Overview
ניתוח סטריאוטקסי (או סטריאוטקטי) הוא שיטה המשמשת לתפעל את המוח של בעלי חיים חיים. טכניקה זו מאפשרת לחוקרים למקד במדויק מבנים עמוקים בתוך המוח באמצעות אטלס סטריאוטקסי, המספק את הקואורדינטות 3D של כל אזור ביחס ציוני דרך אנטומיים על הגולגולת. לאחר חשיפת הגולגולת, בעלי חיים מרדים מותקנים על מכשיר מיוחד המכונה מסגרת סטריאוטקסית, המאפשר מיקום מדויק של כלים ניסיוניים בקואורדינטות המוגדרות. ניתוח סטריאוטקסי הוא גישה רב-תכליתית שניתן להשתמש בה כדי ליצור נגעים, לתפעל ביטוי גנים או להעביר סוכנים ניסיוניים למוח.
מאמר וידאו זה מספק סקירה כללית של העקרונות שמאחורי ניתוח סטריאוטקסי, כולל הוראות לשימוש באטלס סטריאוטקסי ובמסגרת הסטריאוטקסית, והקדמה לקריאת סולם ורנייה למדידה של תנועות בדיקה. הדיון שלאחר מכן מתאר את השלבים הנדרשים לביצוע ההליך הכירורגי. לבסוף, מוצג מגוון רחב של יישומים טכניים, כגון החדרת בדיקות חשמליות למדידת פעילות המוח ומניפולציה גנטית של רקמת המוח.
Procedure
ניתוח סטריאוטקסי הוא טכניקה רבת עוצמה המשמשת לתפעל את המוח בבעלי חיים. מיקוד אזורים עמוק בתוך המוח שלם מהווה בעיה ייחודית בכך שבדרך כלל היעד הכירורגי לא יכול להיות ממוקם חזותית. ניתוח סטריאוטקסי או סטריאוטקטי הומצא כדי למקד אזורים נפרדים במוח על ידי הכרת היחסים המרחביים שלהם לציוני דרך גלויים. באמצעות מערכת קואורדינטות תלת מימדית, ניתן להפנות כלים למקומות ספציפיים על מנת למדוד את פעילות המוח, ליצור נגע או לבצע מניפולציות גנטיות. וידאו זה יכסה את עקרונות הניתוח הסטריאוטקסי, להדגים צעדים חיוניים של ההליך, ולדון ביישומים שונים של הטכניקה.
לפני שנדון בפרטים הפרוצדורליים, בואו נסקור את העקרונות והכלים הבסיסיים של הטכניקה. בתור התחלה, סטריאוטקסיה תלויה באיתור האזור הממוקד של המוח על ציר תלת מימדי. לשם כך, נעשה שימוש באטלס סטריאוטקטי. מסמך זה הוא שחזור תלת-ממדי של המוח המתקבל מחלקים סדרתיים של מוחות מוכתמים.
במסגרת התייחסות זו, יחסים מרחביים באים לידי ביטוי באמצעות קבוצה של 3 צירים: הקדמי-אחורי, צדדי-מלוונטי וגחון אחורי. כדי לקבוע את המיקום של אזור עניין, מצא את אזור המוח המתאים באטלס והשתמש ברשת כדי לחשב את הקואורדינטות mediolateral ו- dorsoventral המתאימות. הקואורדינטות anteroposterior מתקבל בתחתית או בחלק העליון של הדף. קואורדינטת זו נמדדת מציוני דרך על הגולגולת שנוצרו על ידי צמתים של לוחות עצם, אשר ידועים בשם תפרים. ציון הדרך הבולט ביותר, ברגמה, מוגדר כנקודת ההצטלבות של התפר הקשתי עם התפר קורונל. הנקודה המכונה למבדה היא אחורית יותר; שם התפירה הקשת מצטלבת את התפירה של lambdoid.
עבור פילוח מדויק למיקום המחושב במהלך הניתוח, נעשה שימוש בהתקן המכונה המסגרת הסטריאוטקסית . המסגרת מורכבת מהמסגרת הראשית, המיקרו-מניפולטור ומחזיק הגשוש, המחובר אל מהדק ההרכבה. חותם וסורגי אוזניים יוצרים קשר עם החיה על מנת להחזיק את הראש במצב קבוע. המיקרו-מניפולטור משמש לתנועה מדויקת של בדיקות כירורגיות לקואורדינטות קבועות מראש בתוך המוח, ומצויד בקשקשי ורנייה מחליקים למדידות מרחק מדויקות בכל שלושת הממדים.
כדי לקרוא קנה מידה של ורנייה, תחילה זהה את המיקום של קו 0 ביחס לסימוני השנתות בצד ימין של קנה המידה. צד זה של הסקאלה מסומן במרווחים של 10 מילימטר, כך ש- 1 הוא 10 ו- 2 הוא 20. המיקום של סימן 0 כאן מראה כי הקריאה היא בין 10 ל 11 מ"מ. כדי לקבוע את המספר הראשון מימין לנקודה העשרונית, מצא את הקו בקנה המידה השמאלי המיישר בצורה הטובה ביותר עם סימן בצד ימין. השתמש בסולם השמאלי כדי לזהות את הערך של סימן זה, אשר במקרה זה הוא 9, מה שהופך את הקריאה הסופית 10.9 מ"מ.
עכשיו אתה מכיר את העקרונות הבסיסיים של סטריאוטקסיה, אז בואו נסקור כיצד מתבצע ההליך הכירורגי. לפני הניתוח, הקרקפת של חיה מרדים מגולחת ומחוטאת. כדי להחזיק את החיה במקומה על המסגרת הסטריאוטקסית, מוטות האוזניים ממוקמים בעדינות באוזניים, והשיניים הקדמיות ממוקמות בסורגים החותכים. משחת העין מוחלת כדי למנוע ייבוש קרנית במהלך הניתוח.
כדי לחשוף את הגולגולת, לעשות חתוך קטן עם אזמל. להפריד את רקמת השריר בעדינות ולנקות את פני השטח של הגולגולת. לאחר מכן, השתמש micromanipulator כדי להוריד בדיקה ברגמה ולשים לב הקואורדינטות dorsoventral שלה. ואז להעלות את הבדיקה ולחזור על הליך זה במבדה. אם מדידת למבדה היא פחות מ 0.1 מ"מ מן הקואורדינטות דורסוונטרלי ב bregma, הגולגולת נחשבת רמה ואתה מוכן להמשיך. אם לא, הרימו או הורידו את סרגל החותכים וחזרו על המדידות.
עכשיו כשהמוח מאוזן, חזרו לברגמה ותקליטו את הקואורדינטות הבינוניות-לרוחב והאנטרו-אחוריות. בהתבסס על קואורדינטות היעד מהאטלס במוח, לחשב את התנועות הנדרשות כדי להגיע לאתר זה ולהעביר את הגשוש למיקום היעד. סמן עמדה זו על הגולגולת והשתמש במקדחה כדי ליצור בזהירות חור בעצם.
ממש מתחת לגולגולת תמצאו את הדורה, קרום עמיד ועבה שניתן לחלק בעדינות עם קצה מחט קטנה.
לאחר מכן, זרוע המיקרו-מניפולטור ממוקמת בעמדה כדי להוריד את הגשושית לקואורדינטות דורסוונטרליות ממוקדות, ובשלב זה ניתן לבצע את המניפולציה הרצויה.
עכשיו שאתם מבינים את הצעדים הבסיסיים של ההליך, בואו נסתכל על כמה מהדרכים הרבות שבהן מדעני מוח משתמשים בניתוח סטריאוטקסי כדי לענות על שאלות במעבדה.
בתור התחלה, סטריאוטקסיה שימושית מאוד להעברת סוכנים ניסיוניים לאזורי מוח מדויקים. סוכנים אלה עשויים לכלול צבעי מעקב המשמשים להדמיה של הקרנות עצביות וקישוריות, תרכובות כימיות או ריאגנטים למניפולציה גנטית של נוירונים. לדוגמה, הזרקת וירוסים מהונדסים גנטית תגרום להעברת גן עניין לתאים נגועים. כאן, וירוס הוזרק לתוך ההיפוקמפוס, וכתוצאה מכך ביטוי GFP באוכלוסייה קטנה של נוירונים.
מצד שני, משלוח ויראלי של RNA מפריע קטן יכול למנוע את הביטוי של חלבונים הרצויים. בדוגמה זו, הביטוי של החלבון SOD1 דוכא באזורי מוח שונים בעקבות הזרקה סטריאוטקסית לחדר לרוחב.
לחלופין, ניתוח סטריאוטקסי יכול לשמש כדי למקם אלקטרודות במוח להקלטת האותות החשמליים המלווים פעילות עצבית. לאחר שבעל החיים מתאושש מההליך הכירורגי, האלקטרודות יכולות להיות מחוברות למערכות הקלטה אלקטרופיזיולוגיות כדי לצפות בירי עצבי בזמן שהעכבר מתנהג בחופשיות.
בנוסף למדידת הפעילות העצבית, ניתוח סטריאוטקסי הוא אינסטרומנטלי למיקרודיאליזה. טכניקה זו מאפשרת ניטור רציף של סמים, נוירוטרנסמיטר או ריכוזי מטבוליט ברקמת המוח של בעלי חיים ערים. כדי לעשות זאת, בדיקה קטנה ומלאת נוזלים עם קרום חצי-אמין בקצה שלה מושתלת באזור מוח מסוים. מסיסים קטנים כולל נוירוטרנסמיטורים, הורמונים, ותרופות מפוזרים לתוך הבדיקה, שם הם יכולים להיות נאספים לניתוח. בניסוי זה, ריכוז הגלוקוז בהיפוקמפוס נמדד כקריאה לפעילות עצבית מקומית בעוד חולדות השלימו משימה הדורשת שימוש בזיכרון עבודה מרחבי.
הרגע צפית בסרטון של ג'וב על ניתוח סטריאוטקסי. בסרטון זה, כיסינו את העקרונות והשיטות של ההליך, כמו גם את היישומים הרבים שלו במעבדות מדעי המוח.
תודה שצפיתם!
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
לא הוכרזו ניגודי אינטרסים.
