making it possible to easily and quickly replace the brain surface clamp in the event of a breakdown using technology based on a three-dimensional digital model ...

Держатель прижима вставляют в манипулятор, например, трехпозиционный микроманипулятор Narishige M-152, для точной регулировки положения и степени давления на ткани мозга. Прижим мозговой поверхности размещен непосредственно на поверхности мозга в основной камере перфузионной камеры после крепления к животному и удаления участка черепа и твердой мозговой оболочки, при этом прижим мозговой поверхности изготовлен из пластика с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель. The clamp holder is inserted into a manipulator, for example, a three-position Narishige M-152 micromanipulator, for precise adjustment of the position and degree of pressure on the brain tissue. The cerebral surface clamp is placed directly on the brain surface in the main chamber of the perfusion chamber after attachment to the animal and removal of a portion of the skull and dura mater, while the cerebral surface clamp is made of plastic using technology based on a three-dimensional digital model.

В данном эксперименте прижим для мозга помещали непосредственно над поверхностью мозга сразу после удаления части кости черепа (~4 мм2) и части твердой мозговой оболочки.In this experiment, a brain clamp was placed directly above the brain surface immediately after removing part of the skull bone (~ 4 mm 2 ) and part of the dura mater.

При этом заявитель указывает, что заявленная перфузионная камера может быть использована без прижима мозговой поверхности, например, в случае проведения оптических исследований.In this case, the applicant points out that the claimed perfusion chamber can be used without pressing the cerebral surface, for example, in the case of optical studies.

Таким образом, заявленное техническое решение сохраняет все преимущества исследований на объектах in vivo, но при этом отсутствует необходимость предварительного соединения с прижимными устройствами тканей мозга, что потенциально позволяет регулировать степень давления на ткани мозга, использовать участки черепа животного с любой кривизной, а также дает возможность локальной смены зоны исследования за счет внешних конструкций. Thus, the claimed technical solution retains all the advantages of research on objects in vivo, but at the same time there is no need for preliminary connection with the pressure devices of the brain tissue, which potentially allows to regulate the degree of pressure on the brain tissue, to use parts of the animal's skull with any curvature, and also makes it possible local change of the study area due to external structures.

При этом в конструкции заявленной перфузионной камеры присутствуют признаки, способствующие нивелированию артефактов перфузии, а именно – наличие предварительной камеры 5, спиралевидного входного желоба 6 и спиралевидного выходного желоба 8. At the same time, the design of the claimed perfusion chamber contains features that contribute to the leveling of perfusion artifacts, namely, the presence of a preliminary chamber 5, a spiral inlet groove 6 and a spiral outlet groove 8.

Далее заявителем приводится описание системы крепления к стереотаксическому аппарату.Next, the applicant describes a system for attaching to a stereotaxic apparatus.

Система крепления к стереотаксическому аппарату представляет собой опорные колонны 15, на которые опирается заявленная перфузионная камера, в местах монтажных пазов 10, при этом сквозь монтажные пазы 10 и опорные колонны проходят болты 14, например, болты M4, закрепляемые в подвижной части стереотаксического аппарата 13, а заявленная перфузионная камера крепится к животному в предусмотренном месте крепления к черепу животного 11. Система крепления к стереотаксическому аппарату способствует возможности регуляции относительного положения перфузионной камеры в пространстве. The system of attachment to the stereotaxic apparatus is represented by support columns 15, on which the declared perfusion chamber rests, in the places of the mounting slots 10, while bolts 14 pass through the mounting slots 10 and support columns, for example, M4 bolts, fixed in the moving part of the stereotaxic apparatus 13, and the claimed perfusion chamber is attached to the animal at the intended attachment point to the skull of the animal 11. The attachment system to the stereotaxic apparatus facilitates the regulation of the relative position of the perfusion chamber in space.

Также конструкция заявленной перфузионной камеры обеспечивает возможность контроля температуры входного и выходного перфузионного раствора за счет специально предусмотренного канала 4 для ввода датчика температуры и осуществимости размещения датчика температуры в специально расположенном отверстии 9 для вывода перфузионного раствора.Also, the design of the claimed perfusion chamber provides the ability to control the temperature of the inlet and outlet perfusion solution due to a specially provided channel 4 for entering a temperature sensor and the feasibility of placing a temperature sensor in a specially located opening 9 for withdrawing the perfusion solution.

Трехмерная модель заявленной перфузионной камеры была разработана в свободной проектной среде Tinkercad (Autodesk), которая также применима и ко всем описанным выше известным как таковым технологиям.The three-dimensional model of the claimed perfusion chamber was developed in the free design environment Tinkercad (Autodesk), which is also applicable to all the technologies described above.

В представленных примерах в качестве метода изготовления была использована аддитивная технология 3D печати, а в качестве материала для перфузионной камеры – пластики для 3D-печати методом послойного наплавления (см. Таблицу на Фиг.1), например, полилактид (PLA), являющиеся диэлектриками и не вступающие в реакцию с перфузионными физиологическими растворами. Эксплуатация заявленной перфузионной камеры происходит при температуре 30-40 °С, малых динамических нагрузках и в течение небольшого промежутка времени. Поэтому все характеристики представленных в Таблице на Фиг.1 примеров материалов удовлетворяют предполагаемым условиям эксплуатации. При этом заявитель не ограничивает объем патентных притязаний по материалу заявленной перфузионной камеры только полилактидом PLA, приведенным в разделе осуществления заявленного технического решения настоящего описания, а расширяет объем патентных притязаний до любого пластика, обладающего диэлектрическими свойствами, например, наиболее широко используемых в 3D-печати пластиков, представленных на Фиг.1.In the examples presented, additive 3D printing technology was used as a manufacturing method, and as a material for the perfusion chamber, plastics for 3D printing by layer-by-layer fused technology were used (see the table in Fig. 1), for example, polylactide (PLA), which are dielectrics and not reacting with perfusion saline solutions. The operation of the declared perfusion chamber occurs at a temperature of 30-40 ° C, low dynamic loads and for a short period of time. Therefore, all the characteristics of the examples of materials presented in the Table in Fig. 1 satisfy the expected operating conditions. At the same time, the applicant does not limit the scope of patent claims on the material of the claimed perfusion chamber only with polylactide PLA, given in the implementation section of the claimed technical solution of the present description, but expands the scope of patent claims to any plastic with dielectric properties, for example, the most widely used plastics in 3D printing. presented in Fig. 1.

Для соединения перфузионной камеры с перфузионной системой используют трубки, например, силиконовые.Tubes such as silicone tubes are used to connect the perfusion chamber to the perfusion system.

Далее заявителем приводится описание проточной перфузионной системы. Next, the applicant describes a flow-through perfusion system.

Проточная перфузионная система представляет собой последовательно расположенные элементы перфузионной системы, где каждый следующий элемент находится ниже предыдущего для обеспечения гравитационной подачи жидкости, включая буферный резервуар 16, соединительную трубку, капельницу-регулятор 17, соединительную трубку, нагревательный линейный проточный элемент 18, заявленную перфузионную камеру, гибкое соединение 19, выполненное из двух штуцеров, соединенных гибкой трубкой, регулятор уровня перфузионного раствора 20, канал вакуумного отсоса 21, подсоединенный к системе вакуумного отсоса; при этом буферный резервуар 16 соединен через соединительную трубку с капельницей-регулятором 17 с возможностью регулирования скорости потока перфузионного раствора, а также с возможностью гальванической развязки перфузионного раствора в заявленной перфузионной камере и буферном резервуаре 16, при этом капельница-регулятор 17 в свою очередь соединена посредством соединительной трубки с нагревательным линейным проточным элементом 18 с возможностью установления требуемой температуры перфузионного раствора, при этом выход нагревательного линейного проточного элемента 18 соединен посредством трубки с каналом для входа перфузионного раствора 2 заявленной перфузионной камеры посредством трубки, при этом отверстие для выхода перфузионного раствора 9 заявленной перфузионной камеры присоединено посредством гибкого соединения, выполненного из двух штуцеров, соединенных гибкой трубкой, например, силиконовой, и связано с  регулятором уровня перфузионного раствора 20 с возможностью его возвратно-поступательного вертикального перемещения и возможностью осуществления таким образом регулирования уровня перфузионного раствора в основной камере за счет эффекта сообщающихся сосудов, с возможностью удаления излишков перфузионного раствора в регуляторе уровня перфузионного раствора 20 через канал вакуумного отсоса 21, подсоединенного к системе вакуумного отсоса.A flow-through perfusion system is a series of elements of a perfusion system, where each next element is lower than the previous one to ensure gravitational fluid supply, including a buffer tank 16, a connecting tube, a dropper-regulator 17, a connecting tube, a heating linear flow element 18, the declared perfusion chamber. a flexible connection 19 made of two fittings connected by a flexible tube, a perfusion solution level regulator 20, a vacuum suction channel 21 connected to a vacuum suction system; while the buffer reservoir 16 is connected through a connecting tube to the dropper-regulator 17 with the possibility of adjusting the flow rate of the perfusion solution, as well as with the possibility of galvanic isolation of the perfusion solution in the claimed perfusion chamber and the buffer reservoir 16, while the dropper-regulator 17 is in turn connected by a connecting tube with a heating linear flow element 18 with the possibility of setting the required temperature of the perfusion solution, while the outlet of the heating linear flow element 18 is connected by means of a tube with a channel for the inlet of the perfusion solution 2 of the declared perfusion chamber through a tube, while the opening for the outlet of the perfusion solution 9 of the declared perfusion the chamber is connected by means of a flexible connection made of two fittings connected by a flexible tube, for example, a silicone one, and connected to the regulator of the level of the perfusion solution 20 with the possibility of its return translational vertical movement and the possibility of thereby regulating the level of the perfusion solution in the main chamber due to the effect of communicating vessels, with the possibility of removing excess perfusion solution in the level regulator of the perfusion solution 20 through the vacuum suction channel 21 connected to the vacuum suction system.

Ниже приведены примеры конкретного осуществления использования заявленного технического решения.Below are examples of specific implementation of the use of the claimed technical solution.

Пример 1. Крепление заявленной перфузионной камеры к животному и монтаж на стереотаксический аппарат (Фиг. 3).Example 1. Attachment of the claimed perfusion chamber to an animal and mounting on a stereotaxic apparatus (Fig. 3).

Для выполнения экспериментов использовали самцов и самок крыс линии Wistar с постнатальных дней [P] 4-7 (3 крысы). To perform the experiments, male and female Wistar rats from postnatal days [P] 4-7 (3 rats) were used.

Операция проводили под изофлурановой анестезией, например, 5% при индукции и 1,5% во время операции.The operation was performed under isoflurane anesthesia, for example, 5% during induction and 1.5% during surgery.

Сначала проводят предварительную подготовительную операцию по удалению скальпа и покровных тканей над согреваемым животным под анестезией.First, a preliminary preparatory operation is performed to remove the scalp and integumentary tissues over the warmed animal under anesthesia.

После удаления скальпа череп очищают и покрывают цианакрилатным клеем, за исключением окна размером ~ 50 мм2 над корой для размещения электродов. After removal of the scalp, the skull is cleaned and covered with cyanoacrylate glue, except for a window of ~ 50 mm 2 above the cortex for placing the electrodes.

Животных согревали для восстановления после наркоза. The animals were warmed to recover from anesthesia.

Во время записи голову крепят к перфузионной камере в предусмотренном месте крепления цианакрилатным клеем (для предварительной фиксации) и, затем, стоматологическим цементом (для надежной фиксации). During the recording, the head is attached to the perfusion chamber at the intended attachment point with cyanoacrylate glue (for pre-fixation) and then with dental cement (for secure fixation).

Животных окружают ватой и подогревают с помощью термоковрика, например, при температуре 35–37°C. The animals are surrounded with cotton wool and heated with a thermal mat, for example, at 35–37 ° C.

Во время эксперименты крысы находились под наркозом посредством внутрибрюшинной инъекции уретана концентрацией, например, 1.5 г/кг.During the experiments, the rats were anesthetized by intraperitoneal injection of urethane at a concentration of, for example, 1.5 g / kg.

Заявленную перфузионную камеру крепят к животному 12 в предусмотренном месте крепления к черепу животного 11 (Фиг.2), а также к стереотаксическому аппарату 13, например, таким образом, как показано на Фиг.3: в монтажные пазы 10 вставляют болты 14, например, болты М4, которые проходят сквозь опорные колонны 15, на которые опирается заявленная перфузионная камера, и крепят в стереотаксическом аппарате 13 посредством, например, гаек М4.The claimed perfusion chamber is attached to the animal 12 at the intended attachment point to the skull of the animal 11 (Fig. 2), as well as to the stereotaxic apparatus 13, for example, in the manner shown in Fig. 3: bolts 14 are inserted into the mounting grooves 10, for example, bolts M4, which pass through the support columns 15, on which the claimed perfusion chamber rests, and are fixed in the stereotaxic apparatus 13 by means of, for example, M4 nuts.

Пример 2. Подключение проточной перфузионной системы (Фиг. 4).Example 2. Connecting a flow-through perfusion system (Fig. 4).

После соединения заявленной перфузионной камеры с черепом животного и ее фиксации на стереотаксическом аппарате, например, как это было показано в Примере 1, осуществляют подключение заявленной перфузионной камеры к проточной перфузионной системе, например, таким образом, как показано на Фиг.4.After connecting the claimed perfusion chamber to the animal's skull and fixing it on a stereotaxic apparatus, for example, as shown in Example 1, connect the claimed perfusion chamber to a flow-through perfusion system, for example, as shown in Fig. 4.

В качестве перфузионного раствора используют, например, искусственную спинномозговую жидкость следующего состава: 126 мМ NaCl, 3.5 мМ KCl, 1.2 мМ NaH2PO4, 2 мМ CaCl2, 13 мМ MgCl2).As a perfusion solution, for example, artificial cerebrospinal fluid of the following composition is used: 126 mM NaCl, 3.5 mM KCl, 1.2 mM NaH 2 PO 4 , 2 mM CaCl 2 , 13 mM MgCl 2 ).

Проточная перфузионная система организована следующим образом. The flow-through perfusion system is organized as follows.

Каждый следующий элемент перфузионной системы располагается ниже предыдущего для обеспечения гравитационной подачи жидкости. Each next element of the perfusion system is located below the previous one to provide gravitational fluid delivery.

Перфузионный раствор поступает из буферного резервуара 16 в капельницу-регулятор 17 через соединительную трубку, например, силиконовую. The perfusion solution flows from the buffer reservoir 16 to the dropper-regulator 17 through a connecting tube, for example, silicone.

Капельница-регулятор 17 используется для гальванической развязки перфузионного раствора в заявленной перфузионной камере и буферного резервуара 16, а также для регуляции скорости потока перфузионного раствора.The dropper-regulator 17 is used for galvanic isolation of the perfusion solution in the declared perfusion chamber and the buffer tank 16, as well as for regulating the flow rate of the perfusion solution.

Далее капельницу-регулятор 17 подсоединяют с помощью трубки, например, силиконовой, к нагревательному линейному проточному элементу 18 для достижения необходимой температуры перфузионного раствора. Next, the dropper-regulator 17 is connected using a tube, for example, a silicone one, to the heating linear flow element 18 to achieve the required temperature of the perfusion solution.

Выход нагревательного линейного проточного элемента 18 соединяется с каналом для входа перфузионного раствора 2 с помощью трубки, например, силиконовой.The outlet of the heating linear flow element 18 is connected to the channel for the inlet of the perfusion solution 2 using a tube, for example, a silicone one.

После прохода через систему каналов и камер заявленной перфузионной камеры перфузионный раствор покидает ее через отверстие для выхода перфузионного раствора 9. Отверстие для выхода перфузионного раствора 9 посредством гибкого соединения 19, состоящего из двух штуцеров, соединенных гибкой трубкой, например, силиконовой, связано с регулятором уровня перфузионного раствора 20, имеющего возможность перемещения вверх-вниз и осуществления таким образом регуляции уровня перфузионного раствора в основной камере 7 за счет эффекта сообщающихся сосудов. After passing through the system of channels and chambers of the claimed perfusion chamber, the perfusion solution leaves it through the opening for the outlet of the perfusion solution 9. The opening for the outlet of the perfusion solution 9 by means of a flexible connection 19, consisting of two fittings connected by a flexible tube, for example, a silicone one, is connected to a level regulator perfusion solution 20, having the ability to move up and down and thus regulate the level of the perfusion solution in the main chamber 7 due to the effect of communicating vessels.

Излишки перфузионного раствора в регуляторе уровня перфузионного раствора 20 удаляются через канал вакуумного отсоса 21, подсоединенного к системе вакуумного отсоса. Excess perfusion solution in the perfusion solution level regulator 20 is removed through the vacuum suction channel 21 connected to the vacuum suction system.

Пример 3. Использование заявленной перфузионной камеры для  многоканальной регистрации электрических сигналов головного мозга крысы при разных температурных условиях во время стимуляции вибриссы (Фиг. 5).Example 3. Use of the claimed perfusion chamber for multichannel recording of electrical signals from the rat brain under different temperature conditions during stimulation of the vibrissa (Fig. 5).

Заявителем проверена возможность использования заявленной перфузионной камеры для электрофизиологического исследования активности мозга при различных температурах.The applicant has verified the possibility of using the claimed perfusion chamber for electrophysiological studies of brain activity at different temperatures.

Для этого заявленную перфузионную камеру крепят к животному и стереотаксическому аппарату по Примеру 1 .For this, the claimed perfusion chamber is attached to the animal and the stereotaxic apparatus according to Example 1.

Затем заявленную перфузионную камеру подсоединяют к проточной перфузионной системе по Примеру 2.Then the claimed perfusion chamber is connected to a flow-through perfusion system according to Example 2.

В Примере 3 используется проточная перфузионная система, приведенная на Фиг.3. Изменение температуры мозга производится за счет изменения температуры перфузионной жидкости. Датчики температуры размещают через канал для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора 4 в предварительной камере 5 и отверстии для выхода перфузионного раствора 9, далее контролируют фактическую температуру входного и выходного раствора. Example 3 uses the flow-through perfusion system shown in FIG. 3. The change in brain temperature is made by changing the temperature of the perfusion fluid. Temperature sensors are placed through the channel for the input of the temperature sensor of the inlet perfusion solution 4 in the preliminary chamber 5 and the opening for the outlet of the perfusion solution 9, then the actual temperature of the inlet and outlet solution is monitored.

В случае если нет необходимости контроля фактической температуры входного и выходного раствора, датчики температуры не размещают.If there is no need to control the actual temperature of the inlet and outlet solution, temperature sensors are not placed.

С целью избежания грыжи мозга наружу после удаления достаточно большого фрагмента черепа и твердой мозговой оболочки, заявитель перед проведением эксперимента использует прижим для мозга 25 (Фиг.5А), изготовленный с использованием аддитивных технологий 3D-печати, который (прижим для мозга) размещают после удаления участка черепа и твердой мозговой оболочки непосредственно на поверхности мозга в основной камере 7 заявленной перфузионной камеры.In order to avoid herniation of the brain outward after removal of a sufficiently large fragment of the skull and dura mater, the applicant, prior to the experiment, uses a brain clamp 25 (Fig. 5A), made using additive 3D printing technologies, which (the brain clamp) is placed after removal section of the skull and dura mater directly on the surface of the brain in the main chamber 7 of the claimed perfusion chamber.

Прижим представляет собой тонкий (~0.2 мм) перфорированный пластиковый диск с гладкой поверхностью и набором периодических круглых отверстий (перфорации) диаметром ~1 мм. Прочность конструкции прижима увеличена заявителем за счет добавления борта по периметру диска.The clamp is a thin (~ 0.2 mm) perforated plastic disc with a smooth surface and a set of periodic round holes (perforations) with a diameter of ~ 1 mm. The strength of the clamping structure is increased by the applicant by adding a bead around the perimeter of the disc.

Усиленный перфорированный пластиковый диск с крепежным элементом соединяют две ручки. Для удобства использования мозговой прижим разделен заявителем на две части – собственно прижим поверхности мозга 25 и держатель прижима 26. Это позволяет легко и быстро заменять прижим в случае его поломки, при существенном сокращении времени посредством применения повторной печати.A reinforced perforated plastic disc with a fastener is connected by two handles. For ease of use, the brain clamp is divided by the applicant into two parts - the actual clamp of the brain surface 25 and the clamp holder 26. This allows you to easily and quickly replace the clamp in case of breakage, with a significant reduction in time through the use of reprint.

Держатель прижима вставляют в микроманипулятор для точной регулировки положения и степени давления на ткани мозга. В данном эксперименте прижим для мозга помещали непосредственно над поверхностью мозга сразу после предварительного удаления части кости черепа (~4 мм2).The clamp holder is inserted into the micromanipulator for fine adjustment of the position and degree of pressure on the brain tissue. In this experiment, a brain clamp was placed directly above the brain surface immediately after preliminary removal of a part of the skull bone (~ 4 mm 2 ).

Заявленная система в виде комбинации заявленной перфузионной камеры и прижимного устройства для мозга, изготовленных с помощью 3D-печати, обеспечивает успешное исследование влияния температуры мозга на нейрональную активность в представительстве одной вибриссы в коре головного мозга крысы под перфузией.The claimed system in the form of a combination of the claimed perfusion chamber and a clamping device for the brain, made using 3D printing, provides a successful study of the effect of brain temperature on neuronal activity in the representation of one vibrissa in the rat cerebral cortex under perfusion.

Далее перед экспериментом вибриссы на морде животного обрезали до длины 3 мм. Вибриссы стимулировали методом пьезодефлекции.Then, before the experiment, the vibrissae on the animal's face were cut to a length of 3 mm. The vibrissae were stimulated by the piezoelectric deflection method.

К концу пьезодефлектора (Noliac) приклеивали кусок губки и вставляли в губку вибриссы для стимуляции всех вибрисс.A piece of sponge was glued to the end of the piezoelectric deflector (Noliac) and a vibrissa was inserted into the sponge to stimulate all vibrissae.

Чтобы вызвать отклонение пьезодефлекторов, применяли прямоугольные импульсы амплитудой 80–90 В и длительностью 10 мс. To induce a deflection of the piezoelectric deflectors, rectangular pulses with an amplitude of 80–90 V and a duration of 10 ms were used.

Чтобы избежать подавления вызванного ответа, стимуляцию вибрисс проводили каждые 50 с. To avoid suppression of the evoked response, vibrissae were stimulated every 50 s.

Проточный нагреватель раствора (Warner instruments) использовали для регулирования температуры раствора. An in-line solution heater (Warner instruments) was used to control the temperature of the solution.

Датчики температуры 23 (Фиг.5А) (терморезисторы, Warner instruments) размещали через канал для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора 4 в предварительной камере 5 и отверстии для выхода перфузионного раствора 9 для контроля фактической температуры входного и выходного раствора.Temperature sensors 23 (Fig. 5A) (thermistors, Warner instruments) were placed through the channel for the input of the temperature sensor of the inlet perfusion solution 4 in the preliminary chamber 5 and the outlet for the perfusion solution 9 to control the actual temperature of the inlet and outlet solution.

Данные с датчиков температуры 23 обрабатывали с помощью усилителя электрических сигналов Digidata 1440A (Axon Instruments). The data from temperature sensors 23 were processed using a Digidata 1440A electrical signal amplifier (Axon Instruments).

Полученные результаты были использованы для оценки температуры раствора в основной камере 7. The results obtained were used to estimate the temperature of the solution in the main chamber 7.

В конце эксперимента также измеряли температуру тела и мозга с помощью датчиков температуры, располагая их ректально и непосредственно в мозге, соответственно. At the end of the experiment, the temperature of the body and brain was also measured using temperature sensors, placing them rectally and directly in the brain, respectively.

Во всех протоколах использовался дополнительный ректальный датчик температуры для контроля температуры тела животного. All protocols used an additional rectal temperature sensor to monitor the body temperature of the animal.

Опорный электрод 22 (Фиг.5А) в виде серебряной хлорированной проволоки помещали в специальный  канал для ввода опорного электрода 3.The reference electrode 22 (Fig. 5A) in the form of a silver chlorinated wire was placed in a special channel for the introduction of the reference electrode 3.

Внеклеточные записи вызванной кортикальной активности были выполнены с использованием, например, кремниевого одностержневого 16-канального электрода (Neuronexus Technologies, США с расстоянием между электродами 100 мкм). Регистрирующий многоканальный электрод 24 (Фиг.5А) располагали вертикально и перпендикулярно поверхности мозга на глубине 1500 мкм от поверхности. Регистрирующий многоканальный электрод 24 был размещен в соматосенсорной коре крысы для одновременной регистрации  вызванной внеклеточной электрической активности - локального полевого потенциала (ЛПП) и мультиклеточной активности (МКА).Extracellular recordings of evoked cortical activity were performed using, for example, a silicon single-rod 16-channel electrode (Neuronexus Technologies, USA with a distance of 100 μm between the electrodes). The recording multichannel electrode 24 (Fig. 5A) was positioned vertically and perpendicular to the brain surface at a depth of 1500 μm from the surface. Recording multichannel electrode 24 was placed in the rat somatosensory cortex for simultaneous recording of evoked extracellular electrical activity - local field potential (LPP) and multicellular activity (MCA).

Анализ электрофизиологических данных проводили на основе записей 15 кортикальных ответов. Analysis of electrophysiological data was performed on the basis of records of 15 cortical responses.

Необработанные данные были предварительно подготовлены с использованием специально разработанных функций в MATLAB (MathWorks). The raw data was previously prepared using specially designed functions in MATLAB (MathWorks).

Исходные данные были исследованы для обнаружения МКА с последующим понижением частоты дискретизации исходных данных до 1000 Гц для дальнейшего спектрального анализа ЛПП. Анализ проводился в окнах 500 мс после стимула для определения вызванной активности [Suchkov, D., Sintsov, M., Sharipzyanova, L., Khazipov, R., & Minlebaev, M. /. Attenuation of the Early Gamma Oscillations During the Sensory-Evoked Response in the Neonatal Rat Barrel Cortex // BioNanoScience (2016), 6(4), 575–577. doi:10.1007/s12668-016-0289-7]. MUA был обнаружен при полосовом сигнале (> 200 и <4000 Гц), когда все отрицательные события, превышающие 3,5 SD, считались пиками (достоверность> 99,9%) [Mitrukhina, O., Suchkov, D., Khazipov, R., & Minlebaev, M. / Imprecise Whisker Map in the Neonatal Rat Barrel Cortex // Cerebral Cortex (2014), 25(10), 3458–3467. doi:10.1093/cercor/bhu169].The initial data were examined to detect MCA, followed by downsampling of the initial data to 1000 Hz for further spectral analysis of the LPP. The analysis was performed at 500 ms windows after the stimulus to determine the evoked activity [Suchkov, D., Sintsov, M., Sharipzyanova, L., Khazipov, R., & Minlebaev, M. /. Attenuation of the Early Gamma Oscillations During the Sensory-Evoked Response in the Neonatal Rat Barrel Cortex // BioNanoScience (2016), 6 (4), 575–577. doi: 10.1007 / s12668-016-0289-7]. MUA was detected with a bandpass signal (> 200 and <4000 Hz), when all negative events exceeding 3.5 SD were considered peaks (> 99.9% confidence) [Mitrukhina, O., Suchkov, D., Khazipov, R ., & Minlebaev, M. / Imprecise Whisker Map in the Neonatal Rat Barrel Cortex // Cerebral Cortex (2014), 25 (10), 3458–3467. doi: 10.1093 / cercor / bhu169].

На Фиг.5Б приведены графики зависимости характера вызванной сенсорной активности мозга от температуры мозга, иллюстрирующие влияние температуры мозга на нейрональную активность в представительстве одной вибриссы в коре головного мозга крысы под перфузией.Figure 5B shows graphs of the dependence of the nature of the evoked sensory activity of the brain on the temperature of the brain, illustrating the effect of brain temperature on neuronal activity in the representation of one vibrissa in the cerebral cortex of a rat under perfusion.

Приведенные данные демонстрируют выраженную зависимость сенсорной активности от температуры мозга – длительность вызванного ЛПП поддержанного МКА увеличивается по мере понижения температуры мозга. Кроме того, при понижении температуры в вызванном ответе прослеживается постепенное доминирование медленноволновых осцилляций. При этом возвращение температуры мозга к начальным значениям восстанавливает контрольные параметры вызванной электрической активности, что говорит о наличии именно температурной зависимости.These data demonstrate a pronounced dependence of sensory activity on brain temperature - the duration of LPP-induced sustained MCA increases with decreasing brain temperature. In addition, as the temperature decreases, the evoked response shows a gradual dominance of slow-wave oscillations. At the same time, the return of the brain temperature to the initial values restores the control parameters of the evoked electrical activity, which indicates the presence of a temperature dependence.

Пример 4. Использование заявленной системы для одновременной регистрации вызванного внутреннего оптического сигнала и электрических сигналов соматосенсорной коры головного мозга крысы во время стимуляции вибрисс (Фиг. 6).Example 4. The use of the claimed system for the simultaneous registration of the evoked internal optical signal and electrical signals of the somatosensory cortex of the rat brain during stimulation of vibrissae (Fig. 6).

Заявителем проверена возможность использования заявленной системы для электрофизиологического исследования активности мозга при различных температурах. The applicant has verified the possibility of using the claimed system for electrophysiological studies of brain activity at various temperatures.

Комбинация перфузионной камеры и прижимного устройства для мозга как, например, по Примеру 3, позволяет успешно использовать методы нейровизуализации для предварительного определения положения соматосенсорной коры [Minlebaev, M., Colonnese, M., Tsintsadze, T., Sirota, A., and Khazipov, R. / Early gamma oscillations synchronize developing thalamus and cortex // Science (2011) 334, 226–229. DOI: 10.1126/science.1210574]. The combination of a perfusion chamber and a pressure device for the brain, such as in Example 3, allows the successful use of neuroimaging techniques for preliminary determination of the position of the somatosensory cortex [Minlebaev, M., Colonnese, M., Tsintsadze, T., Sirota, A., and Khazipov , R. / Early gamma oscillations synchronize developing thalamus and cortex // Science (2011) 334, 226-229. DOI: 10.1126 / science.1210574].

Среди множества подходов, используемых в нейровизуализации, регистрация и анализ внутреннего оптического сигнала (ВОС) позволяет охарактеризовать свойства активной нейрональной ткани.Among the many approaches used in neuroimaging, recording and analysis of the internal optical signal (IOS) makes it possible to characterize the properties of active neuronal tissue.

Заявителем использованы параметры восстановленных с помощью ВОС компонентов рассеяния света и кровенаполнения нейрональной ткани, чтобы найти и охарактеризовать активные области коры (Фиг.5Б).The applicant used the parameters of the components of light scattering and blood filling of neuronal tissue reconstructed with the help of BOC in order to find and characterize the active areas of the cortex (Fig. 5B).

Для этого создают заявленную систему.To do this, create the declared system.

Для этого заявленную перфузионную камеру крепят к животному и стереотаксическому аппарату по Примеру 1.For this, the claimed perfusion chamber is attached to the animal and the stereotaxic apparatus according to Example 1.

Затем заявленную перфузионную камеру подсоединяют к проточной перфузионной системе по Примеру 2. В Примере 4 используется проточная перфузионная система, указанная на Фиг.2.Then the claimed perfusion chamber is connected to the flow-through perfusion system according to Example 2. In Example 4, the flow-through perfusion system shown in FIG. 2 is used.

Изменение температуры мозга производят за счет изменения температуры перфузионной жидкости.The change in brain temperature is produced by changing the temperature of the perfusion fluid.

Подготовка вибрисс животного и проведение электрофизиологической регистрации с использованием прижима мозга проводили по Примеру 3. Регистрирующий многоканальный электрод 24 (Фиг.5А, 5Б) был размещен в соматосенсорной коре крысы для одновременной регистрации  вызванной внеклеточной электрической активности - локального полевого потенциала (ЛПП) и мультиклеточной активности (МКА).Preparation of animal vibrissae and electrophysiological registration using a brain clamp was carried out according to Example 3. A recording multichannel electrode 24 (Figs. 5A, 5B) was placed in the somatosensory cortex of a rat for simultaneous recording of evoked extracellular electrical activity - local field potential (LPP) and multicellular activity (MCA).

Внутренний оптический сигнал (ВОС) был зарегистрирован с использованием системы видеозаписи как показано на Фиг.6А. ПЗС камера 27 была расположена перпендикулярно черепу над предполагаемым расположением соматосенсорной коры. Для обнаружения ВОС ПЗС камера 27 (сокр. от «прибор с зарядовой связью» [https://ru.wikipedia.org/wiki/ПЗС-матрица]) была сфокусирована через оптическую систему 28, например, микроскопа на 400–1200 мкм (в зависимости от возраста животного) ниже поверхности черепа на ожидаемую глубину таламореципиентного четвертого слоя соматосенсорной коры.An internal optical signal (BOC) was recorded using a video recording system as shown in FIG. 6A. CCD camera 27 was positioned perpendicular to the skull above the proposed location of the somatosensory cortex. To detect FOS, the CCD camera 27 (abbreviated from “charge-coupled device” [https://ru.wikipedia.org/wiki/CCD- matrix]) was focused through the optical system 28, for example, a microscope at 400-1200 microns ( depending on the age of the animal) below the surface of the skull to the expected depth of the thalamo-recipient fourth layer of the somatosensory cortex.

Для оценки компонентов рассеяния нервной ткани и кровотока использовалась подсветка поверхности мозга инфракрасным диодом 29 (LED Engin, LZ1-00R400, 850 нм) и зеленым/красным 30 (OSRAM, LRT GFTM-ST7-1 + VV9-29-0-A-R33-ZB, 572/610 нм) диодами. Отраженный свет собирался ПЗС камерой 27 (QICAM Fast 1394, разрешение 130x174, 1 пиксель = 35 мкм). Оптическая стабилизация изображения была рассчитана на основе среднего значения двадцати повторных видеосъемок. Каждая видеосъемка имела длительность 100 сек, включающую: 5 сек периода до стимуляции, 10 сек серии отклонений вибрисс с частотой 2 Гц и длительностью 10 мсек каждое, 85 сек периода после стимуляции. Во время предварительной обработки записанное видео подвергалось изменению частоты дискретизации до 10 Гц с последующим обнаружением ВОС, когда усредненные видеокадры во время стимуляции сравнивались с усредненными видеокадрами до стимуляции. Координаты представляющих интерес кортикальных представительств вибрисс определяли с помощью визуализации ВОС, описанной выше. To assess the scattering components of nerve tissue and blood flow, the brain surface was illuminated with an infrared diode 29 (LED Engin, LZ1-00R400, 850 nm) and green / red 30 (OSRAM, LRT GFTM-ST7-1 + VV9-29-0-A-R33 -ZB, 572/610 nm) diodes. The reflected light was collected by a CCD camera 27 (QICAM Fast 1394, resolution 130x174, 1 pixel = 35 μm). Optical image stabilization was calculated based on the average of twenty video re-shoots. Each video recording had a duration of 100 seconds, including: 5 seconds of the period before stimulation, 10 seconds of a series of vibrissae deviations with a frequency of 2 Hz and a duration of 10 ms each, 85 seconds of a period after stimulation. During preprocessing, the recorded video was subjected to a change in the sampling rate up to 10 Hz, followed by the detection of VOC, when the averaged video frames during stimulation were compared with the averaged video frames before stimulation. The coordinates of the vibrissa cortical representations of interest were determined using the VOC imaging described above.

Результаты одновременно зарегистрированной электрической активности мозга и внутреннего оптического сигнала представлены на Фиг.6Б, 6Д. Также на Фиг.6В, 6Г продемонстрированы восстановленные с помощью ранее разработанного метода [Sintsov M, Suchkov D, Khazipov R, Minlebaev M. / Developmental changes in sensory-evoked optical intrinsic signals in the rat barrel cortex // Front Cell Neurosci. (2017) 11:392. DOI: 10.3389/fncel.2017.00392] изменения светового рассеяния и кровенаполнения нейрональной ткани во время сенсорной активации участка соматосенсорной коры, находящегося под перфузией в заявленной перфузионной камере.The results of the simultaneously recorded electrical activity of the brain and the internal optical signal are presented in Figs. 6B, 6D. Also in Fig.6B, 6D are shown restored using a previously developed method [Sintsov M, Suchkov D, Khazipov R, Minlebaev M. / Developmental changes in sensory-evoked optical intrinsic signals in the rat barrel cortex // Front Cell Neurosci. (2017) 11: 392. DOI: 10.3389 / fncel.2017.00392] changes in light scattering and blood filling of neuronal tissue during sensory activation of the area of the somatosensory cortex, which is under perfusion in the claimed perfusion chamber.

Основываясь на полученных результатах эксперимента, приведенных на Фиг.6Б, представляется возможность сделать следующие выводы:Based on the obtained experimental results shown in Fig. 6B, it is possible to draw the following conclusions:

- в области расположения внеклеточного электрода наблюдается наличие ВОС, что отмечено потемнением на визуализации ВОС на Фиг.6Б. - in the area where the extracellular electrode is located, the presence of VOS is observed, which is indicated by darkening in the visualization of VOS in Fig. 6B.

- на одном из каналов регистрирующего многоканального электрода 24, находящемся на глубине таламорецепиентного слоя соматосенсорной коры, наблюдается вызванная электрическая активность в виде высокоамплитудных колебаний ЛПП, поддержанных МКА. - on one of the channels of the recording multichannel electrode 24, located at the depth of the thalamoreceptive layer of the somatosensory cortex, there is an evoked electrical activity in the form of high-amplitude oscillations of LPP, supported by MCA.

- заявленная перфузионная камера может быть использована как для проведения совместных электрофизиологических и оптических исследований мозга, так и для проведения отдельных электрофизиологических или оптических исследований мозга.- the claimed perfusion chamber can be used both for conducting joint electrophysiological and optical studies of the brain, and for conducting separate electrophysiological or optical studies of the brain.

Это говорит о том, что нейрональная ткань мозга действительно активировалась в рассматриваемой области, способствуя появлению вызванного ВОС и демонстрируя наличие вызванной электрической активности. В свою очередь, активность нейрональной ткани имеет двухкомпонентную природу [Hillman, E. M. C. // Optical brain imaging in vivo: techniques and applications from animal to man // J. Biomed. Opt. (2008). 12:051402. DOI: 10.1117/1.2789693], проявляющуюся в рассеянии света (тканевая компонента) и изменении кровенаполнения (гемодинамическая компонента). Благодаря разработанному ранее методу [Sintsov M, Suchkov D, Khazipov R, Minlebaev M. / Developmental changes in sensory-evoked optical intrinsic signals in the rat barrel cortex // Front Cell Neurosci. (2017) 11:392. DOI: 10.3389/fncel.2017.00392] и используя ВОС от разных длин волн освещения, заявителю удалось восстановить относительные изменения этих компонент, отраженных на Фиг.6В (гемодинамическая) и на Фиг.6Д (тканевая). Изменения этих компонент показали наличие изменения физиологического состояния изучаемой области, что может быть далее детально изучено.This suggests that the neuronal tissue of the brain was indeed activated in the area under consideration, contributing to the appearance of evoked VOS and demonstrating the presence of evoked electrical activity. In turn, the activity of neuronal tissue has a two-component nature [Hillman, E. M. C. // Optical brain imaging in vivo: techniques and applications from animal to man // J. Biomed. Opt. (2008). 12: 051402. DOI: 10.1117 / 1.2789693], which manifests itself in light scattering (tissue component) and changes in blood circulation (hemodynamic component). Thanks to the previously developed method [Sintsov M, Suchkov D, Khazipov R, Minlebaev M. / Developmental changes in sensory-evoked optical intrinsic signals in the rat barrel cortex // Front Cell Neurosci. (2017) 11: 392. DOI: 10.3389 / fncel.2017.00392] and using VOS from different illumination wavelengths, the applicant was able to restore the relative changes in these components, reflected in Fig. 6B (hemodynamic) and Fig. 6D (tissue). Changes in these components showed the presence of a change in the physiological state of the studied area, which can be further studied in detail.

Таким образом, заявленная перфузионная камера, заявленная система с ее использованием и заявленный способ ее работы позволили контролировать температуру перфузионного раствора одновременно с проведением электрофизиологических и оптических исследований активности соматосенсорной коры крысы in vivo. С помощью заявленной перфузионной камеры, заявленной системы с ее использованием и заявленного способа ее работы заявителем впервые показано, что температура оказывает существенное влияние на параметры вызванной кортикальной активности, например, у крыс. Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает условия как для раздельной, так и одновременной электрофизиологической и оптической регистрации активности головного мозга in vivo с возможностью постоянного контроля температуры поверхности головного мозга.Thus, the claimed perfusion chamber, the claimed system with its use and the claimed method of its operation made it possible to control the temperature of the perfusion solution simultaneously with conducting electrophysiological and optical studies of the activity of the rat somatosensory cortex in vivo. With the aid of the claimed perfusion chamber, the claimed system with its use and the claimed method of its operation, the applicant has shown for the first time that temperature has a significant effect on the parameters of evoked cortical activity, for example, in rats. Thus, the claimed technical solution provides conditions for both separate and simultaneous electrophysiological and optical recording of brain activity in vivo with the possibility of constant monitoring of the temperature of the brain surface.

Из изложенного выше можно сделать вывод, что заявителем достигнуты поставленные цели и заявленный технический результат,  а именно разработана перфузионная камера для исследования активности головного мозга in vivo, система с ее использованием и способ работы системы. Заявленное изобретение позволяет использовать принципы перфузионной камеры для исследования активности головного мозга in vivo. From the above, we can conclude that the applicant has achieved the goals and the claimed technical result , namely , a perfusion chamber has been developed for studying the activity of the brain in vivo, a system using it and a method of operating the system. The claimed invention makes it possible to use the principles of a perfusion chamber to study the activity of the brain in vivo.

При этом разработана монолитная конструкция перфузионной камеры, состоящая из несущего корпуса с технологическими каналами, желобами и камерами для обеспечения стационарной регулируемой перфузии, а также предусмотренной возможностью крепления к черепу животного и стереотаксическому аппарату, система с ее использованием и способ работы системы, обеспечивающие:At the same time, a monolithic design of a perfusion chamber has been developed, consisting of a supporting body with technological channels, grooves and chambers to ensure stationary regulated perfusion, as well as the provided possibility of attachment to the animal's skull and stereotaxic apparatus, a system with its use and a method of operation of the system, providing:

– возможность контроля температуры входного и выходного перфузионного раствора за счет специально предусмотренного канала для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора 4 и осуществимости размещения датчика температуры в специально расположенном отверстии для выхода перфузионного раствора 9;- the ability to control the temperature of the inlet and outlet perfusion solution due to a specially provided channel for entering the temperature sensor of the inlet perfusion solution 4 and the feasibility of placing the temperature sensor in a specially located opening for the outlet of the perfusion solution 9;

– использование регулируемой системы прижима перфузионной камеры к открытой поверхности мозга за счет внешних конструкций с возможностью проведения электрофизиологических и оптических исследований мозга, а также отсутствие необходимости предварительного соединения с прижимными устройствами тканей мозга, что позволяет регулировать степень давления на ткани мозга, использовать участки черепа животного с любой кривизной, а также дает возможность локальной смены зоны исследования; - the use of an adjustable system of pressing the perfusion chamber to the open surface of the brain due to external structures with the possibility of conducting electrophysiological and optical studies of the brain, as well as the absence of the need for preliminary connection with the clamping devices of the brain tissue, which makes it possible to regulate the degree of pressure on the brain tissue, to use areas of the animal's skull with any curvature, and also makes it possible to local change the study area;

– наличие конструкционных признаков для нивелирования артефактов перфузии, а именно - предварительной камеры 5, входного спиралевидного желоба 6 и выходного спиралевидного желоба 8;- the presence of structural features for leveling the artifacts of perfusion, namely, the preliminary chamber 5, the input spiral groove 6 and the output spiral groove 8;

– наличие регулируемой системы относительного положения перфузионной камеры в пространстве за счет использования специально предусмотренных монтажных пазов 10 для крепления к стереотаксическому аппарату;- the presence of an adjustable system of the relative position of the perfusion chamber in space due to the use of specially provided mounting slots 10 for attachment to the stereotaxic apparatus;

– наличие возможности у перфузионной камеры обеспечения широкого угла обзора исследуемой зоны, что в свою очередь обеспечивает возможность проведения также и оптических исследований;- the ability of the perfusion camera to provide a wide viewing angle of the investigated area, which in turn provides the possibility of conducting optical studies as well;

– отсутствие составных частей наряду с применением прижима поверхности мозга с держателем, что упростило эксплуатацию.- the absence of component parts, along with the use of a clamping of the brain surface with a holder, which simplified operation.

При этом в приведенных примерах продемонстрировано, что заявленные перфузионная камера, система с ее использованием и способ работы системы:Moreover, in the above examples, it is demonstrated that the declared perfusion chamber, the system using it and the way the system works:

- позволяет исследовать нейрональную активность in vivo при долговременных контролируемых фармакологических условиях. - allows the study of neuronal activity in vivo under long-term controlled pharmacological conditions.

- обеспечивает неограниченный доступ к обширной области головного мозга для электрофизиологических исследований. - provides unlimited access to a vast area of the brain for electrophysiological studies.

- обеспечивает возможность регулировать температуру мозга для исключения проблемы неконтролируемой потери тепла мозгом. - provides the ability to regulate the temperature of the brain to eliminate the problem of uncontrolled loss of heat in the brain.

- обеспечивает возможность оптического исследования мозговой активности с использованием оптического диапазона видимого света и ближнего инфракрасного излучения.- provides the possibility of optical research of brain activity using the optical range of visible light and near infrared radiation.

При этом заявленное техническое решение было показано на примере изготовления по аддитивной технологии с помощью 3D-печати из пластика, обладающего диэлектрическими свойствами.At the same time, the claimed technical solution was shown on the example of manufacturing using additive technology using 3D printing from plastic with dielectric properties.

Заявленное техническое решение позволяет производить как электрофизиологические исследования активности мозга in vivo, так и оптические исследования, и успешно использовано для исследования активности головного мозга in vivo.The claimed technical solution allows for both electrophysiological studies of brain activity in vivo and optical studies, and has been successfully used to study the activity of the brain in vivo.

Заявленное техническое решение при необходимости может быть использовано для крепления головы животного к стереотаксическому аппарату для проведения других исследований in vivo, что не порочит заявленных целей и достигаемого технического результата.The claimed technical solution, if necessary, can be used to attach the animal's head to a stereotaxic apparatus for conducting other studies in vivo, which does not discredit the stated goals and the achieved technical result.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как из исследованного уровня техники заявителем не выявлены технические решения, обладающие заявленной совокупностью существенных признаков.The claimed technical solution complies with the "novelty" criterion for inventions, since the applicant did not identify technical solutions from the investigated state of the art that possess the claimed set of essential features.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на заявленный технический результат.The claimed technical solution meets the criterion of "inventive step" for inventions, since no technical solutions have been identified that have features that coincide with the distinctive features of the claimed invention, and the influence of the distinctive features on the claimed technical result is not known.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемой к изобретениям, так как может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием известных материалов и деталей.The claimed technical solution meets the criterion of "industrial applicability" for inventions, since it can be manufactured on standard equipment using known materials and parts.

Claims (16)

1. Перфузионная камера для исследования активности головного мозга in vivo, представляющая собой монолитную конструкцию, выполненную из пластика, обладающего диэлектрическими свойствами, с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, состоящую из несущего корпуса, содержащего канал для входа перфузионного раствора, канал для ввода опорного электрода, канал для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора, предварительную камеру, входной спиралевидный желоб между предварительной и основной камерами, основную камеру, выходной спиралевидный желоб между основной камерой и отверстием для выхода перфузионного раствора, отверстие для выхода перфузионного раствора, монтажные пазы, место для крепления черепа животного; при этом входные каналы перфузионной камеры выполнены в виде сквозных протоков, выходящих в предварительную камеру, предварительная камера соединяется с основной камерой с помощью входного спиралевидного желоба; выход из предварительной камеры расположен выше дна основной камеры с возможностью гравитационной подачи жидкости, основная камера имеет форму усеченного параболоида вращения, при этом основная камера соединена выходным спиральным желобом с отверстием для выхода перфузионного раствора в нижней части перфузионной камеры с возможностью размещения второго датчика температуры контроля температуры выходного раствора; а по периметру перфузионной камеры расположены три монтажных паза для крепления к стереотаксическому аппарату; место крепления черепа животного расположено снизу основной камеры и выполнено в виде усеченного конуса, адаптированного к размеру и кривизне черепа исследуемого животного. 1. A perfusion chamber for studying the activity of the brain in vivo, which is a monolithic structure made of plastic with dielectric properties, using technology based on a three-dimensional digital model, consisting of a supporting body containing a channel for entering a perfusion solution, a channel for reference electrode input, channel for input of the temperature sensor of the inlet perfusion solution, preliminary chamber, inlet spiral groove between the preliminary and main chambers, main chamber, outlet spiral groove between the main chamber and outlet for perfusion solution, outlet for perfusion solution, mounting grooves, a place for attaching the animal's skull; the inlet channels of the perfusion chamber are made in the form of through ducts opening into the preliminary chamber, the preliminary chamber is connected to the main chamber using an inlet spiral groove; the outlet from the preliminary chamber is located above the bottom of the main chamber with the possibility of gravitational fluid supply, the main chamber has the shape of a truncated paraboloid of revolution, while the main chamber is connected by an outlet spiral chute with an opening for the outlet of the perfusion solution in the lower part of the perfusion chamber with the possibility of placing a second temperature control temperature sensor output solution; and along the perimeter of the perfusion chamber there are three mounting slots for attaching to the stereotaxic apparatus; the place of attachment of the animal's skull is located below the main chamber and is made in the form of a truncated cone, adapted to the size and curvature of the skull of the animal under study. 2. Система исследования активности головного мозга in vivo с использованием перфузионной камеры, состоящая из перфузионной камеры и прижима мозговой поверхности,2. A system for studying the activity of the brain in vivo using a perfusion chamber, consisting of a perfusion chamber and a pressure of the cerebral surface, при этом перфузионная камера выполнена в виде монолитной конструкции из пластика, обладающего диэлектрическими свойствами, с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, состоящую из несущего корпуса, содержащего канал для входа перфузионного раствора, канал для ввода опорного электрода, канал для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора, предварительную камеру, входной спиралевидный желоб между предварительной и основной камерами, основную камеру, выходной спиралевидный желоб между основной камерой и отверстием для выхода перфузионного раствора, отверстие для выхода перфузионного раствора, монтажные пазы, место для крепления черепа животного; при этом входные каналы перфузионной камеры выполнены в виде сквозных протоков, выходящих в предварительную камеру, предварительная камера соединяется с основной камерой с помощью входного спиралевидного желоба; выход из предварительной камеры расположен выше дна основной камеры с возможностью гравитационной подачи жидкости, основная камера имеет форму усеченного параболоида вращения, при этом основная камера соединена выходным спиральным желобом с отверстием для выхода перфузионного раствора в нижней части перфузионной камеры с возможностью размещения второго датчика температуры контроля температуры выходного раствора; а по периметру перфузионной камеры расположены три монтажных паза для крепления к стереотаксическому аппарату; место крепления черепа животного расположено снизу основной камеры и выполнено в виде усеченного конуса, адаптированного к размеру и кривизне черепа исследуемого животного; in this case, the perfusion chamber is made in the form of a monolithic structure made of plastic with dielectric properties, using a technology based on a three-dimensional digital model, consisting of a carrier body containing a channel for entering a perfusion solution, a channel for introducing a reference electrode, a channel for introducing a temperature sensor inlet perfusion solution, preliminary chamber, inlet spiral groove between the preliminary and main chambers, main chamber, outlet spiral groove between the main chamber and the outlet for perfusion solution, outlet for perfusion solution, mounting grooves, place for fastening the animal's skull; the inlet channels of the perfusion chamber are made in the form of through ducts opening into the preliminary chamber, the preliminary chamber is connected to the main chamber using an inlet spiral groove; the outlet from the preliminary chamber is located above the bottom of the main chamber with the possibility of gravitational fluid supply, the main chamber has the shape of a truncated paraboloid of revolution, while the main chamber is connected by an outlet spiral chute with an opening for the outlet of the perfusion solution in the lower part of the perfusion chamber with the possibility of accommodating a second temperature control temperature sensor output solution; and along the perimeter of the perfusion chamber there are three mounting slots for attaching to the stereotaxic apparatus; the place of attachment of the animal's skull is located at the bottom of the main chamber and is made in the form of a truncated cone, adapted to the size and curvature of the skull of the animal under study; при этом прижим мозговой поверхности выполнен из пластика с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, и представляет собой пластиковый диск с гладкой поверхностью и перфорированный набором периодических круглых отверстий, оснащенный техническим бортом по периметру диска с возможностью усиления конструкции, при этом усиленный пластиковый диск соединен с крепежным элементом с помощью двух ручек, а крепежный элемент вставлен в держатель прижима, при этом прижим мозговой поверхности выполнен с возможностью замены в случае его поломки с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, при этом держатель прижима установлен в микроманипуляторе с возможностью регулировки как положения, так и степени давления на ткани мозга; прижим мозговой поверхности размещен непосредственно на поверхности мозга в основной камере перфузионной камеры после крепления к животному и удаления участка черепа и твердой мозговой оболочки.at the same time, the pressure of the cerebral surface is made of plastic using technology based on a three-dimensional digital model, and is a plastic disc with a smooth surface and perforated with a set of periodic circular holes, equipped with a technical board along the perimeter of the disc with the possibility of reinforcing the structure, while a reinforced plastic disc is connected to the fastening element using two handles, and the fastening element is inserted into the clamp holder, while the cerebral surface clamp is made replaceable in case of breakage using technology based on a three-dimensional digital model, while the clamp holder is installed in the micromanipulator with the ability adjusting both the position and the degree of pressure on the brain tissue; the clamp of the cerebral surface is placed directly on the surface of the brain in the main chamber of the perfusion chamber after attachment to the animal and removal of a portion of the skull and dura mater. 3. Система исследования активности головного мозга in vivo с использованием перфузионной камеры, состоящая из перфузионной камеры, прижима мозговой поверхности, системы крепления к стереотаксическому аппарату и проточной перфузионной системы,3. A system for studying the activity of the brain in vivo using a perfusion chamber, consisting of a perfusion chamber, pressing the cerebral surface, an attachment system to a stereotaxic apparatus and a flow-through perfusion system, при этом перфузионная камера представляет собой монолитную конструкцию, выполненную из пластика, обладающего диэлектрическими свойствами, с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, состоящую из несущего корпуса, содержащего канал для входа перфузионного раствора, канал для ввода опорного электрода, канал для ввода датчика температуры входного перфузионного раствора, предварительную камеру, входной спиралевидный желоб между предварительной и основной камерами, основную камеру, выходной спиралевидный желоб между основной камерой и отверстием для выхода перфузионного раствора, отверстие для выхода перфузионного раствора, монтажные пазы, место для крепления черепа животного; при этом входные каналы перфузионной камеры выполнены в виде сквозных протоков, выходящих в предварительную камеру, предварительная камера соединяется с основной камерой с помощью входного спиралевидного желоба; выход из предварительной камеры расположен выше дна основной камеры с возможностью гравитационной подачи жидкости, основная камера имеет форму усеченного параболоида вращения, при этом основная камера соединена выходным спиральным желобом с отверстием для выхода перфузионного раствора в нижней части перфузионной камеры с возможностью размещения второго датчика температуры контроля температуры выходного раствора; а по периметру перфузионной камеры расположены три монтажных паза для крепления к стереотаксическому аппарату; место крепления черепа животного расположено снизу основной камеры и выполнено в виде усеченного конуса, адаптированного к размеру и кривизне черепа исследуемого животного;in this case, the perfusion chamber is a monolithic structure made of plastic with dielectric properties, using a technology based on a three-dimensional digital model, consisting of a carrier body containing a channel for entering a perfusion solution, a channel for introducing a reference electrode, a channel for introducing a sensor the temperature of the inlet perfusion solution, the preliminary chamber, the inlet spiral groove between the preliminary and main chambers, the main chamber, the outlet spiral groove between the main chamber and the outlet for the perfusion solution, the outlet for the perfusion solution, mounting grooves, a place for attaching the animal's skull; the inlet channels of the perfusion chamber are made in the form of through ducts opening into the preliminary chamber, the preliminary chamber is connected to the main chamber using an inlet spiral groove; the outlet from the preliminary chamber is located above the bottom of the main chamber with the possibility of gravitational fluid supply, the main chamber has the shape of a truncated paraboloid of revolution, while the main chamber is connected by an outlet spiral chute with an opening for the outlet of the perfusion solution in the lower part of the perfusion chamber with the possibility of placing a second temperature control temperature sensor output solution; and along the perimeter of the perfusion chamber there are three mounting slots for attaching to the stereotaxic apparatus; the place of attachment of the animal's skull is located at the bottom of the main chamber and is made in the form of a truncated cone, adapted to the size and curvature of the skull of the animal under study; при этом прижим мозговой поверхности выполнен из пластика с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, и представляет собой пластиковый диск с гладкой поверхностью и перфорированный набором периодических круглых отверстий, оснащенный техническим бортом по периметру диска с возможностью усиления конструкции, при этом усиленный пластиковый диск соединен с крепежным элементом с помощью двух ручек, а крепежный элемент вставлен в держатель прижима, при этом прижим мозговой поверхности выполнен с возможностью замены в случае его поломки с применением технологии, использующей в основе трехмерную цифровую модель, при этом держатель прижима установлен в микроманипуляторе с возможностью регулировки как положения, так и степени давления на ткани мозга; прижим мозговой поверхности размещен непосредственно на поверхности мозга в основной камере перфузионной камеры после крепления к животному и удаления участка черепа и твердой мозговой оболочки;at the same time, the pressure of the cerebral surface is made of plastic using technology based on a three-dimensional digital model, and is a plastic disc with a smooth surface and perforated with a set of periodic circular holes, equipped with a technical board along the perimeter of the disc with the possibility of reinforcing the structure, while a reinforced plastic disc is connected to the fastening element using two handles, and the fastening element is inserted into the clamp holder, while the cerebral surface clamp is made replaceable in case of breakage using technology based on a three-dimensional digital model, while the clamp holder is installed in the micromanipulator with the ability adjusting both the position and the degree of pressure on the brain tissue; the clamp of the cerebral surface is placed directly on the surface of the brain in the main chamber of the perfusion chamber after attachment to the animal and removal of a portion of the skull and dura mater; при этом система крепления к стереотаксическому аппарату представляет собой опорные колонны, на которые опирается перфузионная камера в местах монтажных пазов, при этом сквозь монтажные пазы перфузионной камеры и опорные колонны проходят болты, закрепляемые в стереотаксическом аппарате, а заявленная перфузионная камера крепится к животному в предусмотренном месте крепления к черепу животного;in this case, the system of attachment to the stereotaxic apparatus is represented by supporting columns on which the perfusion chamber rests in the places of the mounting slots, while bolts fixed in the stereotaxic apparatus pass through the mounting slots of the perfusion chamber and the supporting columns, and the declared perfusion chamber is attached to the animal in the designated place attachments to the skull of an animal; при этом проточная перфузионная система представляет собой последовательно расположенные элементы перфузионной системы, где каждый следующий элемент находится ниже предыдущего для обеспечения гравитационной подачи жидкости, включая буферный резервуар, соединительную трубку, капельницу-регулятор, соединительную трубку, нагревательный линейный проточный элемент, перфузионную камеру, гибкое соединение, выполненное из двух штуцеров, соединенных гибкой трубкой, регулятор уровня перфузионного раствора, канал вакуумного отсоса, подсоединенный к системе вакуумного отсоса; при этом буферный резервуар соединен через соединительную трубку с капельницей-регулятором с возможностью регулирования скорости потока перфузионного раствора, а также с возможностью гальванической развязки перфузионного раствора в перфузионной камере и буферном резервуаре, при этом капельница-регулятор в свою очередь соединена посредством трубки с нагревательным линейным проточным элементом с возможностью установления требуемой температуры перфузионного раствора, при этом выход нагревательного линейного проточного элемента соединен посредством трубки с каналом для входа перфузионного раствора перфузионной камеры посредством трубки, при этом отверстие для выхода перфузионного раствора перфузионной камеры присоединено посредством гибкого соединения, выполненного из двух штуцеров, соединенных гибкой трубкой, и связано с регулятором уровня перфузионного раствора с возможностью его возвратно-поступательного вертикального перемещения и возможностью осуществления таким образом регулирования уровня перфузионного раствора в основной камере за счет эффекта сообщающихся сосудов, с возможностью удаления излишков перфузионного раствора в регуляторе уровня перфузионного раствора через канал вакуумного отсоса, подсоединенного к системе вакуумного отсоса.in this case, the flow-through perfusion system is a series of elements of the perfusion system, where each next element is lower than the previous one to ensure gravitational fluid supply, including a buffer tank, a connecting tube, a dropper-regulator, a connecting tube, a heating linear flow element, a perfusion chamber, a flexible connection made of two fittings connected by a flexible tube, a regulator of the perfusion solution level, a vacuum suction channel connected to a vacuum suction system; in this case, the buffer tank is connected through a connecting tube with a dropper-regulator with the ability to regulate the flow rate of the perfusion solution, as well as with the possibility of galvanic isolation of the perfusion solution in the perfusion chamber and the buffer tank, while the dropper-regulator, in turn, is connected through a tube with a heating linear flow element with the ability to set the required temperature of the perfusion solution, while the outlet of the heating linear flow element is connected through a tube to the channel for the inlet of the perfusion solution of the perfusion chamber by means of a tube, while the opening for the outlet of the perfusion solution of the perfusion chamber is connected by means of a flexible connection made of two fittings connected flexible tube, and is connected with the regulator of the level of the perfusion solution with the possibility of its reciprocating vertical movement and the possibility of thereby regulating the level of the perfusion solution in the main chamber due to the effect of communicating vessels, with the possibility of removing excess perfusion solution in the perfusion solution level regulator through the vacuum suction channel connected to the vacuum suction system. 4. Способ исследования активности головного мозга in vivo с помощью системы по п. 3, заключающийся в том, что 4. A method for studying the activity of the brain in vivo using the system according to claim 3, which consists in the fact that проводят предварительную подготовительную операцию по удалению скальпа и покровных тканей над согреваемым животным под анестезией, далее череп животного крепят к перфузионной камере в предусмотренном месте крепления с помощью сначала цианакрилатного клея, затем стоматологического цемента, далее выполняют крепление перфузионной камеры в стереотаксическом аппарате с использованием монтажных пазов, в которые далее вставляют болты, проходящие сквозь опорные колонны, на которые в свою очередь опирается заявленная перфузионная камера; a preliminary preparatory operation is carried out to remove the scalp and integumentary tissues over the warmed animal under anesthesia, then the animal's skull is attached to the perfusion chamber at the intended attachment point using first cyanoacrylate glue, then dental cement, then the perfusion chamber is attached in a stereotaxic apparatus using mounting grooves, into which bolts are then inserted, passing through the support columns, on which, in turn, the declared perfusion chamber rests; далее перфузионную камеру подключают к проточной перфузионной системе, для чего выход нагревательного линейного проточного элемента соединяют с каналом для входа перфузионного раствора перфузионной камеры посредством трубки, далее отверстие для выхода перфузионного раствора перфузионной камеры присоединяют посредством гибкого соединения, выполненного из двух штуцеров, соединенных гибкой трубкой, к регулятору уровня перфузионного раствора, который совершает возвратно-поступательное вертикальное перемещение и осуществляет таким образом регулирование уровня перфузионного раствора в основной камере за счет эффекта сообщающихся сосудов, при этом излишки перфузионного раствора в регуляторе уровня перфузионного раствора удаляют через канал вакуумного отсоса, подсоединенного к системе вакуумного отсоса;then the perfusion chamber is connected to the flow-through perfusion system, for which the outlet of the heating linear flow-through element is connected to the channel for the inlet of the perfusion solution of the perfusion chamber by means of a tube, then the opening for the outlet of the perfusion solution of the perfusion chamber is connected by means of a flexible connection made of two fittings connected by a flexible tube, to the perfusion solution level regulator, which makes a reciprocating vertical movement and thus regulates the perfusion solution level in the main chamber due to the effect of communicating vessels, while the excess perfusion solution in the perfusion solution level regulator is removed through a vacuum suction channel connected to a vacuum system suction; далее размещают датчики температуры через канал для ввода входного перфузионного раствора в предварительной камере и отверстия для выхода перфузионного раствора для контроля фактической температуры входного и выходного раствора;then, temperature sensors are placed through the channel for the input of the input perfusion solution in the preliminary chamber and the holes for the output of the perfusion solution to control the actual temperature of the input and output solution; далее удаляют участок черепа и твердой мозговой оболочки, после чего размещают прижим поверхности мозга непосредственно на поверхности мозга в основной камере перфузионной камеры; then a section of the skull and dura mater is removed, after which the pressure of the brain surface is placed directly on the brain surface in the main chamber of the perfusion chamber; далее проводят электрофизиологические исследования активности мозга с использованием опорного электрода в виде серебряной хлорированной проволоки, помещенной в канал для ввода опорного электрода и регистрирующих электродов, расположенных в мозге через отверстия перфорированного усиленного пластикового диска;then, electrophysiological studies of brain activity are carried out using a reference electrode in the form of a silver chlorinated wire placed in the channel for the input of the reference electrode and recording electrodes located in the brain through the holes of the perforated reinforced plastic disc; далее проводят оптические исследования активности мозга с помощью регистрации системами видеонаблюдения отраженного от тканей мозга электромагнитного излучения видимого и инфракрасного диапазонов в областях отверстий перфорированного усиленного пластикового диска.then, optical studies of brain activity are carried out using video surveillance systems of electromagnetic radiation of the visible and infrared ranges reflected from the brain tissue in the areas of the holes of the perforated reinforced plastic disk.
RU2020140611A 2020-12-09 2020-12-09 Perfusion chamber, system and method for studying the brain activity in vivo RU2759892C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140611A RU2759892C1 (en) 2020-12-09 2020-12-09 Perfusion chamber, system and method for studying the brain activity in vivo

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140611A RU2759892C1 (en) 2020-12-09 2020-12-09 Perfusion chamber, system and method for studying the brain activity in vivo

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2759892C1 true RU2759892C1 (en) 2021-11-18

Family

ID=78607518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020140611A RU2759892C1 (en) 2020-12-09 2020-12-09 Perfusion chamber, system and method for studying the brain activity in vivo

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2759892C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2818643C1 (en) * 2023-12-18 2024-05-03 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Device for maintaining body temperature of an animal with the possibility of fixing the head and a method for use thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1602538A1 (en) * 1988-09-27 1990-10-30 Институт Высшей Нервной Деятельности И Нейрофизиологии Ан Ссср Chamber for incubation of brain section
RU2175348C1 (en) * 2000-06-09 2001-10-27 Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН Chamber for making electrophysiologic research of receptive epithelia
US20080242588A1 (en) * 2006-11-21 2008-10-02 Legacy Emanuel Hospital & Health Center System for seizure suppression
RU81199U1 (en) * 2008-09-26 2009-03-10 Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской Академии Наук (ИФРАН) PERFUSION CAMERA FOR SURGEON DRUG
KR20160058900A (en) * 2013-09-20 2016-05-25 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 Methods for phenotyping of intact whole tissues
JP2019507352A (en) * 2015-12-02 2019-03-14 クリアライト ダイアグノスティックス リミテッド ライアビリティ カンパニー Methods for the preparation and analysis of tumor tissue samples for cancer detection and monitoring

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1602538A1 (en) * 1988-09-27 1990-10-30 Институт Высшей Нервной Деятельности И Нейрофизиологии Ан Ссср Chamber for incubation of brain section
RU2175348C1 (en) * 2000-06-09 2001-10-27 Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН Chamber for making electrophysiologic research of receptive epithelia
US20080242588A1 (en) * 2006-11-21 2008-10-02 Legacy Emanuel Hospital & Health Center System for seizure suppression
RU81199U1 (en) * 2008-09-26 2009-03-10 Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской Академии Наук (ИФРАН) PERFUSION CAMERA FOR SURGEON DRUG
KR20160058900A (en) * 2013-09-20 2016-05-25 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 Methods for phenotyping of intact whole tissues
JP2019507352A (en) * 2015-12-02 2019-03-14 クリアライト ダイアグノスティックス リミテッド ライアビリティ カンパニー Methods for the preparation and analysis of tumor tissue samples for cancer detection and monitoring

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2818643C1 (en) * 2023-12-18 2024-05-03 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Device for maintaining body temperature of an animal with the possibility of fixing the head and a method for use thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Deffieux et al. Functional ultrasound neuroimaging: a review of the preclinical and clinical state of the art
Heo et al. A soft, transparent, freely accessible cranial window for chronic imaging and electrophysiology
Slovin et al. Long-term voltage-sensitive dye imaging reveals cortical dynamics in behaving monkeys
Minagawa‐Kawai et al. Optical imaging of infants' neurocognitive development: recent advances and perspectives
Patel et al. Simultaneous electrophysiology and fiber photometry in freely behaving mice
CN102380170B (en) Implanted photoelectrode collecting, regulating and controlling device
JP6585836B2 (en) Energy irradiation device
US10639397B2 (en) Partial skull replacements capable of monitoring in real time and delivering substances into brain tissue, and uses thereof
Song et al. Cortical intrinsic circuits can support activity propagation through an isofrequency strip of the guinea pig primary auditory cortex
Hofmann et al. Differential activation of frontal and parietal regions during visual word recognition: an optical topography study
US20110021885A1 (en) Subdural electro-optical sensor
JP2018517513A (en) Detection apparatus and related imaging method
Gallagher et al. The contribution of functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) to the presurgical assessment of language function in children
Olefir et al. Spatial and spectral mapping and decomposition of neural dynamics and organization of the mouse brain with multispectral optoacoustic tomography
Gratton et al. Optical Imaging of Brain Function.
JP4724883B2 (en) In vivo tissue identification device
RU2759892C1 (en) Perfusion chamber, system and method for studying the brain activity in vivo
Nakamura et al. Non-invasive electroencephalographical (EEG) recording system in awake monkeys
Zheng et al. Multifunctional Fiber‐Based Optoacoustic Emitter as a Bidirectional Brain Interface
Yeon et al. Cranial and spinal window preparation for in vivo optical neuroimaging in rodents and related experimental techniques
Ramandi et al. Chronic multiscale resolution of mouse brain networks using combined mesoscale cortical imaging and subcortical fiber photometry
US20200225457A1 (en) A miniature microscope for multi-contrast optical imaging in animals
Fabiani et al. Electrophysiological and optical measures of cognitive aging
Thunemann et al. A flexible head fixation system for optical imaging and electrophysiology in awake mice
Bensch et al. Automation of a test bench for accessing the bendability of electrospun vascular grafts