July 7th, 2015
כאן, אנו יוצרים פיפטה מזכוכית עם פונקציות כפולות: עיכוב מבני מוח עמוקים על ידי הזרקות מיקרו של תרופות וניטור בזמן אמת של השפעותיהן באמצעות הקלטות אלקטרופיזיולוגיות בו זמנית.
המטרה הכוללת של הליך זה היא לבנות דרך הזרקה משתלמת להזרקת נוירוטרנסמיטורים מיקרו לקוליקולוס העליון של החולדה תוך ניטור פעילות עצבית מרובת יחידות. זה מושג על ידי יצירת פיפטה מזכוכית באמצעות נימי זכוכית ומושך מיקרו פיפטה אנכי. השלב השני הוא הכנסת חוט כסף לנימים עם קטע חוט הבולט מהקצה הלא מחודד.
הדבק הבא משמש ליצירת איטום הדוק בין פיפטת הזכוכית למחט היפודרמית. השלבים האחרונים הם למלא את הפיפטה בתמיסת GABA בצבע כחול שמיים של שיקגו המחוברת למזרק מיקרו מלא בשמן מינרלי ומקובעת למזרק מיקרו. בסופו של דבר, ניתן להשתמש במבנה זה של הזרקה עם חלקים נגישים ובמחיר סביר כדי לנטרל מבנים עמוקים במוח תוך רישום הפעילות העצבית של האזור המומת לפני, במהלך ואחרי הזרקת תרופה.
ישנם כמה יתרונות של טכניקה זו על פני שיטות קיימות אחרות כגון פולסי לחץ מבוססי גז ומערכות הזרקה פוטיות. האחת היא שמדובר בשיטה חסכונית המאפשרת שליטה מבוססת תפקוד על אספקת התרופה, מה שמגביל את הנזק לרקמות שנגרם מהזרקת יתר. יתרון נוסף שמציעה מערכת זו הוא יכולת הקלטה משולבת, המאפשרת שליטה יעילה על המרכיב הטמפורלי של השבתה עצבית.
כדי להכין את פיפטות הזרקת ההקלטה, משוך תחילה נימי שבעה סנטימטרים בקוטר חיצוני של מילימטר אחד לדגם אנכי של שוטר. שבע יחידות 20 או דומות. הגדר את התנור ל-18 ואת הסולנואיד לאחד הבא, ללבוש כפפות לשבור ידנית את הקצה כדי ליצור פתח ולוודא במיקרוסקופ שהקוטר הפנימי הוא בין 30 ל-40 מיקרומטר.
מדוד זאת באמצעות סרגל העינית. הוא יפיק עכבה נמוכה יחסית של 0.3 עד 0.6 מגה אוהם. ואז מהקצה הלא מחודד, הכנס חוט כסף לפיפטה באורך של כשבעה סנטימטרים, והשאיר סנטימטר עד שני סנטימטרים תלויים מחוץ לפיפטה.
כופפו את החוט העודף הזה בצורה אורתוגונלית לנימים. לאחר מכן, קח מחט היפודרמית בגודל 30 ומרח דבק פלסטי גמיש על הפיר. ואז הכנס לאט את המחט לתוך הפיפטה.
עד כמה שאפשר. הוסף עוד דבק ליצירת איטום בצומת בין הפיפטה למחט. כשקצה הפיפטה כלפי מעלה, הניחו למכלול להתייבש כ-12 שעות.
לאחר הרדמה והכנסת החולדה למסגרת סטריאוטקסית, יש למרוח משחת עיניים לגלח את ראשה נקי. לאחר מריחת חומר הרדמה מקומי ואישור מישור כירורגי של הרדמה, המשך בחיתוך הקרקפת לאורך החציון באמצעות להב אזמל מספר 10. זה יחשוף את התפרים העטרתיים והסגיטליים.
לאחר מכן בעזרת מרית כירורגית, זהה את ההפניות האנטומיות של למבדה ו- bgma. התאימו את מיקום הראש כך שציוני דרך אלה יהיו מפולסים באותו מישור אופקי. ואז אפס, מצביע קשיח דק כמו צינור זכוכית על ה-bgma.
לאחר מכן, התאם את מיקום הצינור למיקום מעניין באמצעות קואורדינטות מה-bgma. השתמש בחדד כדי לצייר ריבוע סביב אזור המטרה עבור הגולגולת. כעת בעזרת המקדחה המעוקרת הכירורגית, הסר לאט את העצם לאורך הסימנים.
התחל בשימוש בכמה שפחות לחץ והשאר את המקדחה בתנועה כדי למנוע נזק לרקמות הנגרם על ידי הראש עקב חיכוך כאשר העצם נעשתה דקה, הסר בזהירות את החלק המרובע בעזרת פינצטה. אין צורך להסיר את ה-Dora MA מכיוון שההזרקה תחדור אליו בהמשך. שמור על קליפת המוח החשופה מושקה בנוזל עמוד השדרה המוחי.
הכן את ההזרקה על ידי מילוי ראשון של מזרק של חמישה עד 10 מיקרוליטר בשמן מינרלי. לאחר מכן, הכינו את התרופה המעניינת עם צבע במי מלח פיזיולוגיים. כאן 0.5% כחול שמיים של שיקגו מעורבב עם 300 גאבה מיקרומולרית.
כעת מלאו את פיפטת ההזרקה על ידי טעינת מזרק מיליליטר אחד בתמיסה מוכנה, ואז השתמשו במזרק כדי להעמיס את הפיפטה. בעת הסרת המזרק, שמור על לחץ קל על הבוכנה, כך שואב אבק לא יסיר את התמיסה מכביש ההזרקה. בדוק אם יש נוזל בורח בנקודות דליפה אפשריות.
ספוג את כל הנוזלים העודפים ובדוק שוב אם יש דליפה. כעת, חבר את מזרק המיקרוס עם שמן מינרלי לכביש ההזרקה. לאחר מכן נגב כל תמיסה עודפת.
עם גזה. בדוק את קצה ההזרקה. צריך להיות אפשרי להזרים דרכו טיפות קטנות של תמיסה, אחרת הוא חסום או כעת להרכיב היטב את המזרק למערכת מיקרו משאבות.
לאחר מכן הזיזו את מיקום כביש ההזרקה לקואורדינטות המטרה והורידו את האלקטרודה לקולוס העליון, אותו ניתן לזהות באמצעות רישום פוטנציאלים מעוררים חזותיים. בזמן שהאלקטרודה מורידה, הפעל לחץ חיובי קטן על ידי הפעלת קצב הזרקה נמוך כדי למנוע סתימה. הפסק את ההזרקה כאשר מגיעים למבנה.
לאחר החדרת ההזרקה, יש לכסות את קליפת המוח החשופה באגר חם כדי למנוע התייבשות. לאחר המיקום הסופי של האלקטרודה, המתן 30 דקות כדי לאפשר ייצוב של הרקמה המקיפה את האלקטרודה. לאחר מכן להזריק 400 עד 800 ננוליטר של תמיסה בקצב של 40 ננוליטר לדקה עד להפעלת הפעילות העצבית בקולוס העליון, האלקטרודה אמורה להראות הפחתה בקוצים במהלך הזרקת התמיסה המעכבת.
פוטנציאלים מעוררים חזותית הושגו בקולוס העליון. לאחר הבזק של 300 אלפיות השנייה לעין הנגדית עם הזרקת גאבה, פעילות הזינוק בתגובה לגירוי הבזק דוכאה למשך 45 עד 60 דקות. בזמן השתתפות בהליך זה, חשוב לבדוק אם יש נזילות במהלך הטעינה ולוודא שתמיסת התרופה זורמת בחופשיות דרך קצה ההזרקה.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
מאמר זה מתאר את בנייתה של פיפטה מזכוכית המיועדת לשתי מטרות: מתן תרופות לעיכוב מבני מוח עמוקים ומעקב אחר פעילות עצבית באמצעות הקלטות אלקטרופיזיולוגיות.
This method enables real-time functional validation of drug effects on neuronal circuits, supporting target de-risking in early neuropharmacology discovery. By combining microinjection with electrophysiological readout, it provides mechanistic confidence for inhibitory compound screening. The approach offers a low-cost, adaptable platform for probing brain region-specific pharmacodynamics prior to lead optimization.
The method fits within early discovery workflows where target engagement and functional consequence must be established before compound advancement.