2022年1月21日
通过颅骨进入并利用颅骨解剖标志进行引导,是小鼠脑部定位的常用立体定位手术方法。本文概述了一种用于靶向延髓尾部及上段颈髓的替代性立体定位手术方法。 通过 依赖于脑干解剖标志直接可视化的枕大池。
本方案提供了可重复地进入尾侧脑干和上颈髓感兴趣区域的逐步操作指南。该技术在向尾侧脑干和上颈髓的特定感兴趣区域递送微量注射液时,可提高操作的精确性。该技术已应用于其他动物模型,并可进一步推广至更多动物模型。
神经病学副教授、VanderHorst 实验室首席研究员 Veronique VanderHorst 博士将演示此操作步骤。确保氧气流对准鼻罩。将小鼠移至立体定位仪框架上,并将其鼻子放入一个可调节的鼻罩中。
仅使用耳杆将小鼠固定于立体定位仪中。在小鼠眼睛上涂抹润滑剂。通过手动引导鼻部,将小鼠头部前屈至90度角。
为固定此位置,将塑料挡板平行于小鼠适配器的耳杆支柱放置,以颅骨的平坦部分作为参考基准。将加热垫置于小鼠下方,并使用小盒子垫高身体,确保颈部和身体其余部分与实验台平行。在身体下方放置铺巾。
皮下注射单剂量美洛昔康缓释剂,剂量为每公斤体重4毫克,体积为每克体重2微升。先用70%酒精消毒垫清洁手术切口部位,再用甜菜碱消毒垫清洁,然后再次使用酒精消毒垫清洁,并使其自然干燥。消毒双手并戴上无菌手套,随后在手术部位铺上手术巾。
通过捏压小鼠脚趾或检查角膜反射,确认小鼠已适当麻醉。将异氟烷浓度降低至2.0以维持麻醉水平。使用手术10号刀片,从枕骨边缘向肩部方向,以平稳的动作做1至1.2厘米的切口。
仔细切开斜方肌的正中缝,暴露成对的头长肌。将两个牵开器钩分别置于成对的头长肌之间,一个朝向左侧,另一个朝向右侧。使用钝性椎板咬骨钳从枕骨处开始分离左右两侧的头长肌肌腹,此处中线清晰可见。
用钝头镊子沿枕骨中线向下滑动,直至到达与小脑延髓池硬脑膜相接处,然后继续沿硬脑膜滑至寰椎。重新调整牵开器位置,并通过移动止血钳来调节张力。使用钝头椎板咬骨钳进一步分离中线处的肌肉,以充分暴露脑干和小脑。
根据需要重复上述操作,直至小脑和脑干在硬脑膜下方显现。使用钝性椎板咬骨钳,从正中线向侧方移动钳子,清除硬脑膜上细小的结缔组织条索,直至清晰暴露脑干,从而创造更充分的侧方空间。通过敞开的硬脑膜观察脑干背侧表面,并识别其详细的解剖标志。
使用斜角镊夹住从枕骨延伸至寰椎的硬脑膜,然后用弹簧剪在硬脑膜上剪开一个约0.5至1.5毫米的小切口。硬脑膜打开后,用无菌棉签吸除多余的脑脊液。闩部(obex)是中央管通入第四脑室的位置,为标准的前后和内外侧零点。
使用立体定位臂将移液器或注射器定位至目标位置。将臂降至背侧表面,该表面以背腹向零点为基准形成。然后将移液器降至脑干并注入溶液。
注射后将针头留置1至5分钟,以避免在使用3至50纳升体积时形成针道。然后通过立体定位仪臂抬起移液管或注射器,并对多个靶点重复此操作。小心地从手术区域移除钩子。
成对的头长肌将回缩至中立位置,完全覆盖小脑延髓池。不要在中线缝合斜方肌和硬脑膜,因为它们过于脆弱,无法承受缝线。使用3针尼龙或聚丙烯缝线缝合皮肤。
通过小脑延髓池入路可以靶向位于尾侧脑干和上颈段脊髓的结构,这些结构通常难以通过标准的立体定位方法到达,或容易出现靶向不一致的问题。在小鼠中,尾侧脑干内的舌下神经核、腹侧呼吸群以及邻近的网状结构等,已常规采用小脑延髓池入路进行靶向操作,本文即以舌下神经核和腹内侧延髓为例进行说明。为了评估小脑延髓池入路与标准入路的靶向准确性,测量了腹侧和背侧区域在前后、内外侧以及背腹方向上,目标靶点与实际靶点之间的距离。
结果显示,在前后、内外侧和背腹平面的误差显著小于标准方法,突显了小脑延髓池入路在这些靶点上的更高精确性。在实施该方案时,必须确保按照描述进行头部的前屈和身体的抬高。接下来,在操作肌肉或硬脑膜之前,必须准确识别关键解剖标志。
如果这些解剖标志无法被识别或丢失,将难以保持正确的定位并按预期执行操作。该技术有助于解答与延髓尾侧及上段颈髓功能解剖结构组织相关的概念性问题。
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本文概述了一种通过小鼠小脑延髓池进入尾侧脑干和上段颈髓的立体定位手术方法。这种替代性入路可提高对特定脑区靶向的精确性,能够在解剖标志的直视引导下进行微量注射。
由于解剖结构难以接近,针对尾侧脑干和上颈段脊髓结构的研究在临床前神经科学中仍然具有挑战性,这限制了对呼吸和运动控制等重要功能的机制研究。经小脑延髓池途径提供了一种可重复且可视引导的给药路径,可提高在局限区域内的注射准确性,有助于在早期发现阶段实现可靠的靶点干预。这一方法学上的进步在评估疾病相关系统中神经调节靶点时,能够减少生物学变异,提高预测的可信度。
该方法可整合到早期发现工作流程中,在此流程中,先通过假设驱动的方法靶向脑干环路,再进行先导化合物筛选及临床前药效测试。