הקלטת פוטנציאל עוררה חזותית במודל עכברוש של demyelination עצב אופטי הניסויי
29 ביולי 2015
דה-מיאלינציה מוקדית מושרה בעצב הראייה באמצעות מיקרו-הזרקת ליזולציטין. פוטנציאלים מעוררים חזותיים נרשמים באמצעות אלקטרודות גולגולת המושתלות מעל קליפת המוח הראייתית כדי לבחון את הולכת האות לאורך מסלול הראייה in vivo. פרוטוקול זה מפרט את ההליכים הכירורגיים העומדים בבסיס השתלת אלקטרודות ומיקרו-הזרקת עצב הראייה.
המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא לנטר דה-מיאלינציה בעצב הראייה in vivo. זה מושג על ידי השתלת מיקרו אלקטרודות על קליפת המוח הראייה. כשלב שני, ליין מוזרק מיקרו לעצב הראייה, מה שגורם לנגע מוקדי של דה-מיאלינציה.
לאחר מכן ניתן לבצע הקלטות פוטנציאליות מעוררות חזותית. בסופו של דבר, ניתוח רגרסיה מראה מתאם ליניארי חזק בין עיכוב ההשהיה הפוטנציאלי המעורר חזותי לבין עוצמת הקול. סרטון זה ידגים את הטכניקה שלנו לרישום פוטנציאלים מעוררים חזותיים מחולדות.
באמצעות אלקטרודות גולגולת מושתלות, נדגים גם טכניקה לדמיאלינציה מוקדית של עצב הראייה בטכניקת מיקרו-הזרקה. כל הניסויים נערכים כאן במעבדה שלנו בפקולטה לרפואה של אוניברסיטת מקווארי. הטכניקה תודגם על ידי ניטין צ'יצ'י, הדוקטורנט שלנו להתחיל להרדים חולדה בוגרת מעל 12 שבועות עם זריקה תוך צפקית של קטמין ומיין לפני תחילת הניתוח.
בדוק אם אין רפלקסים של נסיגה. היו מוכנים לתת 10% מינונים של קטמין לפי הצורך כדי להתמודד עם כל הרפלקסים שאמורים לחזור לבעל החיים במהלך הניתוח. לאחר מכן, גלחו את העור במקום הניתוח ולאחר מכן הניחו את החיה על כרית חום כדי להשלים את ההכנות.
מקרצפים את העור ביוד פובידון, עוטפים את החיה ומורחים משחת עיניים. כמו כן, הקפד לשמור על אספסיס באמצעות מכשירים סטריליים. כדי להתחיל בניתוח, בצע חתך עור אורכי בקו האמצע של הראש.
לאחר מכן נקה את רקמת החיבור כדי לקבל חשיפה טובה של הגולגולת. לאחר מכן, בעזרת מקדחה ידנית מיקרו, הכניסו בזהירות חורי בור קטנים, שבעה מילימטרים מאחורי ה- bgma ושלושה מילימטרים לרוחב קו האמצע לתוך החורים. השתל אלקטרודות בורג דרך הגולגולת וכ-0.5 מילימטרים לתוך קליפת המוח.
לאחר מכן השתל אלקטרודת בורג ייחוס על קו האמצע, שלושה מילימטרים רוסטרל ל-bgma לפי הצורך. מרחו מלט דנטלי על העטיפה וקבעו את אלקטרודות הבורג. לבסוף, תפר את העור סגור.
ניתן להשאיר את האלקטרודות חשופות כך שלא יהיה צורך לפתוח מחדש את העור בכל הקלטה. כעת, יש לתת במהירות תרופה נוגדת דלקת לא סטרואידית או NSAID, או משכך כאבים אופיואיד לפני שהחיה מתאוששת מההרדמה. לסיום, יש לטפל בעור במשחה אנטיביוטית.
הכניסו את החיה לכלוב התאוששות עם כרית חימום ועקבו אחריה כל הזמן עד שהיא אמבולטורית לחלוטין. לאחר מכן הניחו לו להתאושש למשך שבוע לפחות. לפני ביצוע הקלטות VEP, הכינו את החיה לניתוח כפי שתואר קודם לכן, ובצעו חתך עור של סנטימטר עד 1.5 סנטימטר מעל מסלול העין, העין שלהם עם מספריים עדינים לקשתית העין.
פתח את הרקמה התת עורית וגש לחלל המסלול. ואז תחת סטריאוסקופ, פתח את קפסולת הלחמית והגידים הקדמיים. לאחר מכן, החזירו את השרירים החוץ-עיניים ובלוטות הדמעות התוך-מסלוליות.
כדי לחשוף כשלושה מילימטרים של עצב הראייה סביב עצב הראייה, השתמש בלהב עיניים כדי לפתוח את שכבות הדורה והחומר הארכנואיד לאורך. לאחר מכן הכניסו מיקרו פיפטה מזכוכית המחוברת למזרק המילטון לעצב, שני מילימטרים מאחורי הגלובוס. במשך 30 שניות, הזריק בולוס של ליין עם צבע כדי להשלים את ההליך.
לתפור את חתך העור. מרחו משחה אנטיביוטית למניעת זיהום. העבירו את החיה לכרית חימום ועקבו אחריה עד שהיא מתאוששת.
לאחר הרדמת החיה והכנת העור כמו קודם, העבירו אותו לחדר חשוך שם. שמרו על טמפרטורת הגוף שלו בטווח של חצי מעלה של 37 מעלות צלזיוס, באמצעות מערכת שמיכה הומאו ובדיקת טמפרטורה תוך כדי ניטור בחושך. התאם את החיה למשך חמש עד 30 דקות.
לאחר חצי שעה יש להרחיב את האישונים בטיפות עיניים של 1% טרופיות IDE. ואז באמצעות מספריים ומלקחיים. פתח את העור מעל הגולגולת וגש לשתי אלקטרודות הבורג NC שהונחו מראש.
חבר את הברגים למד העכבה. לאחר מכן מדוד ושמור על עכבת האלקטרודה מתחת לחמישה קילו אוהם. כעת חבר את הבורג מעל קליפת המוח החזותית הנגדית של העין המגורה.
לאחר מכן, הכנס אלקטרודת מחט לזנב כדי להציף את הקרקע. כעת הניחו ממריץ מיני גנצפלד מכויל על העור סביב העפעפיים כדי לשפר את בידוד העיניים. לאחר מכן ספק גירוי פוטי באמצעות 100 הבזקים בהרץ אחד עם מסנן מעבר נמוך בהרץ אחד ומעבר פס גבוה.
סנן ב-100 הרץ. לאחר השלמתו, תפרו את העור סגור והחזיקו את החיה על כרית חימום כדי להתאושש מההרדמה. הקלטות חוזרות מכמה הקלטות בשבוע לאחת כל כמה שבועות אפשריות.
התערבות, עקבות VEP מראות שיש עיכוב משמעותי בהשהיה N אחת. לאחר הזרקת עצב הראייה, נלקחו הקלטות מדי יום כדי להדגים את יכולת השחזור. ניתן היה להבחין בנגעים חלקיים של עצב הראייה של דה-מיאלינציה בקטעי רקמה צבועים בכחול מהיר לוקסל.
לאחר מדידת נפח הנגע, התברר מתאם בין עיכוב החביון לגודל הנגע. ניתן להשתמש בטכניקה זו כדי לגרום לנגעים בעצב הראייה וכדי לתאם נגעים אלה עם שינויים ב-VP, היא יכולה לשמש כמודל של דה-מיאלינציה מוקדית. מכיוון שגודל הנגע המושרה משתנה למדי, חשוב לתאם את השינויים מבחינה היסטולוגית.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה חוקר דמיאלינציה מוקדית בעצב הראייה באמצעות מיקרו-הזרקה של ליזולציטין. פוטנציאלים מושרה חזותית נרשמים כדי להעריך את הולכת האות לאורך המסלול החזותי in vivo.
מרכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- נוירומדע
- אלקטרופיזיולוגיה
- נוירוביולוגיה
רקע
- דמיאלינציה משפיעה על הולכת האות במערכת העצבים.
- פוטנציאלים מושרה חזותית מספקים תובנות לגבי שלמות המסלול החזותי.
- ליזולציטין הוא סוכן נפוץ המשמש כדי לגרום לדמיאלינציה מוקדית.
- הבנת דמיאלינציה יכולה להודיע על אסטרטגיות טיפוליות למחלות ניווניות.
מטרת המחקר
- כדי לנטר דמיאלינציה בעצב הראייה in vivo.
- כדי להעריך את ההשפעה של דמיאלינציה על פוטנציאלים מושרה חזותית.
- כדי לבסס מתאם בין נפח הנגע לעיכוב הלטנציה בפוטנציאלים מושרה חזותית.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- השתלת מיקרו-אלקטרודות מעל קליפת הראייה.
- מיקרו-הזרקה של ליזולציטין לעצב הראייה.
- הקלטה של פוטנציאלים מושרה חזותית.
- ניתוח רגרסיה כדי להעריך את העיכוב בלטנציה והתאם לנפח הנגע.
תוצאות עיקריות
- השרה מוצלחת של דמיאלינציה מוקדית בעצב הראייה.
- הקלטות של פוטנציאלים מושרה חזותית הראו עיכובים בלטנציה.
- נמצא מתאם ליניארי חזק בין עיכוב הלטנציה ונפח הנגע.
- הטכניקה מדגימה ביעילות את ההשפעה של דמיאלינציה על עיבוד חזותי.
מסקנות
- המחקר מספק שיטה אמינה להערכת השפעות דמיאלינציה in vivo.
- הממצאים תורמים להבנת הקשר בין דמיאלינציה לתפקוד חזותי.
- מחקר נוסף עשוי לחקור התערבויות טיפוליות למצבים דמיאליניים.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Visual evoked potential (VEP) recording in a rat model of optic nerve demyelination provides a translationally relevant platform for evaluating functional consequences of demyelination and remyelination. This approach enables quantitative, longitudinal assessment of optic nerve integrity, supporting predictive confidence in preclinical neuroprotective and remyelinating therapy development. The model directly informs early discovery and target validation for central nervous system demyelinating disorders.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to demyelination and remyelination mechanisms.
- Supports biological de-risking by correlating functional VEP changes with histological lesion size.
- Facilitates functional target validation through quantitative, reproducible readouts.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo system for assessing compound effects on optic nerve function.
- Delivers standardized, reproducible VEP measurements suitable for comparative studies.
- Enables longitudinal tracking of intervention efficacy within individual animals.
Translational & Preclinical Research
- Aligns functional VEP outputs with disease-relevant demyelination and remyelination processes.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation of neuroprotective strategies.
- Enables risk-adjusted advancement decisions based on quantitative functional endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates from early discovery through preclinical research, bridging mechanistic studies and translational evaluation of candidate therapies.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing and mechanistic de-risking by linking VEP latency changes to lesion volume.
- Screening: Provides reproducible, quantitative VEP outputs for compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical correlation of functional and histological data to inform decision-making.
- Translational Research: Supports alignment with disease-relevant endpoints for optic nerve pathology.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable platform for diverse neuroprotective and remyelinating therapy pipelines.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in demyelination research.
- Operational Value: Standardizes functional assessment and supports reproducibility across studies.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency in CNS portfolio development.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of neuroprotective and remyelinating candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent surgery, electrophysiology, and histological analysis.
- Needs specialized instrumentation for VEP recording and microinjection procedures.
- Demands rigorous cross-team standardization of electrode placement and stimulation protocols.
- Adaptation may be necessary for different demyelination models or CNS regions.
- Lesion size variability necessitates histological correlation for robust interpretation.
