في وقت واحد تسجيل الكهربية والصغرى، والحقن وكلاء المثبطة في الدماغ القوارض
يوليو 7, 2015
هنا ، نصنع ماصة زجاجية ذات وظائف مزدوجة: تثبيط هياكل الدماغ العميقة عن طريق الحقن المجهري للأدوية والمراقبة في الوقت الفعلي لآثارها من خلال التسجيلات الفيزيولوجية الكهربية المتزامنة.
الهدف العام من هذا الإجراء هو بناء طريق حقن ميسور التكلفة للحقن الجزئي للناقلات العصبية في القولون العلوي للفئران أثناء مراقبة النشاط العصبي متعدد الوحدات. يتم تحقيق ذلك عن طريق إنشاء ماصة زجاجية أولا باستخدام شعرية زجاجية ومجتذب ماصة صغيرة عمودي. الخطوة الثانية هي إدخال سلك فضي في الشعيرات الدموية مع جزء من السلك بارز من الطرف غير المدبب.
يتم استخدام الغراء التالي لإنشاء ختم محكم بين الماصة الزجاجية وإبرة تحت الجلد. تتمثل الخطوات النهائية في ملء الماصة بمحلول GABA بلون أزرق سماوي في شيكاغو متصل بحقنة صغيرة مملوءة بالزيت المعدني ومثبتة في حاقن صغير. في النهاية ، يمكن استخدام هذا البناء للحقن بأجزاء يمكن الوصول إليها وبأسعار معقولة لتعطيل هياكل الدماغ العميقة أثناء تسجيل النشاط العصبي للمنطقة المعطلة قبل وأثناء وبعد حقن الدواء.
هناك بعض المزايا لهذه التقنية مقارنة بالطرق الأخرى الموجودة مثل نبضات الضغط القائمة على الغاز وأنظمة الحقن الضوئي. واحد هو أنها طريقة فعالة من حيث التكلفة تسمح بالتحكم القائم على الوظيفة على توصيل المخدرات, مما يحد من تلف الأنسجة الناجم عن الإفراط في الحقن. ميزة أخرى يقدمها هذا النظام هي قدرة التسجيل المدمجة ، والتي تسمح بالتحكم الفعال في المكون الزمني لتعطيل التنشيط العصبي.
لتحضير ماصات حقن التسجيل، اسحب أولا شعيرات دموية بقطر خارجي يبلغ قطره ملليمترا واحدا لنموذج رأسي للشرطي. سبعة 20 أو وحدة مماثلة. اضبط السخان على 18 والملف اللولبي على واحد بعد ذلك ، مرتديا القفازات يدويا كسر الطرف لعمل فتحة والتحقق تحت المجهر من أن القطر الداخلي يتراوح بين 30 و 40 ميكرومتر.
قم بقياس ذلك باستخدام مسطرة محددات المنظر. سينتج مقاومة منخفضة نسبيا من 0.3 إلى 0.6 ميجا أوم. ثم من الطرف غير المدبب ، أدخل سلكا فضيا في الماصة بطول حوالي سبعة سنتيمترات ، واترك سنتيمترا إلى سنتيمترين معلقا من الماصة.
ثني هذا السلك الزائد بشكل متعامد إلى الشعيرات الدموية. بعد ذلك ، خذ إبرة تحت الجلد بقياس 30 وقم بتطبيق مادة لاصقة بلاستيكية مرنة على العمود. ثم أدخل الإبرة ببطء في الماصة.
قدر الإمكان. أضف المزيد من المادة اللاصقة لإنشاء مانع تسرب عند التقاطع بين الماصة والإبرة. مع رفع طرف الماصة لأعلى، اترك المجموعة تجف لمدة 12 ساعة تقريبا.
بعد التخدير ووضع الفئران في إطار تجسيمي ، ضع مرهم العيون واحلق رأسه نظيفا. بعد تطبيق مخدر موضعي وتأكيد مستوى التخدير الجراحي ، استمر في شق فروة الرأس على طول الوسيط باستخدام شفرة مشرط رقم 10. سيؤدي ذلك إلى كشف الغرز الإكليلية والسهمية.
ثم باستخدام ملعقة جراحية ، حدد المراجع التشريحية Lambda و bgma. اضبط موضع الرأس بحيث تكون هذه المعالم مستوية في نفس المستوى الأفقي. ثم صفر ، مؤشر صلب دقيق مثل أنبوب زجاجي على bgma.
بعد ذلك ، اضبط موضع الأنبوب على موقع الاهتمام باستخدام إحداثيات من bgma. استخدم الشاربي لرسم مربع حول المنطقة المستهدفة لحج القحف. الآن مع المثقاب الجراحي المعقم ، قم بإزالة العظم ببطء على طول العلامات.
ابدأ باستخدام أقل قدر ممكن من الضغط واستمر في تحريك المثقاب لتجنب تلف الأنسجة الناجم عن الرأس بسبب الاحتكاك عندما يصبح العظم رقيقا ، قم بإزالة القسم المربع بعناية باستخدام الملقط. درة MA لا تحتاج إلى إزالتها لأن الحقن سوف تخترقها للمضي قدما. حافظ على القشرة المكشوفة مروية بالسائل النخاعي الدماغي.
تحضير الحقن عن طريق التعبئة الأولى من خمسة إلى 10 ميكرولتر حقنة بالزيت المعدني. بعد ذلك ، قم بإعداد الدواء المعني بصبغة في محلول ملحي فسيولوجي. هنا يتم خلط 0.5٪ شيكاغو الأزرق السماوي مع 300 ميكرومولار جابا.
الآن املأ ماصة الحقن عن طريق تحميل حقنة سعة مليلتر واحد بمحلول معد ، ثم استخدام المحقنة لتحميل الماصة. عند إزالة المحقنة ، حافظ على الضغط الخفيف على المكبس ، حتى لا يزيل الفراغ المحلول من طريق الحقن. تحقق من تسرب السوائل عند نقاط التسرب المحتملة.
امسح أي سوائل زائدة وأعد التحقق من عدم وجود تسرب. الآن ، قم بتوصيل حقنة micros بالزيت المعدني بطريق الحقن. ثم امسح أي محلول زائد.
مع الشاش. تحقق من طرف الحقن. يجب أن يكون من الممكن تدفق قطرات صغيرة من المحلول من خلاله ، وإلا يتم حظره أو الآن تركيب الحاقن بإحكام على نظام مضخة صغيرة.
ثم حرك موضع طريق الحقن إلى الإحداثيات المستهدفة وقم بخفض القطب الكهربائي إلى الكولوس العلوي ، والذي يمكن تحديده من خلال تسجيل الإمكانات المرئية المستحثة. أثناء خفض القطب ، قم بتطبيق ضغط إيجابي صغير عن طريق تطبيق معدل منخفض من الحقن لتجنب الانسداد. مقاطعة الحقن عند الوصول إلى الهيكل.
بعد إدخال الحقن ، قم بتغطية القشرة المكشوفة بأجار دافئ لمنع الجفاف. بعد التثبيت النهائي للقطب ، انتظر 30 دقيقة للسماح بتثبيت الأنسجة المحيطة بالقطب. ثم حقن 400 إلى 800 نانولتر من المحلول بمعدل 40 نانولتر في الدقيقة حتى تنشيط النشاط العصبي في القولون العلوي ، يجب أن يظهر القطب انخفاضا في المسامير أثناء حقن المحلول المثبط
.تم الحصول على الإمكانات المستحثة بصريا في العمود العلوي. بعد وميض 300 مللي ثانية للعين المقابلة عند حقن جابا ، تم قمع نشاط الارتفاع استجابة لتحفيز الفلاش لمدة 45 إلى 60 دقيقة. أثناء حضور هذا الإجراء ، من المهم التحقق من وجود تسرب أثناء التحميل والتحقق من أن محلول الدواء يتدفق بحرية عبر طرف الحقن.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
النظرة العامة
تصف هذه المقالة بناء ماصة زجاجية مصممة لأغراض مزدوجة: إيصال الأدوية لمنع الهياكل العميقة في الدماغ ومراقبة النشاط العصبي من خلال التسجيلات الكهربائية الفسيولوجية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- الكهربائية الفسيولوجية
- الصيدلة العصبية
الخلفية
- فهم هياكل الدماغ العميقة أمر بالغ الأهمية لأبحاث علم الأعصاب.
- الحقن المجهرية تسمح بتوصيل الدواء المستهدف.
- المراقبة المتزامنة للنشاط العصبي تزيد من دقة البيانات.
- يمكن للأدوات المعقولة التكلفة تسهيل تطبيقات بحثية أوسع.
هدف الدراسة
- لإنشاء طريقة فعالة من حيث التكلفة للحقن المجهري للمرسلات العصبية.
- لمراقبة النشاط العصبي متعدد الوحدات أثناء إعطاء الدواء.
- لتحسين إمكانية الوصول إلى التقنيات التجريبية في علم الأعصاب.
الطرق المستخدمة
- بناء ماصة زجاجية باستخدام قسطرة زجاجية.
- إدراج سلك فضي للتسجيل الكهربائي.
- إغلاق الماصة بإبرة تحت الجلد باستخدام الغراء.
- ملء الماصة بمحلول GABA للحقن المجهري.
النتائج الرئيسية
- نجحت الماصة المصممة في إيصال الأدوية إلى الجسم المخطط العلوي للفئران.
- تم الحصول على تسجيلات متزامنة للنشاط العصبي بنجاح.
- أظهرت الطريقة موثوقية في تعطيل الهياكل الدماغية المستهدفة.
- أشارت النتائج إلى إمكانية التطبيقات الأوسع في أبحاث علم الأعصاب.
الاستنتاجات
- تعتبر الماصة مزدوجة الوظيفة أداة قيمة لدراسات علم الأعصاب.
- تسمح بكل من توصيل الدواء والمراقبة في الوقت الحقيقي للنشاط العصبي.
- يمكن لهذا النهج تحسين النتائج التجريبية في علم الصيدلة العصبية.
الأسئلة الشائعة
Executive Industry Relevance
This method enables real-time functional validation of drug effects on neuronal circuits, supporting target de-risking in early neuropharmacology discovery. By combining microinjection with electrophysiological readout, it provides mechanistic confidence for inhibitory compound screening. The approach offers a low-cost, adaptable platform for probing brain region-specific pharmacodynamics prior to lead optimization.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables functional interrogation of therapeutic targets through site-specific drug delivery and concurrent neuronal activity monitoring.
- Operational Value: Supports hypothesis-driven validation of neuronal pathway involvement in disease models.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative, real-time electrophysiological readouts as functional biomarkers of drug engagement.
- Operational Value: Facilitates assay standardization through reproducible microinjection and recording parameters.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Bridges in vitro findings to intact circuit function by validating drug effects in disease-relevant neuronal systems.
- Operational Value: Supports go/no-go decisions by linking target inhibition to measurable changes in neural network activity.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within early discovery workflows where target engagement and functional consequence must be established before compound advancement.
- Discovery Biology: Supports mechanistic de-risking by confirming that target modulation produces expected electrophysiological outcomes.
- Screening: Enables primary screening of inhibitory agents using neuronal silencing as a functional readout.
- Analytics: Provides spike suppression metrics and latency-to-effect measurements for compound comparison.
- Translational Research: Aligns with preclinical validation by demonstrating target-mediated effects in vivo.
- Enterprise Reuse: The injectrode design is adaptable across brain regions and chemical compounds, supporting broad reuse in discovery programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by linking pharmacological intervention to functional neural output.
- Operational Value: Reduces reliance on separate injection and recording systems, improving workflow efficiency and data synchronization.
- Strategic Value: Enhances capital efficiency by minimizing false positives through functional target confirmation.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on dose-dependent electrophysiological responses.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microsurgery, electrophysiology, and stereotaxic targeting.
- Depends on access to microinjectors, amplifiers, and signal acquisition systems capable of multi-unit recording.
- Necessitates standardization of injection volumes, rates, and post-injection stabilization periods across studies.
- Adaptation to different brain regions may require recalibration of coordinates and electrode positioning.
- Potential limitations include tissue damage from repeated insertions and variability in seal integrity affecting drug delivery accuracy.
