Häufige Marmosets (Callithrix jacchus) werden in vielen Forschungsbereichen, einschließlich der Neurowissenschaften, als wichtiger Modellorganismus anerkannt. Diese Primaten der neuen Welt stellen ein wichtiges ergänzendes Tiermodell sowohl für Nagetiere als auch für andere nichtmenschliche Primaten (NHPs) dar, wie z. B. den Rhesusmakaken. Wie Nagetiere sind diese Tiere klein, leicht zu manipulieren und relativ sparsam zu pflegen und zu züchten1,2,3,4, im Vergleich zu größeren NHPs. Darüber hinaus haben diese Tiere eine Neigung zu Städtepartnerschaften und hoher Fruchtbarkeit im Vergleich zu anderen NHPs1,2,3. Ein weiterer Vorteil, den das Marmoset gegenüber vielen anderen Primaten hat, ist, dass moderne molekularbiologische Werkzeuge3,4,5,6,7 und ein sequenziertes Genom2 ,3,4,5,8 wurden verwendet, um sie genetisch zu modifizieren. Sowohl Knock-in-Tiere mit Lentivirus5, als auch Knock-out-Tiere mit Zink-Finger-Nukleasen (ZFNs) und Transkriptionsaktivator-ähnliche Effektornukleasen (TALENS)7, haben lebensfähige Gründertiere ergeben.
Ein Vorteil gegenüber Nagetieren ist, dass Marmosets, als Primaten, phylogenetisch näher am Menschen sind3,5,6,9,10,11. Wie Menschen sind Marmosets taguale Tiere, die auf ein hoch entwickeltes visuelles System angewiesen sind, um einen Großteil ihres Verhaltens zu leiten10. Darüber hinaus weisen Marmosets Verhaltenskomplexität auf, einschließlich einer breiten Palette von sozialen Verhaltensweisen wie der Verwendung verschiedener Vokalisationen3, die es Forschern ermöglichen, Fragen zu beantworten, die bei anderen Arten nicht möglich sind. Aus neurowissenschaftlicher Sicht haben Marmosets Lissenzephalie Gehirne, im Gegensatz zu den häufiger verwendeten rhesus macaque9. Darüber hinaus haben Marmosets ein zentrales Nervensystem ähnlich wie Menschen, einschließlich einer stärker entwickelten präfrontalen Kortex9. Zusammen positionieren all diese Eigenschaften Marmosets als ein wertvolles Modell, um die Gehirnfunktion bei Gesundheit und Krankheit zu untersuchen.
Eine gängige Methode zur Untersuchung der Gehirnfunktion beinhaltet die Implantation von Elektroden an anatomisch spezifischen Orten mittels stereotaxic Neurochirurgie. Dies ermöglicht die chronische Aufzeichnung der neuronalen Aktivität in verschiedenen Zielbereichen in wachen und frei verhaltenden Tieren12,13. Stereotaxic Neurochirurgie ist eine unverzichtbare Technik in vielen Forschungslinien verwendet, da es eine präzise Ausrichtung auf neuroanatomische Regionen ermöglicht. Im Vergleich zur Makaken- und Nagetierliteratur gibt es weniger veröffentlichte Studien, die die stereotaxic Neurochirurgie spezifisch für das Marmoset beschreiben, und sie neigen dazu, nur spärliche Details der Schritte zu liefern, die an der Operation beteiligt sind. Darüber hinaus konzentrieren sich diejenigen mit mehr Details vor allem auf Verfahren zur Elektrophysiologie-Aufzeichnung bei kopfhaltenden Tieren14,15,16,17.
Um eine breitere Akzeptanz von Marmosets als Modellorganismus in der neurowissenschaftlichen Forschung zu ermöglichen, definiert die vorliegende Methode spezifische Schritte, die für eine erfolgreiche stereotaxic neurosurgery bei dieser Art notwendig sind. Neben der Implantation von Aufzeichnungsarrays, wie in der vorliegenden Methode beschrieben, kann die gleiche Technik für viele andere experimentelle Enden angepasst werden, einschließlich der Implantation von stimulierenden Elektroden zur Behandlung von Krankheiten18 oder kausal fahrend Schaltungsverhalten19; Implantation von Führungskanülen zur Extraktion und Quantifizierung von Neurotransmittern20, Injektionen von Reagenzien, einschließlich der zur Induzieren von Krankheitsmodellen12 oder für Schaltkreisverfolgungsstudien15; Ablation von diskreten Geweberegionen21; Implantation von Optroden für optogenetische Studien22; Implantation von optischen Fenstern für die kortikale mikroskopische Analyse23; und Implantation von elektrokortikographischen (ECoG) Arrays24. Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht daher darin, die chirurgischen Schritte zu skizzieren, die bei der Implantation von Mikroelektroden-Arrays für chronische elektrophysiologische Aufnahmen in frei benehmenden Marmosets involviert sind.