יצירת מטריצת מוח ניתנת להרחבה הניתנת להתאמה אישית בין שלבי ההתפתחות

יצירת מטריצת מוח מתרחבת הניתנת להתאמה אישית בין שלבי התפתחות, על ידי צ'פמן ועמיתיו מאוניברסיטת קנטקי בלקסינגטון, קנטקי. התפתחות מוח החזירון דומה מאוד לזו של מוח האדם בכמה היבטים. בהשוואה לחולדות ועכברים, היחס בין משקל מוח החזירון מהלידה לבגרות קרוב בהרבה לזה של בני אדם, והאזורים התפקודיים של החזירונים והג'ירי והמוח הראשי דומים מאוד.

מסיבות אלו, השימוש בחזירים ויונקים גדולים אחרים במחקר מדעי המוח הולך וגדל. עם זאת, מטריצות מוח מסחריות ליונקים גדולים יקרות, והאפשרויות מוגבלות לגודל או מישור חתך אחד. כתוצאה מכך, מטריצות מסחריות עשויות שלא להתאים לזנים שונים, זכרים ונקבות, ולגילאים שונים.

זה בעייתי במיוחד במחקרי מדעי המוח ההתפתחותיים, שבהם גדלי המוח משתנים באופן ניכר עם הגדילה לאחר הלידה. לדוגמה, מוח החזירונים גדל במהירות בשלושת החודשים הראשונים, וגדל בנפח ביותר משלושה. מטריצת המוח המסחרית של חזירונים נועדה להתאים למוחות של חזירונים עד גיל שבועיים בלבד.

כאן אנו מציגים שיטת בניית מטריצה מותאמת אישית מבוססת פלטות אקריליות כפתרון חסכוני וקל ליישום לבעיה זו. ארבעה חזירים תמימים בני ארבעה ימים הושגו לניסוי זה. אחד מהם שימש לאיסוף מוח בגיל חמישה ימים, שניים בגיל 32 ימים, ואחד בגיל 38.

לאחר הסרת המוח מהגולגולת, המוח הוטבע ב-10% פורמלין מופעל למשך יומיים, והוכנס לתמיסת סוכרוז של 30% למשך חמישה ימים לשימור קריו. בהמשך נציג כיצד ליצור יציקת מוח באמצעות ג'ל אגרוז. השלב הראשון ביצירת המטריצה הוא ליצור תבנית של המוח.

נמחיש את התהליך ליצירת תבנית של מוח חזירון יום חמישי לאחר הלידה, שתשמש לבניית מטריצה סגיטלית. הניחו רצועת פלסטיק כבדה בתחתית המיכל הזכוכיתי, ודאו ששני הקצוות יוצאים מחוץ לקצוות המיכל. רצועה זו תקל על הוצאת בלוק האגרוז.

טבלו את המיכל בערך חצי בדלי קרח רטוב. בכוס זכוכית, חממו 150 מיליליטר PBS לטמפרטורה של 90 מעלות צלזיוס והוסיפו שישה גרם אגרוז, תוך ערבוב מתמיד. שופכים לאט את תמיסת ה-4% אגרוז כדי ליצור שכבה בעובי חצי עד סנטימטר אחד בתחתית המיכל ולתת לה להתקשות.

לכסות לחלוטין את המוח בשכבה דקה של שמן מינרלי כדי למנוע מהאגרוז להיקשר לפני השטח של המוח או להיתקע בסולצי. השמן גם הופך את הסרת המוח מג'ל האגרוז להרבה יותר נוחה. לאחר הציפוי, מניחים את המוח על שכבת האגרוז הדקה בכיוון הרצוי לתבנית קורונלית או סגיטלית, ישר וזקוף ככל האפשר.

תן לתמיסת האגרוז להתקרר ל-50 מעלות צלזיוס תוך ערבוב מתמיד כדי לשמור על צמיגות נשפכת. לאחר מכן שופכים את תמיסת האגרוז על המוח עד שהיא נטמעת לחלוטין. תן לאגרוז להתגבש בטמפרטורת החדר.

חתכו את שכבת האגרוז מעל המוח עם גלאי ניתוחי על ידי מעקב אחרי קווי המתאר של המוח. לאחר שהחתך מסתיים סביב המוח, השתמש במרית דקה כדי להרים בעדינות את השכבה העליונה של האגרוז. היזהרו לא לחתוך או לשרוט את המוח במהלך השלבים האלה.

הסר בעדינות את כל המוח מהעובש. הוא אמור לצאת יחסית בקלות בגלל השמן המינרלי שהומרח על פני השטח קודם. ודאו להסיר כל חתיכת ג'ל אגרוז קטנה שאולי נפלה על הרושם.

חממו 98 מיליליטר PBS בכוס לטמפרטורה של 9 מעלות צלזיוס והוסיפו ארבעה גרם אגרוז ושני מיליליטר דיו הודו. ערבב טוב. שפכו את תמיסת האגרוז השחורה הזו לתוך הרושם שנוצר על ידי המוח, תוך זהירות שלא להציף את הרושם.

תן לג'ל השחור להתקשות. החזק את שני קצות רצועת הפלסטיק והרם את כל בלוק האגרוז מהמיכל. כעת נדגים כיצד ליצור לוחות תבנית למטריצה שלכם.

כדי לחתוך את תבנית המוח, מניחים חתיכת נייר קנה מידה אחת בין שני לוחות אקריליק שקופים בקוטר 76 מ"מ והניחו אותן קרוב לקצה השולחן. לאחר מכן השתמשו במהדקים כדי לאבטח ארבעה ריבועים בפינות ושני לוחות אקריליק כדי לבנות שני קירות שיחזיקו את בלוקי האגרוז בכיוון הרצוי. הקצוות הקדמיים של שני ריבועי הפינה המתכתיים ושני הלוחות האקריליים האנכיים צריכים להיות מיושרים לאורך צד אחד של נייר הסקייל.

הניחו את בלוק הג'ל של האגרוז כך שהקצה לחתוך יתיישר לאורך נייר הקשקשים ועם קצוות הלוחות האקריליים האנכיים והריבועים בפינות, והניחו משקולת בצד הנגדי של בלוק האגרוז כדי להחזיק אותו במקומו. גזום כל עודף מהבלוק עד שיציקת הדיו ההודית עומדת להיחתך. הזז את בלוק האגרוז קדימה בצעדים הרצויים, לדוגמה, שני מילימטרים או חמישה מילימטרים בעזרת הסימונים על נייר הקשקנית שמתחת.

אחוז את הלהב בחוזקה בשתי הידיים והכוון אותו לאורך הקצוות הקדמיים של לוחות האקריליק והריבועים הפינות כדי לחתוך את הבלוק. הנח כל פרוסה על דף נייר קנה מידה שני ולחץ חזק כדי להעביר טביעת רושם על הנייר. עם עט, תסמן את כל הפרוסה.

הסירו את הפרוסה וצרו את קווי המתאר המוחיים שזוהו על ידי דיו הודו. שים לב לכיוון הפרוסה הראשונה על נייר הסקאלה, לדוגמה, אחורי וקדמי לחתכים סגיטליים, ושמור על עקביות כאשר מוסיפים פרוסות ג'ל נוספות לנייר לאורך כל התהליך. מספר כל אחד ברצף.

חתוך את לוחות האקריליק לגודל של 10 על 8 וחצי סנטימטרים. לאחר מכן ערמו אותם וקבעו אותם לשלב של מכבש מקדחה באמצעות ריבועים וקליפסים בפנות. קדחו שלושה חורים בערימה עם הקואורדינטות המצוינות בכתב היד.

הסר את הסרט המגן מהפלטות האקריליות. לאחר מכן מניחים פלטת אקריליק מעל תבנית על נייר הקנה מידה ויישרו את חלק העליון של קווי הפלטות האקריליות לקצוות העליונים של התבנית. עקבו אחרי קווי המתאר של המוח על הפלטת האקרילית עם טוש קבוע.

תייג כל לוחית כך שיתאים למספר התבנית או מעקב המוח. באמצעות מסור הסרט, חתכו כל פלטה לאורך קווי התבנית שהועתקו. חלופה נוספת היא להשתמש בכלי סיבובי עם קצה גילוף מעץ כדי להסיר אזורים לא רצויים.

ללטש את קצה החיתוך באמצעות כלי סיבובי עם קצה ליטוש כדי להחליק את הקצוות, כי קצוות חדים עלולים להזיק למוח במהלך החיתוכים. בדוק שוב את דיוק החיתוך על ידי הנחת לוח האקריליק מעל התבנית. גזום וליטוש לפי הצורך.

בהמשך, נדיר את הרכבת הלוחות. הרכיבו מראש את המטריצה על ידי ערימת הלוחות בסדר סדרתי ובדוק את יישור הלוחות. הרכבת המטריקס מתחילה בהכנסת שלושה ברגים ארוכים מפלדת אל-חלד דרך הפלטת האקרילית הראשונה ואז התקנת וושר על כל בורג.

הנח את הפלטה השנייה והוסיף וושרים לכל בורג. לחילופין, ניתן להדביק את המכונות סביב חורי העיגון עם דבק סופר כדי להימנע מהוספת המכונות בנפרד בכל הרכבה. חזור על התהליך הזה עד שכל הלוחות נוספו ברצף לבריחים.

הדק הכל יחד עם אום בכל בורג. בצע ליטוש סופי של הקצוות הפונים למוח כדי לעבור בצורה חלקה יותר מצלחת לוחית. השתמש בטושים בצבעים שונים כדי לצבוע את הקצה העליון של לוחות האקריליק בצבעים מתחלפים כדי להקל על החיתוך.

כאן החלפנו בין לוחות שחורים, אדומים וללא סימנים. לבסוף, נדגים את תהליך החיתוך של המוח במישור הקורונלי או הסגיטל. כדי לחתוך את המוח, הנח אותו במטריצה באותו כיוון שבו היה בתהליך העיצוב ובצורה ישרה ככל האפשר.

תצטרך להב רחב ושטוח כדי לחתוך את המוח. הלהב הרחב מגביל את הסיכון לפיתול או כיפוף במהלך החיתוך. אנו ממליצים על להב קריוסטט בפרופיל גבוה.

למען הבטיחות, עטוף לאורך של כ-2 סנטימטרים מקצה אחד של הלהב עם סרט מעבדה כדי ליצור מרווח להחזיק את הקצה העטוף בבטחה במהלך חיתוך המוח. הערה של זהירות כאן. מכיוון שלכל חלק במוח יש מרקמים שונים לאחר קיבוע פורמלין, יש להיזהר להפעיל לחץ אחיד על הלהב.

יתרה מזאת, מוח החזירון גדול מאוד, ולכן עדיף להשתמש בתנועת חיתוך כדי חיתוך מאשר חיתוך ישיר ודחיפה מטה. יש למשוך את הלהב בכוח מתמיד מצד לצד, תוך הקפדה להגיע רחוק מספיק כדי לחתוך את כל המוח. שים את כל הפרוסות בצלחת שישה בארות או מגש אל-חלד מלא ב-PBS.

מניחים בזהירות את הפרוסות לתוך המגש, תוך שמירה על סדר הפרוסות וכיוונן, ושומרים או המשיכו לפי הצורך. כדי להתאים את הגיאומטריה או להרחיב את החלל להתאמה טובה יותר למוח, ניתן להסיר או להוסיף לוחות אקריליק נבחרים כדי להתאים את המטריצה לגדלים שונים של מוח. כאן אנו ממחישים את ההתרחבות של מטריצה סגיטלית שנבנתה עבור מוח חזירון P5 על ידי הוספת מספר לוחות, כאן בצבע כחול וירוק, לחלק האמצעי של המטריצה.

המטריצה מתאימה כעת לחתך סגיטלי של חזירון P38. היכולת להרחיב או להקטין את גודל המטריצה מגדילה מאוד את הגמישות של המטריצה ויכולה לחסוך גם בחומרים וגם במאמץ. כמו בחתך הקורונלי, חתכו בזהירות את המוח במישור הסגיטל באמצעות לוחות עוקבים להכוונת הלהב.

מערכת קידוד הצבעים מסייעת לזהות את המיקום הסדרתי הנכון של הלהב, דבר שקשה כאשר החיתוכים דקים. הסר את המוח מהמטריצה ומפריד בעדינות את הפרוסות. לסיכום, פיתחנו שיטה קלה, ידידותית לעלות וגמישה ליצירת מטריצות מוח לגורי חזירים יילודים.

מושג זה ניתן ליישם על חזירים מבוגרים ודגמים אחרים של בעלי חיים גדולים.