Articolo metodologico

Una procedura Grande laterale Craniotomia per Mesoscale Wide-field Optical Imaging di Brain Activity

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DOI:

10.3791/52642

7 maggio 2017

* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Questo protocollo presenta un metodo per creare una grande craniotomia unilaterale sulle regioni temporali e parietali della corteccia cerebrale del mouse. Ciò è particolarmente utile per l'imaging in tempo reale su un'area espansiva di un emisfero corticale.

Abstract

La craniotomia è una procedura comunemente eseguita per esporre il cervello per gli esperimenti in vivo. Nella ricerca del mouse, la maggior parte dei laboratori utilizzano una piccola craniotomia, in genere da 3 mm x 3 mm. Questo protocollo introduce un metodo per creare una finestra del cranio sostanzialmente quella da 7 x 6 mm esponendo più di un emisfero cerebrale sopra il mouse corteccia temporale e parietale (ad esempio, bregma di 2,5 - 4,5 mm laterale sul 0 - 6 mm). Per eseguire questo intervento, la testa deve essere inclinata di circa 30 ° e gran parte del muscolo temporale deve essere ritirato. A causa della grande quantità di rimozione ossea, questa procedura è previsto solo per gli esperimenti acuti con l'animale anestetizzato durante l'intervento chirurgico e sperimentare.

Il vantaggio principale di questo innovativo grande finestra cranica laterale è di fornire accesso simultaneo a entrambe le zone mediale e laterale della corteccia. Questo grande finestra del cranio unilaterale può essere utilizzato per studiare le dinamiche neurali tra le cellule,nonché tra le diverse aree corticali combinando multi-elettrodo registrazioni elettrofisiologiche, imaging dell'attività neuronale (ad esempio, l'imaging intrinseca o estrinseca), e la stimolazione optogenetic. Inoltre, questa grande craniotomia espone anche una grande area di vasi sanguigni corticali, consentendo la manipolazione diretta della vascolarizzazione corticale laterale.

Introduzione

Craniotomia è una procedura standard utilizzato da neuroscienziati per rivelare una porzione del cervello. Sin dagli albori della elettrofisiologia, la craniotomia ha consentito innovazioni senza precedenti nel campo delle neuroscienze. mappatura densa della corteccia cerebrale con elettrodi ha portato ad ipotesi esperimenti di prova e teorie basate su queste mappe. Abbiamo recentemente entrati in una nuova era in cui la craniotomia è utilizzata per l'imaging in vivo del flusso sanguigno corticale 1, 2, 3 e architettura neurovascolari 4, ....

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Protocollo

Il seguente protocollo segue l'Università del Comitato Animal Care Lethbridge (ACC) le linee guida, ed è condotta in conformità con gli standard del Consiglio canadese Animal Care (CCAC).

1. Preparazione

  1. Per periodi di tempo prolungati, autoclave tutte le forniture chirurgiche aperte e garantire che la sterilità viene mantenuta per tutta la chirurgia. Se sono necessari più interventi chirurgici, autoclave tra interventi chirurgici.
  2. Assicurarsi che ci sia un sacco di tampone cervello a portata di mano (almeno 50 mL). La soluzione è composta da 134 mM cloruro di sodio, 5,4 mM di potassio, 1 mM di cloruro di ma....

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Risultati

Per studiare le interazioni tra le aree corticali all'interno di un singolo emisfero, abbiamo usato un ampio craniotomia estende attraverso il seno sagittale e 5 - 6 mm lateralmente. Questa finestra cranica inclusa primaria (motore, somatosensoriale, visivo, uditivo), secondari (motore, visivo), e di associazione (retrosplenial, cingolo, parietale associazione) cortecce di emisferi destro (Figura 3A). Per questo lavoro abbiamo utilizzato l'imag.......

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Discussione

Questo protocollo innovativo per una grande finestra cranica permette l'imaging simultaneo sulle zone temporali e parietali della corteccia cerebrale. Combinato con imaging ottico, può aiutare a rivelare dinamiche neurali all'interno di aree corticali durante l'attività spontanea e stimolo-indotta. Questo craniotomia espansiva espone anche una grande estensione della rete vascolare corticale, tra cui l'estremità prossimale dell'arteria cerebrale media (MCA), consentendo imaging in vivo del f.......

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Questo lavoro è stato sostenuto da un consiglio scientifico di ricerca scientifica del Canada (NSERC) Discovery Grant # 40352, Campus Alberta per l'Innovation Program Chair, Alberta Alzheimer Research Program a MHM e NSERC CREATE in borsa di dottorato BIF e borsa di studio post-laurea AIHS a MK. Ringraziamo Pu Min Wang per lo sviluppo di questo protocollo e per la formazione chirurgica, e Behroo Mirza Agha e Di Shao per la carriera.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
TermoforoFHC40-90-2
Forbici finiStrumenti per la scienza fine14058-09
Pinze Fine Science Tools11251-35Si consigliano 2 o più paia
Forbici a mollaFine Science Tools15000-00, 15000-101 paio deve essere designato per la rimozione della dura dura 
Polvere per il colore dei denti a gettoLANG DentalJet Polvere per il colore dei dentida miscelare con il liquido Jet Jet
per dentiLANG DentalJet Tooth Shade Liquidda miscelare con la polvere a getto 
Teste di perforazione - Frese in metallo duro FG 1/4 389Midwest Dental385201
Polvere di agarosioSigma-AldrichA9793
GelfoamSinclair Dental CanadaPfizer Gelfoam
IsofluraneWestern Drug Distribution Centre Ltd124125
Lidocaina 2% EpinefrinaWestern Drug Distribution Centre Ltd125299
Desametazone 5  mg/mLWestern Drug Distribution Centre Ltd125231
Colla cianoacrilato butilico (VetBond)Western Drug Distribution Centre Ltd12612
a getto d'acqua

Riferimenti

  1. Sigler, A., Mohajerani, M. H., Murphy, T. H. Imaging rapid redistribution of sensory-evoked depolarization through existing cortical pathways after targeted stroke in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (28), 11759-11764 (2009).
  2. Shih, A. Y., et al.

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Tag

Imaging dell emisfero corticalechirurgia del cervello di topoanalisi della dinamica neuralecombinazione di stimolazione optogeneticaintegrazione di registrazioni elettrofisiologicheesposizione della vascolatura corticaletecnica di rimozione della dura madremontaggio con coprioggetto in agarosio

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