本研究提供了一种立体定向神经外科植入手术的操作方案 在普通狨猴中使用微电极阵列。该方法可专门用于自由活动动物的电生理记录，但也可轻松适用于该物种的其他类似神经外科干预操作（例如，用于给药的套管或用于脑刺激的电极）。
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方法文章
用于在普通狨猴（Callithrix jacchus）中植入微电极阵列的立体定位手术
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
狨猴（Callithrix jacchus）是一种小型非人灵长类动物，在生物医学和临床前研究（包括神经科学领域）中的应用日益广泛。从系统发育关系来看，这类动物与人类的亲缘关系远比啮齿类动物更接近。它们还表现出复杂的行为特征，包括多种多样的发声行为和社会互动。本文介绍了一种有效的立体定位神经外科手术方法，用于在普通狨猴脑内植入记录电极阵列。本方案还详细描述了成功实施此类手术所必需的术前和术后动物护理步骤。最后，本方案展示了一个示例：在手术后1周，对一只自由活动的狨猴进行局部场电位和锋电位活动记录。总体而言，该方法为研究清醒且自由活动状态下狨猴的脑功能提供了可能。其他从事小型灵长类动物研究的科研人员可直接采用相同方案。此外，该方案也可轻松修改，以适用于需要植入装置的其他研究，例如刺激电极、微注射、光遗传探针或导引套管的植入，或特定脑区组织的损毁实验。
引言
普通狨猴（Callithrix jacchus）作为一种重要的模式生物，在包括神经科学在内的多个研究领域中正受到越来越多的关注。与旧大陆非人灵长类动物（如恒河猴）相比，这类新大陆灵长类动物在研究中具有重要的补充作用，同时与较大的非人灵长类动物相比，它们体型小、易于操作，且在饲养和繁殖方面相对经济1,2,3,4。此外，与其他非人灵长类动物相比，普通狨猴具有较高的双胎率和繁殖能力1,2,3。普通狨猴相较于许多其他灵长类动物的另一优势在于，现代分子生物学工具3,4,5,6,7 和已测序的基因组2,
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方案
动物实验遵循美国国立卫生研究院《实验动物护理和使用指南》进行，并经桑托斯·杜蒙特研究所伦理委员会批准（方案编号：02/2015AAS）。
1. 手术准备
- 将每个电极阵列连接到与将要使用的立体定位仪兼容的电极夹持器上。
- 将一个电极夹持器连接至立体定位显微操作器，并将其中一根微丝设定至耳间坐标。如有必要，对其他电极阵列和夹持器重复此步骤。
注意：由于各微丝之间的相对距离保持恒定，因此可使用任意一根微丝的耳间坐标来计算整个阵列的植入坐标。当阵列包含不同长度的微丝束时，使用最长微丝的耳间坐标来设定耳间零点最为方便。 - 将电极夹持器从立体定位显微操作器上取下，并将组装好的部件（电极连接至电极夹持器） 置于紫外灯（UV）柜中灭菌至少2小时。
- 将一根24 G针头连接至立体定位探针夹持器，将其接入显微操作器，并设定针尖的耳间坐标。
注意：在手术前，所有颅骨开窗位置必须预先定义为比阵列目标植入部位的前后（AP）和内外侧（ML）位置各扩大200 µm2的范围。利用24 G针头-探针夹持器组件，基于耳间零坐标确定颅骨上开窗的位置。 - 将探针夹持器从显微操作器上取下，并将组件置于紫外灯柜中灭菌至少2小时。
- 准备6−8颗钛或不锈钢螺钉。将接地导线焊接到其中一半螺钉上。
- 整理并灭菌手术所需的所有其余器械、设....
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结果
本研究旨在描述一种用于在普通狨猴中植入微电极阵列以进行电生理记录的立体定向神经外科手术方法。一次典型的手术（从麻醉诱导到麻醉苏醒）大约持续5−7小时，具体时长取决于植入阵列的数量。本实验中对称植入了两个阵列，分别位于左右大脑半球。每个阵列包含32根不锈钢微丝，排列为七束，靶向基底神经节-皮质丘脑环路的多个结构（图1），但电极设计和靶向脑区可根据具体实验需求进行调整。手术成功并完成术后操作后，动物通常可在3−5天内完全恢复。若阵列正确接地并成功植入，则可在自由活动的动物中连续数周甚至数月记录到神经元放电（图2A）和局部场电位（图2B），直至成熟胶质瘢痕形成13,30。例如，本实验范式中采集的电生理数据已被有效用于研究帕金森病模型中，基底神经节-皮质丘脑环路不同脑区在自发性地面运动期间的同步活动26。.......
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讨论
本研究详细描述了在狨猴脑内植入微电极记录阵列的操作步骤。该相同方案也可直接用于在其他小型灵长类动物中植入电极，无论电极是自制还是商业获得。此外，该方案还可轻松调整以适应需要精确定位脑结构的其他实验目的。因此，本方案在立体定位坐标和颅骨钻孔技术方面有意保持宽泛，因为这些方面可能差异最大。例如，在本手术中植入所用阵列时，需进行开颅手术，在每个半球打开两个适当大小的窗口。然而，在植入坚固的单个结构（如导管套管）时，则无需进行此类开颅或硬脑膜切除。此时，仅需钻一个至硬脑膜水平的骨孔即可。同样，在非电学植入的情况下，无需将螺钉接地。因此，手术方案中的步骤3.9可省略。取而代之的是，可使用牙科丙烯酸树脂简单覆盖暴露的颅骨、植入物和螺钉。
无论立体定向神经外科手术的具体实验目标如何，成功实施该手术在很大程度上取决于良好的外科操作规范。这意味着必须严格遵循无菌操作规程，以防止术后感染35。其中最关键的环节之一是麻醉的诱导与终止。因此，在整个手术过程中，必须持续监测动物的生命体征（心率、血氧饱和度和体温）36
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
作者感谢Bernardo Luiz在拍摄和编辑方面的技术支持。本工作由桑托斯·杜蒙特研究所（ISD）、巴西教育部（MEC）以及高等级人员进修协调办公室（CAPES）资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 仪器设备 | |||
| 683 小型动物呼吸机 | Harvard Apparatus, Inc. | 55-0000 | |
| 麻醉装置 | BRASMED | COLIBRI | |
| 电推剪 | Mundial | HC-SERIES | |
| 牙科钻机 | Norgen | B07-201-M1KG | |
| 恒温加热垫及监测仪 | Harvard Apparatus, Inc. | 50-7212 | |
| 狨猴立体定位仪 | Narishige Scientific Instrument Lab | SR-6C-HT | |
| 病人监护仪与脉搏血氧仪 | Bionet Co., Ltd | BM3 | |
| 立体定位微操作器 | Narishige Scientific Instrument Lab | SM-15R | |
| 手术显微镜 | Opto | SM PLUS IBZ | |
| 器械 | |||
| Allis 组织镊 | Sklar | 36-2275 | |
| Alm 牵开器，圆头，4×4 齿 | Rhosse | RH11078 | |
| 弯头 McPherson 镊子 | Oftalmologiabr | 11301A | |
| 弯头手术剪 | Harvard Apparatus, Inc. | 72-8422 | |
| 弯头组织镊 | Sklar | 47-1186 | |
| 精细解剖镊 | WPI | WP5015 | |
| 牙科钻头 | Microdont | ISO.806.314.001.524.010 | |
| Essring 组织镊 | Sklar | 19-2460 | |
| FG 1/4 牙科钻头 | Microdont | ISO.700.314.001.006.005 | |
| Halsey 持针器 | WPI | 15926-G | |
| Halstead 蚊式止血钳 | WPI | 503724-12 | |
| 直型止血钳 | Sklar | 17-1260 | |
| 眼科镊 | Sklar | 66-7436 | |
| McPherson-Vannas 眼科显微剪，3 mm 尖端 | Argos Instrumental | ARGOS-4004 | |
| 骨膜剥离器 | Golgran | 38-1 | |
| 手术刀柄 | Harvard Apparatus, Inc. | 72-8354 | |
| 螺丝刀 | Eurotool | SCR-830.00 | |
| 电烙铁 | Hikari | 21K006 | |
| 手术剪 | Harvard Apparatus, Inc. | 72-8400 | |
| 有齿镊 | WPI | 501266-G | |
| 一次性用品/耗材 | |||
| 1 ml 无菌注射器，带 26 G 针头 | Descarpack | 7898283812785 | |
| 130 cm × 140 cm 无菌手术巾，预灭菌 | ProtDesc | 7898467276344 | |
| 24G 针头，预灭菌 | Descarpack | 7898283812846 | |
| 50 cm × 50 cm 无菌手术巾，预灭菌 | Esterili-med | 110100236 | |
| 棉签探针，预灭菌 | Jiangsu Suyun Medical Materials Co. LTD | 23007 | |
| 棉签 | Higie Topp | 7898095296063 | |
| 电极阵列 | 自制 | ||
| 无套囊气管插管，内径 2.0 mm，外径 2.9 mm | Solidor | 7898913077201 | |
| 镀锡铜线，直径 0.15 mm | |||
| M1.4×3 不锈钢螺钉 | USMICROSCREW | M14-30M-SS-P | |
| 医用胶带 | Missner | 7896544910102 | |
| 尼龙手术缝线 | Shalon | N540CTI25 | |
| 手术刀片，预灭菌 | AdvantiVe | 1037 | |
| 焊料 | Kester | SN63PB37 | |
| 0.9% 无菌生理盐水 | Isofarma | 7898361700041 | |
| 无菌外科手套 | Maxitex | 7898949349051 | |
| 无菌手术衣 | ProtDesc | 7898467281208 | |
| 手术纱布，15 cm × 26 cm，预灭菌 | Héika | 7898488470315 | |
| 明胶海绵（Gelfoam） | Pfizer | ||
| 药品/化学品 | |||
| 0.25 mg/ml 阿托品 | Isofarma | ||
| 10% 利多卡因喷雾 | Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda. | 7896676405644 | |
| 2.5% 恩诺沙星兽用抗生素 | Chemitec | 0137-02 | |
| 地塞米松兽用抗炎药 | MSD | R06177091A-00-15 | |
| 过氧化氢 | Farmax | 7896902211537 | |
| 异氟烷 | BioChimico | 7897406113068 | |
| Jet 自凝丙烯酸酯聚合液 | Artigos Odontológicos Clássico | ||
| Jet 自凝丙烯酸树脂 | Artigos Odontológicos Clássico | ||
| 10% 氯胺酮 | Syntec | ||
| 利多卡因与去氧肾上腺素 1.8 ml 局部麻醉剂 | SS White | 7892525041049 | |
| 聚维酮碘溶液 | Farmax | 7896902234093 | |
| Riohex 2% 外科皂液 | Rioquímica | 7897780209418 | |
| 银漆 | SPI Supplies | 05002-AB | |
| 盐酸曲马多 50 mg/ml | União Química | 7896006245452 | |
| Refresh 凝胶（聚丙烯酸） | Allergan |
参考文献
- Okano, H., Hikishima, K., Iriki, A., Sasaki, E. The common marmoset as a novel animal model system for biomedical and neuroscience research applications. Seminars in Fetal and Neonatal Medicine. 17 (6), 336-340 (2012).
- Harris, R. A., et al.
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重印与许可
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