Chirurgie stéréotaxique pour l'implantation de microélectrodes Arrays dans le Marmoset commun (Callithrix jacchus)

L’objectif global de cette procédure est de décrire les étapes chirurgicales impliquées dans l’implantation de tableaux de microélecrodes pour l’enregistrement électrophysiologique chronique dans les marmosets se comportant librement. Les marmosets sont de petits primates qui sont de plus en plus utilisés dans la recherche en neurosciences. Ces animaux partagent bon nombre des avantages pratiques et logistiques des rongeurs.

Leur propension au jumelage et à la fécondité élevée à un jeune âge signifie un accès facile à de grandes cohortes génétiquement similaires. En outre, leur petite taille de corps les rend faciles et relativement bon marché pour prendre soin de. En tant que primates, le marmoset a un système nerveux central qui est beaucoup plus semblable à un humain que celui d’un rongeur.

Cela inclut un cortex préfrontal très développé et un système visuel. Un avantage que les marmosets ont sur de nombreuses autres espèces de primates cependant, est les progrès réalisés dans leur modification génétique. Avec un génome profondément séquencé et le succès générant fondateur knock-in et knock-out animaux, il est clair que le marmoset est sur le point de devenir un modèle puissant pour étudier la fonction cérébrale dans la santé et la maladie.

Une méthode courante pour étudier la fonction cérébrale consiste à implanter des électrodes dans des endroits anatomiquement spécifiques. Cela permet d’enregistrer chroniquement l’activité neuronale dans différentes zones cibles chez les animaux éveillés et se comportant librement. Avant la chirurgie déterminer la coordonnée intraorale zéro pour tous les implants et guides.

Pour ce faire, fixez chaque tableau d’électrodes qui sera implanté sur un support d’électrode et réglez un micro fil au zéro intraoral. C’est là que les barres d’oreille se rencontrent. Répétez cette demande pour les tableaux et les supports d’électrodes supplémentaires, si nécessaire.

En outre, répétez ceci avec une aiguille de calibre 24 également attachée à un support stéréotaxique de sonde. Pour les tableaux électrophysiologiques, un fil au sol doit être soudé à toutes les autres vis qui seront utilisées. Enfin, organisez et stérilisez tous les instruments, équipements et jetables en préparation de l’intervention chirurgicale.

Le jour de la chirurgie, assurez-vous que l’animal n’a pas mangé pendant six heures avant de commencer l’anesthésie. L’atropine et la kétamine seront utilisées pour induire l’anesthésie par des injections séquentielles et intramusculaires. Ensuite, rasez la tête des animaux à l’aide de tondeuses à barbier.

Il est important d’intuber l’animal pendant la chirurgie. Notre méthode préférée consiste à attacher une bande élastique à la table chirurgicale que nous insérons derrière les canines des animaux alors qu’elle est en position supine. Nous utilisons ensuite une sonde à pointe de coton pour écouvillonner la langue du marmoset et la saisir d’une main.

Cela permet à un technicien d’ouvrir la bouche et les voies respiratoires d’une seule main. Après l’insertion du tube ensotracheal, fixez-le à l’ensemble d’anesthésie avec le ventilateur artificiel réglé à 40 respirations par minute. Fixez le tube et l’assemblage avec du ruban adhésif, au besoin.

Avec le marmoset maintenant en position couchée fixer la tête de l’animal dans le cadre stéréotaxique. Pour ce faire, d’abord, insérez le bout de la barre d’oreille droite dans le canal auditif droit de l’animal. Suivi de la barre d’oreille gauche dans le canal auditif gauche.

Ensuite, la tête doit être nivelé de telle sorte que le plan horizontal est parallèle au cadre, tandis que le plan antérieur/postérieur est centré. Pour ce faire, il centre d’abord la tête de l’animal à l’aide des mesures de la barre d’oreille fixées à des distances égales. Par la suite, le morceau de bouche est inséré dans la bouche de l’animal, et ajusté jusqu’à ce qu’il touche la palette de l’animal, tandis que les barres orbitales ne font que toucher la marge inférieure de l’os orbital.

Comme le plan horizontal est défini comme le plan passant par la marge inférieure de l’os orbital et le centre du medius auditif externe, il faut s’assurer que la surface inférieure de l’os orbital est maintenant aligné horizontalement avec le centre des barres d’oreille avant de procéder. Pendant la procédure, il est important de maintenir tous les signes vitaux. Ainsi, il faut connecter un oxymètre d’impulsion portable à la main du marmoset pour s’assurer que la fréquence cardiaque et la saturation en oxygène sont dans les gammes acceptables.

En outre, une sonde rectale de température reliée à un coussin chauffant homéothermique fixé à 37 degrés centigrades, et scotchée à la queue, assurera que la température corporelle du marmoset n’est pas affectée négativement par l’anesthésie. La dernière étape préopératoire consiste à nettoyer et désinfecter la tête rasée de l’animal avec de la chlorhexidine et de l’iode, avant de couvrir l’animal d’un champ chirurgical stérilisé. Effectuer une incision dans la ligne médiane du cuir chevelu après l’application d’un analgésique local à cet endroit.

Pour préparer la surface du crâne, d’abord, détachez soigneusement le muscle temporel du crâne. Ceci est fait en coupant la fossa à son insertion dans le crâne avec un scalpel. Après quoi, le muscle temporel doit être doucement séparé du crâne, à l’aide d’un raspatory périostéral.

En continuant avec le raspatory périostéral enlever le périostée de tout crâne exposé par raclage. Ensuite, marquez l’emplacement de la craniotomie en créant des trous de bavures peu profondes dans la surface osseuse et en perçant le périmètre de la craniotomie. Percer six à huit trous de vis, au besoin, dans le crâne et implanter les vis.

À cette époque, enrouez les fils au sol soudés à une vis donnée autour de la vis non solide adjacente. Retirer l’os au centre de la craniotomie à l’aide de forceps McPherson. Tandis que le cerveau et le mater de dura sont découverts les maintiennent hydratés avec la solution saline stérile.

Pour enlever le dura mater, une aiguille de calibre 25 ou 26 doit être pliée à environ 90 degrés pour faciliter la ponctuation et le levage de la surface de la dura mater loin de la surface du cerveau. À ce stade, micro ciseaux sont utilisés pour exciser la dura mater. Attachez les électrodes au micromanipulateur stéréotaxique et positionnez-les, de sorte que l’électrode se trouve aux coordonnées antérieures/postérieures et médiale/latérales souhaitées.

Maintenant, abaissez la pointe de l’électrode jusqu’à ce qu’elle touche la surface du cerveau. Insérez lentement le tableau dans le cerveau, jusqu’à ce qu’il atteigne les coordonnées dorsales/ventrales désirées. Ajouter une goutte de peinture argentée entre le fil de sol et chaque vis pour assurer une connexion électrique.

Fixez l’électrode sur le crâne en appliquant de l’acrylique dentaire sur le crâne exposé, une vis et le tableau d’électrodes. Répétez cette procédure d’implantation avec tous les tableaux supplémentaires. Enfin, à l’aide d’acrylique dentaire, faire un bouchon de tête robuste autour de l’étendue latérale des tableaux et complètement au cas où les fils au sol et tout crâne exposé ou vis.

Si nécessaire, on peut insérer une barre de soutien dans le bouchon de tête et la sceller en place avec de l’acrylique dentaire. Après la création de la suture du capuchon de la tête de la peau si le muscle ou le tissu osseux est exposé. Une solution antiseptique doit également être appliquée sur la plaie à ce moment.

Une fois la chirurgie terminée, il est temps de commencer la récupération. Tout d’abord, éteignez l’alimentation en isoflurane, mais pas l’oxygène, et retirez l’animal du cadre stéréotaxique. Placez l’animal sur la page de chauffage, avec l’oxygène maintenu par le tube entéracheal.

Lorsque les premiers signes de réflexes névrogènes tels que les spasmes laryngésal commencent, retirez le tube entéracheal. L’oxygène doit maintenant être fourni avec un masque jusqu’à ce que l’animal présente des signes clairs de récupération anesthésique, tels que les réflexes protecteurs, le tonus postural, et les tentatives d’ambuler. Le marmoset doit être logé individuellement, et laissé pour récupérer dans une cage propre et de la chambre pendant 24 à 48 heures, avant de retourner à sa cage à la maison.

Les animaux implantés doivent être logés dans des cages séparées. Il est important d’observer l’animal pendant au moins une heure après la chirurgie pour surveiller les signes de détresse et plus particulièrement les mouvements non coordonnés. Des antibiotiques, des analgésiques et des anti-inflammatoires devraient être administrés dans les jours qui suivent la chirurgie pour contrôler la douleur et prévenir l’infection.

Lors de chirurgies réussies, l’animal doit être complètement récupéré dans les trois à cinq jours. Nous recommandons que les séances d’enregistrement électrophysiologique commencent au moins une semaine après la chirurgie. Au début de chaque session d’enregistrement anesthésier légèrement l’animal à l’aide d’isoflurane et connecter le connecteur de tableaux d’électrodes à un système d’enregistrement neuronal.

Placez l’animal à l’intérieur de la chambre expérimentale et attendez une récupération anesthésique complète avant de commencer les enregistrements. Après une chirurgie réussie, il est possible d’enregistrer des pointes et des potentiels locaux sur le terrain à partir des électrodes implantées sur plusieurs semaines. En fin de compte, une confirmation finale que les tableaux d’électrodes ont été implantés avec succès dans les structures cibles doit être préformée post mortem.

Les sections tachées nissl contenant des pistes électro peuvent être utilisées pour déterminer la position de chaque micro fil implanté. Les enregistrements électrophysiologiques chroniques chez les animaux éveillés se comportant sont des techniques puissantes utilisées dans de nombreuses lignes de recherche en neurosciences. Comme le marmoset commun offre de nombreux avantages par rapport aux modèles historiquement populaires, le but de cette vidéo, est d’aider d’autres neuroscientifiques à adopter le marmoset commun pour leur recherche.

En plus de l’implantation d’électrodes d’enregistrement chronique, tel que détaillé dans cette vidéo, le même protocole de chirurgie stéréotaxique peut être adapté à de nombreuses autres fins expérimentales, y compris l’implantation d’électrodes stimulantes, canules guides et microinjections. Lors de l’adaptation de ce protocole pour l’une des techniques mentionnées ci-dessus, le chirurgien modifiera principalement la procédure de forage pour se conformer à la taille de l’implant désiré. En outre, la procédure au sol n’est pas nécessaire pour bon nombre de ces techniques et peut donc être omise.

Quel que soit l’objectif expérimental, après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une compréhension sur la façon d’effectuer avec succès la neurochirurgie stéréotaxique dans le marmoset commun.