用于在普通狨猴（Callithrix jacchus）中植入微电极阵列的立体定位手术

本实验的总体目标是概述在自由活动的狨猴中植入微电极阵列以进行长期电生理记录的手术步骤。狨猴是一种小型灵长类动物，目前在神经科学研究中的应用日益广泛。这些动物具有与啮齿类动物相似的诸多实际和操作上的优势。

它们易于产生双胞胎且在幼年时期繁殖力高，这意味着可以方便地获得数量充足且遗传背景相似的群体。此外，它们体型较小，易于饲养且维护成本相对较低。作为灵长类动物，狨猴的中枢神经系统比啮齿类动物更接近人类。

这包括高度发达的前额叶皮层和视觉系统。然而，狨猴相较于其他许多灵长类物种的一个优势在于其基因改造方面取得的进展。凭借深度测序的基因组以及成功构建首代基因敲入和基因敲除动物，显然狨猴有望成为研究健康与疾病状态下脑功能的强大模型。

研究脑功能的一种常用方法是在解剖学特定位置植入电极。这使得能够在清醒且自由活动的动物中长期记录不同目标区域的神经活动。手术前，需确定所有植入物和导向装置的口内零坐标。

为此，将每个待植入的电极阵列连接到电极固定器上，并将一根微丝设定为口内零点，即耳杆相接的位置。如有必要，对其他电极阵列和固定器重复此步骤。

此外，使用同样连接至立体定位探针固定器的24号针头重复此操作。对于电生理阵列，应将接地导线焊接到将要使用的每两个螺钉中的一个上。最后，整理并灭菌所有器械、设备和一次性用品，为手术操作做好准备。

手术当天，确保动物在开始麻醉前已禁食六小时。通过依次进行的肌肉注射，使用阿托品和氯胺酮诱导麻醉。随后，使用理发推剪剃除动物头部的毛发。

手术过程中对动物进行插管非常重要。我们首选的方法是将一根弹性带固定在手术台上，当动物处于仰卧位时，将弹性带置于其犬齿后方。接下来，使用棉签擦干狨猴的舌头，并用一只手将其握住。

这使得技术人员仅用一只手即可打开口腔和气道。插入气管导管后，将其连接至麻醉装置，并将人工呼吸机设置为每分钟40次呼吸。根据需要，用胶带固定导管和装置。

将狨猴置于俯卧位后，将其头部固定于立体定位仪中。操作时，先将右侧耳杆尖端插入动物右侧耳道，随后将左侧耳杆插入左侧耳道。

接下来，必须调整头部位置，使水平面与框架平行，同时前后平面居中。首先通过耳杆测量值将动物头部居中，确保耳杆两侧距离相等。随后将咬合器插入动物口腔，并调整至接触动物腭部，同时眼眶杆应轻轻接触眼眶骨的下缘。

由于水平面定义为通过眼眶骨下缘和外耳道中心的平面，因此在继续操作前，应确保眼眶骨的下表面现在与耳杆中心水平对齐。在操作过程中，维持所有生命体征至关重要。因此，应将便携式脉搏血氧仪连接至狨猴的手部，以确保心率和血氧饱和度处于可接受范围内。

此外，将连接至设定为37摄氏度的恒温加热垫的直肠温度探头用胶带固定在尾巴上，可确保麻醉不会对狨猴的体温产生不利影响。术前最后一步是在动物剃毛的头部使用氯己定和碘进行清洁和消毒，然后用无菌手术巾覆盖动物。在该部位涂抹局部镇痛剂后，于头皮正中线处进行切口。

为准备颅骨表面，首先需小心地将颞肌从颅骨上剥离。操作时，用手术刀切断颞肌在颅骨上的附着处，即其在颅骨上的骨窝插入点。随后，使用骨膜剥离器轻轻将颞肌从颅骨上分离。

继续使用骨膜剥离器通过刮除法去除暴露颅骨上的全部骨膜。接下来，在骨表面钻出浅的克氏孔，标记开颅位置，并钻出开颅区域的边缘。根据需要在颅骨上钻出六到八个螺钉孔，并植入螺钉。

此时，将焊接到指定螺钉上的接地线缠绕在相邻的未焊接螺钉上。使用麦克弗森镊子去除颅骨开窗中心的骨组织。在暴露脑组织和硬脑膜期间，需用无菌生理盐水保持其湿润。

为去除硬脑膜，应将25或26号针头弯曲约90度，以方便刺穿并抬起硬脑膜表面，使其与脑表面分离。此时使用显微剪刀切除硬脑膜。将电极连接至立体定位微量移液器，并调整其位置，使电极位于预期的前后和内外侧坐标处。

现在，降低电极的尖端，直至其接触脑表面。缓慢将阵列插入脑内，直至达到预定的背侧/腹侧坐标位置。在接地线与每颗螺钉之间添加一滴银漆，以确保形成良好的电连接。

通过将牙科丙烯酸树脂涂抹于暴露的颅骨、一个螺丝以及电极阵列上，将电极固定在颅骨上。如有其他阵列，重复此植入过程。最后，使用牙科丙烯酸树脂在阵列的侧向范围周围制作一个坚固的头帽，并完全包埋接地导线以及任何暴露的颅骨或螺丝。

如有必要，可将支撑杆插入头帽中，并用牙科丙烯酸树脂将其固定。制作头帽后，若暴露出肌肉或骨组织，应缝合皮肤。此时还应将消毒液涂抹于伤口处。

手术完成后，即可开始恢复。首先关闭异氟烷气源，但保持氧气供应，将动物从立体定位仪中取出。将动物放置于加热垫上，并通过气管插管持续供给氧气。

当出现喉痉挛等神经源性反射的首个征象时，应拔除气管插管。此后应通过面罩供氧，直至动物出现明确的麻醉苏醒迹象，如保护性反射、姿势张力恢复以及尝试自主活动。狨猴应单独饲养，并置于清洁的笼具和房间中恢复 24 至 48 小时，之后再放回其原有饲养笼。

植入手术后的动物应单独饲养在不同的笼子中。术后至少需观察动物一小时，以监测其是否出现痛苦迹象，特别是运动不协调的情况。术后数天内应给予抗生素、镇痛药和抗炎药物，以控制疼痛并预防感染。

在手术成功的情况下，动物应在三到五天内完全恢复。我们建议在手术至少一周后再开始电生理记录实验。每次记录实验开始时，使用异氟烷对动物进行轻度麻醉，并将电极阵列的连接器与神经记录系统相连接。

将动物放入实验舱内，在开始记录前等待其完全从麻醉中恢复。手术成功后，可在数周内通过植入的电极记录到神经元放电和局部场电位。最终应通过死后解剖对电极阵列是否成功植入目标结构进行确认。

含有电极轨迹的尼氏染色切片可用于确定每个植入微丝电极的位置。在清醒且行为自由的动物中进行慢性电生理记录，是神经科学研究多个领域中广泛使用的一种强大技术。由于普通狨猴相较于历史上常用的动物模型具有诸多优势，本视频的目的在于帮助其他神经科学家将其应用于自身研究中。

除了本视频中详细介绍的慢性记录电极植入外，相同的立体定位手术方案还可根据多种其他实验目的进行调整，包括刺激电极、引导套管和微量注射的植入。当将该方案用于前述某项技术时，手术操作者主要需调整钻孔步骤，以适应所需植入物的尺寸。此外，对于其中许多技术而言，接地电极的放置并非必需，因此可省略该步骤。

无论实验目标如何，在观看本视频后，您应能够掌握如何在普通狨猴中成功实施立体定向神经外科手术。