إجراء حج القحف الجانبي الكبير ل ميسوسكيل التصوير البصري الميداني واسعة النطاق من نشاط الدماغ

الهدف العام من عملية بضع القحف الجانبي الواسع هذه هو إجراء تصوير في الوقت الفعلي فوق منطقة واسعة من نصف الكرة القشرية. وتكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية فيما تتيحه من كشف لمساحات واسعة من القشرة للملاحظة، وإمكانية استخدامها بالتزامن مع تقنيات مثل علم البصريات الوراثي (optogenetics). ويمكن لهذه التقنية أن توفر رؤى حول توصيف الديناميكيات العصبية بين الخلايا، وكذلك بين الدوائر الدماغية المختلفة بدقة زمنية ومكانية متفاوتة.

يعد التوضيح المرئي لهذه الطريقة أمراً بالغ الأهمية نظراً لزيادة خطر حدوث نزيف وتلف قشري، حيث تكون الأم الجافية غالباً مرتبطة بسطح الدماغ والأوعية الدموية. يمكن تطبيق هذه الطريقة لدراسة الآليات النيوروبيولوجية الكامنة وراء تطور الدوائر الدماغية وتغيراتها طوال الحياة استجابةً للتجارب الجديدة أو الأمراض مثل مرض Alzheimer أو السكتة الدماغية. لبدء هذا الإجراء، قم بتعقيم جميع المستلزمات الجراحية باستخدام الموصدة (autoclave) والتأكد من الحفاظ على التعقيم طوال فترة الجراحة.

تأكد من توفر كمية كافية من منظم الدماغ (brain buffer) لإجراء الجراحة. بعد ذلك، انقل فأراً مخدرًا إلى تجهيزة حامل الرأس وضعه على وسادة تسخين ذات تنظيم حراري مضبوطة على 37 درجة مئوية. قم بتثبيت الأسنان العلوية للفأر في حامل الأسنان.

ثم قم بتدوير الرأس نحو اليسار بزاوية 30 درجة تقريباً للكشف عن الجانب الجانبي الأيمن من الرأس. بعد ذلك، قم بتثبيت رأس الفأر باستخدام الطرف غير المدبب من قضبان الأذن. ثم ضع مرهماً للعين لمنع جفاف القرنية.

لتقليل الوذمة الدماغية، يتم حقن الديكساميثازون بجرعة 4 mg/kg عضلياً. تُمسح البشرة فوق المنطقة الجراحية باستخدام مسحات قطنية مغموسة في 4% chlorhexidine ثلاث مرات، ثم باستخدام 70% alcohol ثلاث مرات. يُحقن الليدوكائين تحت الجلد فوق موقع عملية فتح الجمجمة.

باستخدام مجهر تشريحي، ارفع الجلد عند نقطة تبعد مليمتر واحد إلى يسار الخط الناصف خلف الأذن مباشرة باستخدام ملقط، ثم قم بإجراء شق أفقي صغير بمقص جراحي. قم بإجراء قطع جانبي بطول خمسة إلى ستة مليمترات باتجاه الأذن اليمنى، ثم اقطع باتجاه الطرف المنقاري للرأس. عند نقطة الشق الأولية، أدخل المقص واقطع لمسافة 10 مليمترات باتجاه المنقار.

بعد ذلك، يتم قص الجلد حول الأذن اليمنى وبالقرب من العين اليمنى للكشف عن الجانب الأيمن من الجمجمة والعضلة الصدغية. تأكد من أن الجزء الأوسع من المنطقة المكشوفة لا يقل عن سبعة مليمترات. ثم يتم تقليم الجلد بشكل أكبر إذا لزم الأمر لتوسيع المنطقة الجراحية.

باستخدام مسحة قطنية، افرك سطح الجمجمة بحركة دائرية لإزالة السمحاق من الجمجمة. تأكد من عدم بقاء أي جزء من السمحاق ومن أن الجمجمة جافة تماماً، وهو أمر بالغ الأهمية لضمان نجاح تثبيت لوحة الرأس. بعد ذلك، وباستخدام مقصات زنبركية وملقط، افصل العضلة الصدغية عن الجمجمة.

اقطع العضلة وأزِحها جانبياً حتى تصل إلى العظم القشري. توخَّ الحذر الشديد لتجنب إتلاف الوريد الصدغي السطحي الذي يمتد على مستوى العظم القشري بالقرب من العين، وإلا قد يحدث نزيف. سيطر على النزيف باستخدام رغوة جيلاتينية (gel foam) منقوعة مسبقاً في محلول منظم للدماغ (brain buffer).

في حالات النزيف الشديد، استخدم جهاز كي حراري. ضع نقاطاً من غراء بوتيل سيانوأكريليت على مواقع النزيف. لبدء هذا الإجراء، قم أولاً بتحديد نقطة البريغما (bregma) لتوجيه مناطق الدماغ الأساسية، ثم ضع غراء إيثيل سيانوأكريليت حول الحافة السفلية للصفيحة الرأسية وقم بتثبيت الصفيحة الرأسية فوق منطقة ثقب الجمجمة.

بعد ذلك، قم بملء الفراغ الناتج عن الفتحة بين الجمجمة والصفيحة الرأسية باستخدام الأسمنت السني، مع ترك منطقة ثقب الجمجمة فقط مكشوفة. ثم انتظر حتى يجف الأسمنت السني ويتصلب. لاحقاً، قم بتحديد منطقة النافذة القحفية عن طريق خدش سطح الجمجمة خفيفاً باستخدام المثقاب السني.

تتبع ببطء مسار المثقاب على طول خط التحديد الأصلي لتعميقه، مع التأكد من عدم اختراق المثقاب للجمجمة وصولاً إلى الدماغ. في هذه الأثناء، قم بالتبديل بين عملية الثقب ومسح سطح الجمجمة بمناديل ورقية ملفوفة ومبللة كل بضع دقائق. تتطلب هذه البداية الصعبة للغاية من الجراحين الثقب عبر الجمجمة المتقدمة في السن لتحريرها من أجل إزالتها دون إتلاف القشرة الدماغية الكامنة تحتها.

البطء يعني الارتخاء، والسلاسة تعني السرعة. أثناء الحفر، تحقق بشكل دوري من حدوث انبعاج في الجمجمة عن طريق الضغط عليها برفق باستخدام الملقط أو ريشة الحفر غير المتحركة. عندما يبدأ العظم في الانبعاج، توقف عن الحفر واغمر النافذة بأكملها في محلول منظم للدماغ.

انتظر لمدة خمس دقائق على الأقل قبل إزالة الجمجمة لتليين العظم وتقليل احتمالية التصاق الأم الجافية بالعظم، مما يسهل عملية إزالة الجمجمة. بعد ذلك، ابدأ عملية إزالة الجمجمة من الحافة الأمامية. استخدم الملاقط لرفع الجمجمة المفككة بلطف عن الأم الجافية.

بمجرد أن تصبح العظمة مرتخية وطافية فوق الأم الجافية، أمسكها بإحكام باستخدام الملقط وارفعها بعيداً عن الأم الجافية. تأكد من عدم اختراق العظمة للدماغ أبداً. استخدم الملقط ومقصات الزنبرك لتمزيق وقص الأم الجافية برفق.

يجب توخي الحذر لضمان عدم تضرر نسيج الدماغ والأوعية الدموية. استمر في ذلك حتى تتم إزالة جميع أغشية الجافية من موقع النافذة القحفية. عند تنفيذ العملية بشكل صحيح، سيبدو الدماغ نظيفاً جداً مع ظهور أوعية دموية واضحة وخلوه من أي شوائب.

رُش غطاء الشريحة بـ 70% ethanol واستخدم عبوة هواء للتجفيف بلطف. تأكد من أن الزجاج نظيف تماماً وخالٍ من البقع أو الغبار. بعد ذلك، قم بتحضير 1.3% agarose عن طريق تسخين 200 milligrams من مسحوق agarose المذاب في 15 milliliters من brain buffer.

ضع ميزان حرارة في الأغاروز الساخن وبرده حتى يصل إلى درجة حرارة أعلى قليلاً من درجة التجمد، عند حوالي 40 درجة مئوية. يمكن تسريع عملية التبريد عن طريق تمرير الماء البارد فوق الأنبوب، مع الحرص على عدم دخول أي ماء إلى الأغاروز. حرك المزيج بلطف باستخدام ميزان الحرارة مع مراقبة درجة حرارته.

قبل وضع الآجار مباشرةً، قم بإزالة محلول الدماغ المنظم من الفتحة القحفية. تأكد من عدم وجود فقاعات أو جزيئات لأنها ستتداخل مع التصوير. الآن، اسحب الآجاروز باستخدام رأس أنبوب نقل وقم بإسقاط الآجاروز مباشرة على الدماغ.

ثم ضع غطاء الشريحة بسرعة فوق السطح وثبته باستخدام قطرات الأغاروز عند الزوايا. تظهر هنا صورة مجهرية لعملية ثقب الجمجمة أحادية الجانب الواسعة، مع تحديد نقطة البريغما (bregma) بدائرة بيضاء في كل صورة. وتظهر أنماط التنشيط القشري في فأر تم تخديره باستخدام 0.5% isoflurane بعد تحفيز الشوارب في الجانب المقابل، والتحفيز السمعي، وتحفيز الطرف الأمامي المقابل، وتحفيز الطرف الخلفي المقابل، والتحفيز البصري للعين المقابلة باستخدام صمام ثنائي باعث للضوء.

حدث تنشيط في الخط الناصف نتيجة لجميع أشكال التحفيز الحسي بعد 10 إلى 25 ملي ثانية من تنشيط القشرة الحسية الأولية. وبمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن إكمالها في غضون ثلاث إلى أربع ساعات. وعند محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر الحفاظ على تقليل فقدان الدم إلى الحد الأدنى وضمان عدم تضرر القشرة.

باستخدام هذا الإجراء، يمكن لتقنيات التصوير الأخرى مثل التصوير الضوئي أن تساعد في الإجابة على أسئلة مهمة، مثل كيفية تأثير النشاط التلقائي على الديناميات العصبية في الدماغ السليم والمصاب. وبعد تطوير هذه التقنية، ساهمت في تمهيد الطريق للباحثين في مجال علم الأعصاب النظمي لاستكشاف التفاعلات والديناميات العصبية بين المناطق القشرية المتباعدة في الفئران. يوضح هذا الفيديو كيفية إجراء عملية فتح جمجمة جانبية واسعة في الفأر مع تقليل فقدان الدم وتضرر القشرة المخية، مما يتيح لك جمع البيانات اللازمة للإجابة على أكثر أسئلتك العلمية إلحاحاً.