深部脑刺激对大鼠模型海马神经元活动的影响

摘要

来源：Selvakumar, T., et al., 丘脑前核深部脑刺激后大鼠海马基因表达变化的分析。 J. Vis. Exp. (2015)

本视频演示了将电极植入大鼠脑内以实施深部脑刺激（DBS）的操作步骤，该技术可调节神经元活动，增强与海马体的通信，从而支持神经元存活和神经发生。

方案

所有涉及动物模型的操作均已经过当地机构动物护理委员会和 JoVE 兽医审查委员会审核。

1. 脑深部电刺激（DBS）手术

1. 将氯胺酮/赛拉嗪混合物经腹腔注射给药至动物体内，并确认其已达到手术麻醉水平（通过检查趾夹反射、呼吸频率、呼吸深度及呼吸节律的规律性）。剪除将要切开的头皮区域的毛发，并使用聚维酮碘与酒精或无菌生理盐水交替擦拭三次，对头皮进行消毒。将动物固定并安置于立体定位仪上。
2. 使用循环温水垫维持动物体温在最佳水平。涂抹眼用润滑剂，防止动物眼睛过度干燥。
3. 采用以下立体定位坐标靶向丘脑前核（ATN）：前后向 -1.6 mm，内外向 1.5 mm，背腹向 5.2 mm。沿矢状方向切开头皮以暴露颅骨。使用牵开器固定切开的头皮，充分暴露颅骨表面。用无菌生理盐水冲洗切口。若切口过于湿润，可用无菌棉签轻轻吸干。定位前囟并用黑色标记笔标记。为引导钻孔位置，在矢状缝两侧约1.5 mm的内外向位置以及冠状缝后方1.6 mm处再做两个标记。
4. 使用手持式钻机钻出骨孔。钻头尖端需用乙醇消毒，确保其无菌。钻孔时，将钻机与颅骨表面保持约45°角。钻孔过程中应频繁交替在两个骨孔之间操作，避免任一骨孔区域产生过多热量。
5. 持续钻孔直至暴露硬脑膜。使用尖端弯曲呈“L”形的针头，清除可能阻碍电极插入的碎骨片。使用弯针清除骨碎片时，需小心避免损伤下方的硬脑膜和/或脑组织。
   注意：也可选用钝头针或精细钝头镊子进行操作。
6. 将双电极组件固定于立体定位仪的旋转手柄上，并将手柄固定于90°角位置。通过立体定位仪的调节装置，将左侧电极精确置于前囟正上方。
7. 利用立体定位仪的内外向调节功能，将左侧电极精确向左移动1.5 mm，使两个电极沿冠状缝完全对齐，且分别位于前囟左右两侧1.5 mm处。
8. 利用前后向立体定位调节装置，将电极整体向冠状缝后方移动1.6 mm。
9. 使用背腹向调节装置缓慢降低电极，首先检查骨孔位置是否准确，确保电极可顺利插入，不接触骨孔粗糙边缘。若位置正确，将电极插入至颅骨表面下5.2 mm深度。
10. 通过导线将电极连接至刺激器，设置参数为130 Hz、2.5 V、脉冲宽度90 µsec。
11. 持续给予高频刺激一小时（或根据实验设计所需的时间）。在刺激过程中，需定期检查趾夹时是否出现足部回缩反应，以确认麻醉深度是否足够。必要时追加约初始剂量一半的麻醉剂。检查麻醉深度时避免污染无菌手套，如有需要应及时更换。根据实验需求进行单侧或双侧刺激。设置对照组，如低频刺激（e.g., 10 Hz）以及未接受刺激的动物（插入电极但不给予后续刺激）。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
立体定位仪	Kopf Instruments	Model 900
钻机	Dremel	7700, 7.2 V
手术刀	BD	372610
氯胺酮	Patterson Veterinary	07-803-6637	管制药品第三类，采购、使用和储存须遵守机构规定
赛拉嗪	Patterson Veterinary	07-808-1947
丁丙诺啡	Patterson Veterinary	07-850-2280	管制药品第三类，采购、使用和储存须遵守机构规定
外科缝合钉	ConMed Corporation	8035
缝合线（3-0）	Harvard Apparatus	72-3333
注射器（1 ml，29½ G）	BD	329464	无菌，用于腹腔注射麻醉剂
注射器（3 ml，25 G）	BD	309570	无菌，用于皮下注射镇痛剂
针头	BD	305761	无菌，用于清除骨孔中的碎骨片
乙醇	Fisher Scientific	S25309B	用于常规消毒
眼用润滑剂	Fisher Scientific	19-898-350
刺激器	Medtronic	Model 3628
深部脑刺激电极	Rhodes Medical Instruments, CA	SNEX100x-100mm	电极为铂金材质，同心圆型，双极结构
聚维酮碘	PDI	S23125	一次性棉签，用于切口前头皮消毒