Un grand latéral Craniotomie Procédure pour Mesoscale grand champ d'imagerie optique de l'activité cérébrale

L'objectif principal de cette large craniotomie latérale est d'effectuer un imagerie en temps réel sur une vaste zone d'un hémisphère cortical. Le principal avantage de cette technique réside dans l'exposition d'importantes régions du cortex permettant l'observation, et peut être utilisée en combinaison avec des technologies telles que l'optogénétique. Cette méthode permet d'obtenir des informations sur la caractérisation des dynamiques neuronales entre cellules, ainsi que sur celles entre différents circuits cérébraux à différentes résolutions temporelles et spatiales.

La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle en raison du risque accru d'hémorragie et de lésions corticales, la dure-mère étant souvent attachée à la surface du cerveau et aux vaisseaux sanguins. Cette méthode peut être utilisée pour étudier les mécanismes neurobiologiques sous-jacents au développement des circuits cérébraux et leurs modifications tout au long de la vie en réponse à de nouvelles expériences ou à des pathologies telles que la maladie d'Alzheimer ou les accidents vasculaires cérébraux. Pour commencer cette procédure, stériliser tous les instruments chirurgicaux au moyen d'un autoclave et veiller à maintenir l'asepsie tout au long de l'intervention chirurgicale.

Veillez à disposer d’un tampon cérébral suffisant pour la chirurgie. Ensuite, transférez une souris anesthésiée vers le dispositif de maintien de la tête et placez-la sur un tapis chauffant thermo-régulé à 37 degrés Celsius. Fixez les dents supérieures de la souris dans un support dentaire.

Ensuite, tournez la tête vers la gauche d'environ 30 degrés afin d'exposer le côté latéral droit de la tête. Par la suite, fixez la tête de la souris à l'aide de l'extrémité émoussée des barres auriculaires. Puis appliquez une pommade ophtalmique pour prévenir le dessèchement cornéen.

Pour réduire l'œdème cérébral, injecter du dexaméthasone à raison de quatre milligrammes par kilogramme par voie intramusculaire. Nettoyer la peau recouvrant la zone chirurgicale avec des cotons-tiges imbibés de chlorhexidine à 4 %, trois fois de suite, puis avec de l'alcool à 70 %, également trois fois. Injecter de la lidocaïne par voie sous-cutanée au niveau du site de craniotomie.

Sous un microscope stéréoscopique, soulevez la peau à un millimètre à gauche de la ligne médiane, juste derrière l'oreille, à l’aide de pinces, et pratiquez une petite incision horizontale avec des ciseaux chirurgicaux. Effectuez une incision latérale de cinq à six millimètres en direction de l'oreille droite, puis coupez vers l'extrémité rostrale de la tête. À partir du point d'incision initial, insérez les ciseaux et incisez de 10 millimètres en direction rostrale.

Ensuite, incisez la peau autour de l'oreille droite et près de l'œil droit afin d'exposer le côté droit du crâne et du muscle temporal. Veillez à ce que la partie la plus large de la zone exposée mesure au moins sept millimètres. Puis, retirez davantage de peau si l'aire chirurgicale doit être agrandie.

À l’aide d’un coton-tige, frotter la surface du crâne en mouvement circulaire afin d’enlever le périoste du crâne. S’assurer qu’aucun périoste ne subsiste et que le crâne est parfaitement sec, ce qui est essentiel pour une fixation réussie de la plaque crânienne. Ensuite, à l’aide de ciseaux à ressort et de forceps, séparer le muscle temporal du crâne.

Coupez et rétractez le muscle latéralement jusqu'à atteindre l'os squamosal. Prenez un soin extrême de ne pas endommager la veine temporale superficielle qui court au niveau de l'os squamosal près de l'œil, sinon un saignement pourrait survenir. Contrôlez les saignements à l'aide d'une éponge de gel pré-imprégnée de tampon cérébral.

Pour une hémorragie grave, utilisez un cautère thermique. Appliquez de la colle de butyl cyanoacrylate sur les sites de saignement. Pour commencer cette procédure, marquez d'abord le bregma afin d'orienter les régions cérébrales sous-jacentes, appliquez de la colle d'éthyl cyanoacrylate tout autour du bord inférieur de la plaque cranienne, puis fixez la plaque cranienne au-dessus de la zone de craniotomie.

Ensuite, combler l'espace ouvert entre le crâne et la plaque crânienne avec du ciment dentaire, en laissant uniquement la zone de la craniotomie exposée. Puis attendre que le ciment dentaire sèche et durcisse. Par la suite, délimiter la région de la fenêtre crânienne en griffant légèrement la surface du crâne à l'aide de la fraise dentaire.

Tracer délicatement le foret le long du sillon initial pour l'approfondir, en veillant à ce que le foret ne traverse pas le crâne et n'atteigne pas le cerveau. Pendant ce temps, alterner entre le perçage et l'application sur la surface du crâne de compresses roulées humides toutes les quelques minutes. Ce début très délicat exige que les chirurgiens percent le crâne âgé afin de le détacher pour son retrait, sans endommager le cortex sous-jacent.

Lentement est plus sûr, fluidement est plus rapide. Pendant le perçage, vérifiez périodiquement tout flambage du crâne en appuyant doucement dessus avec une pince ou la mèche immobile du perceuse. Dès que l'os commence à fléchir, arrêtez le perçage et immergez entièrement la fenêtre dans le tampon cérébral.

Attendre au moins cinq minutes avant la suppression du crâne afin d'attendrir l'os et de réduire le risque que la dure-mère adhère à l'os, ce qui facilite l'ablation du crâne. Ensuite, procéder à l'ablation du crâne en partant du bord antérieur. Soulever délicatement l'os du crâne détaché de la dure-mère à l'aide d'une pince.

Une fois l'os détaché et flottant sur la dure-mère, saisissez-le fermement avec une pince et soulevez-le pour l'écarter de la dure-mère. Veillez à ce que l'os ne pénètre jamais dans le cerveau. Utilisez une pince et des ciseaux à ressort pour déchirer et couper délicatement la dure-mère.

Il faut faire attention pour s'assurer que le parenchyme cérébral et les vaisseaux sanguins ne soient pas endommagés. Poursuivre jusqu'à ce que toute la dure-mère soit retirée du site de la fenêtre crânienne. Lorsque la procédure est effectuée correctement, le cerveau apparaît très propre, avec des vaisseaux sanguins bien visibles et sans aucune imperfection.

Vaporisez de l'éthanol à 70 % sur la lamelle et utilisez une bombe d'air comprimé pour sécher délicatement. Assurez-vous que la lamelle est parfaitement propre, sans taches ni poussière. Ensuite, préparez de l'agarose à 1,3 % en chauffant 200 milligrammes de poudre d'agarose dissous dans 15 millilitres de tampon cérébral.

Placez un thermomètre dans l'agarose chaud et laissez refroidir l'agarose jusqu'à une température légèrement supérieure à la température de solidification, environ 40 degrés Celsius. Le refroidissement peut être accéléré en faisant couler de l'eau froide sur le tube, en prenant soin de ne laisser entrer aucune eau dans l'agar. Remuez délicatement avec le thermomètre tout en surveillant sa température.

Juste avant d'appliquer l'agar, retirez le tampon cérébral du puits crânien. Veillez à ce qu'aucune bulle ni aucun particule ne soit présent, car ils pourraient interférer avec l'imagerie. Aspirez maintenant l'agarose à l'aide d'une pipette de transfert et déposez directement l'agarose sur le cerveau.

Ensuite, placez rapidement la lame couvre-objet sur la surface et fixez-la à l’aide de gouttes d’agarose déposées aux coins. On voit ici une microphotographie d’une craniotomie unilatérale large, le bregma étant indiqué par un cercle blanc sur chaque image. Les schémas d’activation corticale sont présentés chez une souris anesthésiée avec 0,5 % d’isoflurane après stimulation de la vibrisse controlatérale, stimulation auditive, stimulation du membre antérieur controlatéral, stimulation du membre postérieur controlatéral et stimulation visuelle de l’œil controlatéral à l’aide d’une diode électroluminescente.

Une activation médiane a été observée pour toutes les formes de stimulation sensorielle entre 10 et 25 millisecondes après l'activation du cortex sensoriel primaire. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en trois à quatre heures. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de veiller à minimiser la perte sanguine et à ne pas endommager le cortex.

En utilisant cette procédure, d'autres techniques d'imagerie telles que l'imagerie optique peuvent aider à répondre à des questions importantes, comme la manière dont la dynamique neuronale est influencée par l'activité spontanée dans le cerveau sain et pathologique. Après son développement, cette technique a permis aux chercheurs du domaine des neurosciences des systèmes d'explorer les interactions et la dynamique neuronale entre des régions corticales éloignées chez la souris. Cette vidéo vous montre comment réaliser une craniotomie latérale étendue chez la souris avec une perte sanguine minimale et un dommage cortical réduit, vous permettant ainsi de recueillir les données nécessaires pour répondre à vos questions scientifiques les plus pressantes.