中脑多巴胺神经元的数目在成年小鼠环境的调变
January 20th, 2015
该协议描述了两种不同的环境作和一种并发的脑输注方案，以研究环境诱导的成年小鼠适应性行为和大脑修复背后的大脑变化。
以下实验的总体目标是提供受控的环境情况，以刺激小鼠的大脑可塑性和行为改变。这是通过将小鼠饲养在雄性雌性对与雄性、雄性和雌性对照对中来实现的，以研究长时间性别配对对大脑的影响作为替代方案，小鼠可以一起被关在装满不同物体的笼子里进行探索和玩耍，而不是标准的笼子来研究环境富集对大脑的影响。可以在这些环境刺激中加入其他治疗方法，例如给药，以帮助确定观察到的大脑和行为变化背后的机制。
结果表明，这些环境富集和治疗诱导了依赖于中脑 GABA 能突触传递的中脑多巴胺能神经元数量的变化。环境丰富是增加小鼠体感运动和认知刺激的一种范式。使用这种方法，研究表明，在许多疾病模型中，神经可塑性增加，学习和记忆也有所改善。
这项技术的意义延伸到理解环境影响带来的成人大脑可塑性机制。这与治疗许多大脑和心灵疾病有关。当我们第一次注意到中脑多巴胺神经元的数量随着突触输入驱动的扰动中脑神经元活动而变化时，我们第一次有了这种方法的想法。
渗透泵和脑输液插管的视觉演示可能至关重要，因为这些程序可能很难学习。书面描述 用于性别配对。按性别对性成熟年龄匹配的雄性和雌性小鼠进行分组，避免垫料配对将每只小鼠随机放置在一个干净的笼子里，将每只老鼠放在一个干净的笼子里，隔离在这个和整个性别配对中，在这里和整个性别配对中都可以获得食物和水。
保持所有外来环境刺激恒定或均匀分布给所有小鼠，并将动物连续饲养 7 天。为了富集环境，将性成熟年龄匹配的雄性或雌性小鼠随机分配到三组中的一组，标准饲养的跑轮或富集至少三天的环境。保持这种状态。
ad lido 可获得 14 天的食物和水。在环境富集期间，标准饲养的笼子应仅包含垫料。跑轮应包含垃圾和两个跑轮，环境丰富的应包含两个跑轮和玩具。
通过将环境丰富的小鼠放在一个装有新奇玩具的较大笼子中，每天一小时，使它们接受额外的超级富集。每周 5 天，每天在同一时间，将小鼠放回富含环境的笼子中。每次会议结束后，通过为每次会议提供一套不同的玩具来保持新颖性。
用肥皂水和 80% 乙醇清洁任何要呈现给老鼠的玩具。为了去除任何气味，每天也以相同的方式替换标准饲养轮组和运行轮组，每天相似的时间，但在植入前一天不添加超级富集材料。使用无菌技术，根据制造商的说明，用无菌药物或载体溶液填充每个无菌渗透泵、连接管和套管。
然后将碎片连接在一起，并在手术当天在 37 摄氏度的无菌盐水中孵育过夜。通过捏丝确认镇静后，将眼药膏涂抹在动物身上，并将其仰卧在加热垫上。接下来，使用无菌技术，在皮肤上做一个中线切口，从颅骨后缘后方两厘米开始，最后在眼睛之间钝，从鼠标后部的底层筋膜上解剖皮肤，创建一个足够大的皮下袋，以舒适地容纳泵和连接管。
然后从颅骨背侧刮干净筋膜，并使用直径约为 1.5 毫米的牙毛刺在适当的立体定位坐标处向下钻入颅骨，直到留下一层薄薄的柔性骨，用细镊子剥掉这层。一旦颅骨上没有任何血液和骨头碎片并且没有进一步的出血，使用套管支架将泵和连接管放入刚刚创建的口袋中。现在将套管的尖端定位在大脑表面适当的立体定位坐标处，然后小心地将管子降低到大脑中，比所需的深度少一毫米。
确保颅骨表面再次清洁干燥，然后用牙签将新鲜制备的牙科丙烯酸涂抹在颅骨的整个暴露区域，包括在丙烯酸硬化之前进入套管周围的钻孔。降低套管尖端，将剩余深度放入目标中。然后，当套管就位时，小心地在颅骨上以及套管固定套管的白色塑料支架上涂上第二层新鲜制备的牙科丙烯酸树脂。
丙烯酸硬化后，小心地取下套管支架，并使用加热的手术刀刀片通过塑料套管片熔化。然后缝合整个植入物上的皮肤。在皮肤边缘涂抹消毒软膏，并为动物涂抹消炎药。
最后，从框架中删除鼠标。将其放在加热灯下并监测动物，直到它完全恢复。成年雄性小鼠与雌性成年小鼠配对 7 天的中脑 th 阳性 SNC 区神经元比雄性与雄性配对多约 12%。
相比之下，与女性配对的女性比与女性配对的 TH 阳性 SNC 神经元少约 12%。在接受环境富集配对加超级富集 14 天的成年雄性小鼠中，TH 阳性 SNC 和腹侧蓝绿色区域神经元的数量也有所增加。在环境富集加上载体输注的超级富集下，动物表现出约 14% 的阳性 SNC 神经元。
然后，标准饲养的动物输注了接受环境富集加超级富集的动物和 gabaa 受体拮抗剂输注，然而，没有表现出这种增加。在尝试环境纵时，重要的是要记住将对动物的任何干扰降至最低，例如将噪音保持在最低限度并避免更换情况。很多时候 在设置丰富的环境时，包括各种巢料并保持巢址恒定以最大限度地减少动物的压力至关重要。
看完这个视频，你应该对如何纵成年小鼠的环境，从而带来大脑和行为的变化有了很好的了解。在处理药物时不要忘记，它们可能非常危险，因此在准备渗透泵时请始终穿戴防护服。
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概述
本协议描述了环境操作和同时进行的大脑输注协议，以研究成年小鼠的大脑变化。实验旨在通过受控的养殖条件刺激大脑可塑性和行为变化。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 行为生物学
- 环境丰富化
背景
- 环境因素可以影响大脑的可塑性。
- 不同的养殖条件可以影响行为和大脑结构。
- 先前的研究表明，环境丰富化可以增强认知功能。
- 理解这些机制可以为大脑修复的治疗策略提供信息。
研究目的
- 调查性别配对对大脑变化的影响。
- 评估环境丰富化对神经可塑性的影响。
- 探索药物管理与环境操作结合的作用。
使用的方法
- 将小鼠分成不同的性别配对进行养殖。
- 使用带有各种物品的丰富环境进行探索。
- 使用药物以识别潜在的机制。
- 测量中脑多巴胺能神经元的变化。
主要结果
- 环境丰富化导致神经可塑性增加。
- 观察到中脑多巴胺能神经元的变化。
- 在学习和记忆任务中发现行为改善。
- GABA能突触传递在这些变化中起到了作用。
结论
- 环境操作可以显著影响大脑结构和功能。
- 性别配对和环境丰富化对研究适应性行为至关重要。
- 需要进一步的研究来探索治疗应用。
常见问题
Executive Industry Relevance
Understanding how environmental factors modulate midbrain dopamine neuron populations in adult mice provides critical insight into mechanisms of brain plasticity relevant to neuropsychiatric and neurodegenerative disease models. This approach enables mechanistic de-risking and target validation for therapeutic strategies aimed at restoring dopaminergic function. The protocol supports predictive confidence in preclinical models by linking environmental modulation to quantifiable neurobiological outcomes.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of environmental and synaptic mechanisms underlying dopaminergic neuron plasticity.
- Supports functional target validation by quantifying TH+ neuron changes in response to defined stimuli.
- Facilitates mechanistic de-risking for dopaminergic pathway interventions.
Screening & Assay Development
- Establishes validated in vivo models for assessing environmental and pharmacological modulation of neuronal populations.
- Provides reproducible, quantitative readouts of TH+ neuron numbers for assay standardization.
- Enables screening of compounds targeting synaptic or environmental pathways influencing neuroplasticity.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical models with disease-relevant mechanisms implicated in disorders such as Parkinson's, ADHD, and schizophrenia.
- Supports translational biomarker development by linking environmental interventions to measurable neurobiological changes.
- Facilitates risk-adjusted advancement of therapeutic hypotheses targeting brain plasticity.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling hypothesis-driven testing of environmental and pharmacological effects on midbrain dopamine neurons.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on environmental modulation of neuronal gene expression and synaptic input.
- Screening: Provides quantitative, reproducible TH+ neuron counts for comparative analysis across conditions.
- Analytics: Delivers statistical outputs for evaluating significance of environmental and drug-induced changes.
- Translational Research: Bridges discovery findings to disease-relevant preclinical models of dopaminergic dysfunction.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized platform for repeated evaluation of environmental and pharmacological interventions.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in dopaminergic target validation and mechanistic understanding.
- Operational Value: Enhances reproducibility and standardization of in vivo neuroplasticity assays.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for advancing neuroplasticity-targeted therapeutics.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of candidates modulating brain plasticity pathways.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery and in vivo neuropharmacology.
- Demands access to specialized instrumentation for brain infusion and quantitative immunohistochemistry.
- Necessitates rigorous cross-team standardization of environmental and drug administration protocols.
- Adaptation across mouse strains or disease models may require protocol optimization.
- Careful control of extraneous environmental variables is essential for reproducibility.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
2:07
Environmental Manipulations
4:19
Osmotic Pump and Brain Infusion Cannula Implants for Drug Infusion
7:28
Results: Representative Environmental Manipulation Effects on Substantia Nigra Pars Compacta (SNc) Tyrosine Hydroxylase Immunopositive (TH+) Neurons
8:42
Conclusion
