Une nouvelle procédure détaillée pour l’imagerie fonctionnelle de rats éveillés et fixés à la tête est décrite.
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Article de méthode
Une nouvelle procédure détaillée pour l’imagerie fonctionnelle de rats éveillés et fixés à la tête est décrite.
Les anesthésiques, couramment utilisés dans la recherche préclinique et scientifique fondamentale, ont une influence dépressive sur les fonctions métaboliques, neuronales et vasculaires du cerveau et peuvent influencer négativement les résultats neurophysiologiques. L’utilisation d’animaux éveillés pour les études de recherche est avantageuse, mais pose le défi majeur de garder les animaux calmes et immobiles pour minimiser les artefacts de mouvement tout au long de l’acquisition de données. L’imagerie éveillée chez les rongeurs de petite taille (p. ex. souris) est très courante, mais reste rare chez les rats, car les rats sont plus gros, plus forts et ont une plus grande tendance à s’opposer aux contraintes de mouvement et à la fixation de la tête pendant les longues durées requises pour l’imagerie. Un nouveau modèle de neuroimagerie de rats éveillés et fixés à la tête à l’aide d’élingues cousues à la main, d’implants de tête imprimés en 3D, de casques et d’un chevalement est décrit. Les résultats obtenus à la suite d’un seul essai de stimulation à moustache unique suggèrent une augmentation de l’intensité de la réponse fonctionnelle évoquée. L’acquisition de la réponse fonctionnelle évoquée chez des rats éveillés fixés à la tête est plus rapide que celle des rats anesthésiés, fiable, reproductible et peut être utilisée pour des études longitudinales répétées.
La plupart des examens scientifiques de neuroimagerie fondamentale, préclinique et translationnelle sont acquis à partir d’animaux anesthésiés 1,2. Les anesthésiques facilitent l’expérimentation, mais influencent continuellement le métabolisme, la pression artérielle et la fréquence cardiaque du cerveau etdu corps 3. Le type d’anesthésique ainsi que la durée et la voie d’administration ajoutent des variables confusionnelles à l’interprétation des données qui pourraient contribuer à la reproductibilité et aux échecs translationnels4. Un goulot d’étranglement majeur des études de neuroimagerie de rat éveillées et fixées sur la tête est la nécessité de garder le rat immobile et calme tout au long des processus de préparation et d’acquisition de données. De petits mouvements produisent des artefacts de mouvement injustifiés, qui peuvent nuire à l’analyse et à l’interprétation des données.
Un nouveau modèle de neuroimagerie à partir de rats éveillés et fixés à la tête à l’aide d’élingues personnalisées, d’implants de tête imprimés en trois dimensions (3D), de casques et d’un chevalement a été conçu qui offre plusieurs avantages pour une expérimentation facile. L’implant de tête 3D est léger et couvre une petite partie du crâne nécessaire à la transfixation. Les implants de tête et les capuchons imprimés en 3D sont conçus à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). Les protocoles de stimulation des moustaches, d’acquisition de données, d’analyse de données et les résultats de rats anesthésiés ont été décrits en détail dans des travaux antérieurs 5,6,7.
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Toutes les procédures étaient conformes aux directives du National Institute of Health et approuvées par le comité de soin et d’utilisation des animaux de l’Université de Californie à Irvine. Sept rats mâles et une femelle (Sprague-Dawley, poids: 185-350 g) ont été utilisés dans cette étude. Une fois l’étude terminée, les rats ont été sacrifiés en utilisant une surdose de dioxyde de carbone.
1. Conception des différents composants
2. Formation initiale des rats
3. Formation à l’élingue
4. Préparation préchirurgicale
5. Chirurgie
6. Imagerie éveillée
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Les signaux d’imagerie optique représentatifs d’un seul essai sur un rat anesthésié et la réponse additionnée (de 40 essais recueillis) d’un rat éveillé sont présentés (Figure 4). L’intensité du signal pour la stimulation à moustache unique d’un rat éveillé peut être visualisée à un seuil plus élevé que pour le rat anesthésié, montrant un signal plus fort de l’animal éveillé. Les moustaches C2 des rats sont stimulées à 5 Hz pendant 1 s, et la réponse fonctionnelle est affichée comme un chang...
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L’utilisation de l’imagerie éveillée et fixe de la tête chez le rat offre de nombreux avantages en termes de facilité et de personnalisation. Les élingues conçues sur mesure permettent aux rats d’être enveloppés dans un matériau de filet respirant, éliminant ainsi le besoin d’enfermer les animaux dans des chambres de retenue en plastique fermées pendant de longues périodes10,11. Les rats sont gardés calmes et sans stress pendant les longues durées des séances d’i...
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Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Nous remercions Clara Jones, James Stirwalt, Linh Hoang, Young Joon Ha et Amirsoheil Zareh pour leur aide lors de l’entraînement des rats et de la préparation des frondes. Le financement a été fourni par les National Institutes of Health (NIH, numéro de subvention: NS119852) et la Fondation Leducq (numéro de subvention: 15CVD02).
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Rats | Charles River | Sprague Dawley | |
| Isoflurane | Pivetal | 21295098 | Anesthésique général |
| Lidocaïne HCl 2 % injection | Phoenix | L-2000-04 | Anesthésique local |
| Injection de sulfate d’atropine | Vedco | 5098907512 | Aide à la respiration |
| Solution injectable de Lactate | Ringer Vedco | ||
| Flunixin injection | Vedco | 6064408670 | Gestion de la douleur |
| Enrosite injection (Enrofloxacine 2,27 %) | VetOne | 501084 | Avoid infection |
| PromAce injection (Maléate d’acépromazine) | Beohringer Ingelheim | 136059 | |
| Animax onguent | Dechra Veterinary Products | 122-75 | ingrédients actifs de nystatine 1000 unités par gramme, sulfate de néomycine 2,5 mg par gramme, thiostrepton 2500 unités par gramme et acétonide de triamcinolone 1 mg par gramme |
| Puralube pommade ophtalmique | Dechra Veterinary Products | 211-38 | |
| Povidone-iode PVP tampons de préparation | Medline | MDS093917 | Betadine générique |
| Alcool isopropylique tampons | BD | 326895 | |
| Vetbond tissu adhésif | 3M | 1469SB | |
| Fraise (foret), carbure opératoire standard | SS Fraises blanches | 14829 | #3 |
| Vis à tête plate 00-90 x 1/8 en acier inoxydable | J.I. Morris | F0090CE125 | Vis d’ancrage |
| Système stéréotaxique | Kopf Instruments | 1430 | |
| Couverture chauffante homéothermique | Harvard Apparatus | 50-7220-F | |
| Oxymètre de pouls & cardiofréquencemètre | Kent Scientific | MouseStat Jr. | |
| Pétrolatum | Fisher Scientific | P66-1LB | Vaseline |
| générique Fil, cuivre nu | Fisher Scientific | 15-545-2C | 20 gauge |
| Teets Cold Cure powder | Pearson Dental | C73-0054 ; | matière active : Méthacrylate de méthyle |
| Teets Cold Cure liquid | Pearson Dental | C73-0078 ; | matière active : Méthacrylate de méthyle |
| Moule en silicone caoutchouc | Smooth-On | Body Double Fast | polymère de silicium |
| Metricide 28 (Germicide) | Metrex | Oct-05 | |
| Encre de Chine, noir | Pelikan | 301051 | |
| Foret dentaire | NSK Dental | Ultimate XL-F | |
| Imprimante 3D | Prusa Research | i3 MK3S+ | |
| Attaches à coudre Velcro | 90030 | ||
| Tissu utilitaire de protection pour animaux de compagnie | Joann | 10173334 | Matériau de filet |
| Fraise (foret), carbure opératoire standard | SS Fraises blanches | 14829 | #1 fraise |
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