Erstellung akuter und chronischer experimenteller Modelle der motorischen Tic-Expression bei Ratten

Dieses Protokoll beschreibt ein einzigartiges experimentelles Modell von Tic-Störungen, indem es die Methode zur Induktion motorischer Tics bei einer sich frei verhaltenden Ratte entweder vorübergehend oder chronisch vorlegt. Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass sie das einzige verfügbare Modell der Tic-Expression beschreibt, das häufig zur Untersuchung des Tourette-Syndroms und anderer Tic-Störungen verwendet wird. Die visuelle Demonstration verdeutlicht den komplexen Prozess der maßgeschneiderten Gerätevorbereitung und Implantationschirurgie.

Esther Vinner, eine Doktorandin aus meinem Labor, und Katya Belelovsky, die Laborleiterin, werden das Verfahren demonstrieren. Bereiten Sie zunächst eine Implantatkanüle vor, indem Sie einen 25-Gauge-Edelstahl-Hyporöhrchen und einen 0,013-Zoll-Dummy-abnehmbaren Innendraht schneiden. Führen Sie diesen Dummy-Draht in die Implantatkanüle ein, bis er das Ende erreicht, und biegen Sie den überschüssigen Draht.

Schneiden Sie dann ein 70 Zentimeter flexibles Polymer-Mikrobohrrohr, um den Injektor vorzubereiten. Bereiten Sie eine Injektionskanüle vor, indem Sie ein Hyporohr aus Edelstahl mit 30 Gauge mit einem Rotationswerkzeug schneiden. Führen Sie drei Millimeter dieser Injektionskanüle in ein flexibles Rohr ein und kleben Sie das Gelenk zwischen ihnen, um einen Injektor zu erhalten.

Schieben Sie bei der Operation den Implantatkanülsen auf den Kanülenhalter und senken Sie ihn bis zum Implantationsziel im Gehirn der Ratte. Befestigen Sie die implantierte Kanüle am Schädel der Ratte, indem Sie Zahnzement auftragen. Setzen Sie den vorbereiteten Dummy in diese Implantatkanüle ein und bedecken Sie alle Implantate, indem Sie Zahnzement auf den Rest des Schädelbereichs auftragen.

Um die Mikroinjektion durchzuführen, befestigen Sie den Injektor an der mit Bikukullin gefüllten Präzisionsmikrospritze aus Glas und konfigurieren Sie die Einstellungen auf eine Rate von 0,35 Mikrolitern pro Minute und ein Gesamtvolumen von 0,35 Mikrolitern. Legen Sie die Ratte in den Versuchskäfig. Entfernen Sie den Dummy und führen Sie den Injektor bis zum Ende in die implantierte Kanüle ein.

Starten Sie die Infusionspumpenmaschine und verfolgen Sie die Tic-Initiierungs- und Beendigungszeiten mit einer Stoppuhr. Entfernen Sie nach einer Minute Injektion den Injektor und setzen Sie den Dummy langsam wieder ein. Bereiten Sie eine Kanülenführung vor, indem Sie eine 12 Millimeter 25 Gauge Edelstahl Hyporöhre und eine Infusionskanüle schneiden, indem Sie eine 30 Gauge Edelstahl Hyporöhre schneiden.

Führen Sie einen Draht mit einem Durchmesser von 0,005 Zoll in die Infusionskanüle ein und biegen Sie ihn an der vorgesehenen Stelle in L-Form. Als nächstes bereiten Sie flexible Katheterschläuche vor, indem Sie ein acht Zentimeter großes Polyethylen-PE10-Rohr schneiden. Entfernen Sie den Innendraht von der Infusionskanüle, kleben Sie die Kanülenführung auf die drei Millimeter überlappte In der Nähe des gebogenen Teils der Infusionskanüle mit Cyanacrylatkleber und Beschleuniger.

Führen Sie dann den horizontalen Teil der Infusionskanüle in den Katheterschlauch ein. Werfen Sie die lichtdurchlässige Kappe des Pumpendurchflussmoderators aus. Tauchen Sie den Schlauchadapter in 70% Alkohol und befestigen Sie ihn am kurzen Kanülenteil des Strömungsmoderators, bis er den weißen Flansch berührt.

Führen Sie den flexiblen Katheterschlauch in den Schlauchadapter ein und halten Sie den langen Kanülenteil mit einem Clipständer, während Sie alle Verbindungen kleben. Wickeln Sie die Mini-Osmotikpumpe mit einem Papiertuch ein und befestigen Sie sie vertikal mit der Öffnung nach oben mit einem Cliphalterständer. Füllen Sie die Pumpe mit aCSF mit einer Spritze mit einer stumpfen 27-Gauge-Nadel und achten Sie darauf, den Lufteintrag zu vermeiden.

Füllen Sie den langen Kanülenteil des Infusionsröhrchens mit aCSF mit einer Spritze mit einer stumpfen 27-Gauge-Nadel. Und stecken Sie es in die Pumpe. Stellen Sie die Pumpe für mindestens vier bis sechs Stunden bei 37 Grad Celsius in ein salzhaltiges Becherglas.

Erstellen Sie eine subkutane Tasche im Rücken der Ratte, indem Sie alternativ einen alkoholsterilisierten Hämostaten unter der Haut durch die mittlere Skapulierlinie öffnen und schließen. Nehmen Sie die Pumpe aus dem Wasserbad und legen Sie sie auf den Rücken der Ratten, der mit einem Papiertuch bedeckt ist. Schieben Sie die Kanülenführung des Infusionsschlauchs auf den Kanülenhalter.

Halten Sie die Pumpe mit dem Hämostaten und führen Sie sie vorsichtig in die Unterhauttasche ein. Implantieren Sie die Infusionskanüle in das Target und kleben Sie sie mit Gelkleber auf den Schädel. Fixieren Sie die Infusionskanüle, stellen Sie sicher, dass der Katheter knickfrei ist, um Halsbewegungen zu ermöglichen, und bedecken Sie alle Implantate mit Zahnzement.

Um eine Pumpenersatzoperation durchzuführen, beginnen Sie mit der Injektion von Bikuline in die Pumpe mit einer Spritze mit einer stumpfen Nadel von 27 Gauge. Injizieren Sie weiterhin Bikukullin, während Sie die Spritze entfernen, um das Eindringen von Luft zu verhindern. Setzen Sie den Strömungsmoderator in die Pumpe ein und legen Sie die Pumpe für mindestens vier bis sechs Stunden in ein 37 Grad Celsius heißes Wasserbad.

Machen Sie einen Schnitt auf der Haut über der implantierten Pumpe. Waschen Sie die Tasche mit Raumtemperatur aCSF und trocknen Sie sie mit Mullpads. Trennen Sie die mit aCSF gefüllte Pumpe mit einem Hämostat vom Strömungsmoderator und entsorgen Sie sie.

Lösen und verwerfen Sie den Strömungsmoderator ebenfalls von der mit Bikuline gefüllten Pumpe. Befestigen Sie die mit Bikuline gefüllte Pumpe vorsichtig am implantierten Strömungsmoderator und kleben Sie die Schnittlinie mit einem Gewebekleber. Im akuten Modell beginnen Tics einige Minuten nach der bikukulinen Mikroinjektion zu erscheinen und dauern Dutzende von Minuten, dann zerfallen und aufhören.

Im chronischen Modell beginnen Tics typischerweise am ersten Tag nach der bikukullingefüllten Pumpimplantation zu erscheinen, die während des Tages schwankt und am deutlichsten während des ruhigen Wachzustands beobachtet werden kann. Motorische Tics haben eine stereotype kinematische Signatur, die in den Beschleunigungsmesser- und Gyroskopsignalen erkannt werden kann. In ähnlicher Weise kann das Tic-Timing auch mit dem potentialsignalen Signal der lokalen Felder im gesamten cortico-basalen Ganglienweg beurteilt werden, da LFP-Transientenspitzen mit großer Amplitude auftreten.

Diese Modelle ermöglichten die Untersuchung der Tic-Expression nach verschiedenen verhaltensbezogenen, umweltbedingten und pharmakologischen Interventionen über einen längeren Zeitraum.