이 프로토콜은 깨어 있는 마우스에서 척수의 초음파 자극을 위해 특별히 설계된 초음파 변환기 고정 시스템을 설명합니다. 이 방법은 고정 시스템을 사용하여 초음파 변환기의 정확한 위치를 보장하는 동시에 실험 대상자가 자극의 정밀도를 손상시키지 않고 자유롭게 움직일 수 있도록 합니다.
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이 논문에서
요약
초록
집속 초음파(FUS)는 척수 신경 조절에 대한 상당한 잠재력을 보여주는 혁신적인 비침습적 신경 조절 기술로 등장했습니다. 그러나 척추를 따라 안정적인 변환기 고정을 달성하는 것은 주목할만한 기술적 과제를 제시합니다. 기존의 고정 방법은 종종 장기간의 동물 마취가 필요하거나 부적절한 접착 신뢰성을 보여줍니다. 이러한 중요한 제약은 작동 안정성과 생리적 호환성을 모두 보장하는 새로운 고정 패러다임을 개발해야 할 시급한 필요성을 강조합니다. 이 프로토콜은 깨어 있고 자유롭게 움직이는 마우스의 척수 자극을 위한 혁신적인 초음파 변환기 고정 시스템을 도입합니다. 척추에 초음파 변환기를 정밀하게 배치하기 위한 신뢰할 수 있는 방법을 확립하는 것이 신경자극 실험의 핵심입니다. 이 방법은 T13 척추체의 외과적 노출, 가시돌기의 정밀 연삭을 통해 평면 접촉 인터페이스를 생성하고, 의치상 재료와 접착제 혼합물을 사용하여 금속 베이스와 콜리메이터를 척추에 고정하는 세 단계를 통합합니다. 제한 없는 움직임을 통해 자연스러운 운동 행동을 허용하고 세션 간 공간적 변화를 최소화하면서 안정적인 위치를 보장하여 의식이 있는 동물 모델에서 초음파 매개 척수 개입 조사를 용이하게 합니다. 이는 척추 손상 복구, 혈액-척수 장벽 조절 및 만성 통증 메커니즘에 대한 행동 평가가 필요한 연구와 특히 관련이 있습니다. 깨어 있는 동물 신경조절 연구에서 중요한 기술적 과제를 해결함으로써 이 프로토콜은 움직임 제한 없이 안정적인 변환기-척추 인터페이스를 제공하여 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 실험 결과를 위한 길을 열어줍니다.
서론
척수는 중추신경계와 말초신경계 사이의 정보를 통합하는 중요한 허브로, 통증 신호 전달, 운동 신경망 재구성, 신경가소성 조절 등의 분야의 임상 연구에 유용합니다. 새로운 비침습적 신경조절 기술인 집속초음파(FUS)는 척수 신경 조절의 중요한 수단이 되었습니다. 심부 조직 침투, 밀리미터 수준의 공간 해상도 및 제어 가능한 에너지 출력 매개변수의 물리적 특성을 통해 그 적용은 기초 신경 메커니즘 연구에서 다양한 척수 병리학적 모델의 전임상 번역 연구까지 확장됩니다.
연구에 따르면 FUS는 척수 신경 회로를 억제하거나 열 및 기계적 효과를 통해 활성화하는 두 가지 방법으로 조절할 수 있습니다. 또한 조직에 대한 시간적 가역성과 안전성이 특징입니다 1,2,3. 척수 손상 모델 연구에서 FUS는 염증 반응을 조절하고 신경 복구를 촉진함으로써 쥐의 운동 능력을 향상시켰습니다 4,5,6
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프로토콜
본 연구에 설명된 모든 동물 절차는 Shenzhen Institutes of Advanced Technology의 동물 실험 기관 윤리 위원회(인증서 번호: SIAT-IACUC-200721-YGS-NLL-A1313)의 승인을 받았습니다. 모든 실험은 수컷 C57BL/6J 마우스(8주령)를 사용했습니다. 수술 당시 마우스의 무게는 18-22g이었습니다.
1. 마취유도 및 유지(5± 1분)
- 마취 회로를 5분 동안 사전 충전합니다.
- 의료용 공기에 4% 이소플루란을 2L/min의 유속으로 전달하도록 유도 챔버를 설정합니다.
- 교정 반사를 상실한 후 안면 마스크 환기로 전환하십시오.
- 기화기를 조정하여 1.5-2% 이소플루란의 농도를 유지합니다.
- 보온 담요를 사용하여 마우스 체온을 37°C로 유지하고 마취 기간 동안 목표 범위는 36-38°C입니다.
- 테라마이신 안과용 연고를 바르십시오.
2. 포지셔닝(1± 1분)
- 마우스에 조정 가능한 정위 어댑....
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결과
오픈 필드 테스트
개방 필드 테스트는 수술 후 마우스의 잠재적인 행동 변화를 평가하기 위해 설계되었습니다(그림 2A). 40cm × 40cm의 표준 개방 필드 챔버를 사용하여 상대적으로 일관된 환경 조건을 유지하고 외부 간섭을 최소화하면서 마우스를 위한 충분한 활동 공간을 보장했습니다. 실험은 수술 전과 수술 후 7일의 두 단계로 구성되었습니다. 각 단계에서 마우스의 행동을 문서화하기 위해 10분 분량의 비디오 녹화가 이루어졌습니다. SMART 소프트웨어를 사용하여 수집된 비디오를 분석하고 마우스가 이동한 총 거리를 정확하게 측정하여 활동 수준을 정량화했습니다. 총 6마리의 마우스가 실험에 참여했으며, 각 마우스에 대해 수술 전후 데이터를 기록하고 후속 통계 분석을 위해 짝을 이었다.
Wilcoxon 부호 순위 테스트는 수술 전후 단계 사이에 이동한 총 거리에 유의미한 차이가 있는지 확인하기.......
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토론
이 연구는 깨어 있고 자유롭게 행동하는 마우스에서 척수의 정확한 초음파 신경 조절을 촉진하는 새로운 척추 결합 프로토콜을 제시합니다. 기존의 고정 접근법과 달리 이 방법론은 기존 고정 접근법의 한계를 극복합니다. 지속적인 마취가 필요한 단단한 정위 프레임(신경 활동을 억제하고 행동 평가를 복잡하게 함10) 및 척추 움직임으로 인한 변위 오류가 발생하기 쉬운 탄성 벨트와 달리 9, 이 방법론은 기능 연구에 중요한 자연스러운 운동 행동을 보존합니다. 척추 뼈에 직접 설치하기 때문에 장치의 변위 가능성이 줄어듭니다. 이 시스템은 Von Frey 필라멘트 테스트 및 냉각판 분석과 같은 행동 평가를 포함하여 하지 신경병성 통증의 마우스 모델에서 치료 효능에 대한 예비 탐색을 위해 특별히 검증되었습니다. 향후 연구는 더 넓은 연구 영역으로 적용을 확장할 수 있습니다.
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
이 작업은 보조금 HKUSZH202207003에 따라 홍콩 대학교-심천 병원의 고위급 인재 과학 연구 스타트업 프로젝트의 지원을 부분적으로 받았습니다. 프로토콜 최적화 및 동물 관리에 도움을 주신 모든 실험실 구성원과 중국 과학원 선전 첨단 기술 연구소(SIAT)의 제도적 지원에 진심으로 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 마취 유도 챔버 | 심천 RWD | https://www.rwdls.com/product-solutions/life-sciences/modeling/anesthesia-parts | |
| 시아노아크릴레이트 접착제(502 접착제) | 베이징 화학 공장 | https://item.taobao.com/item.htm? detail_redpacket_pop=true& 아이디=736 869038961& ltk2=1752156592779 mdbp47qqp4vyv57mq156e& ns=1& priceTId=214780251752156543206 3926e1996& query=502%E8%83% B6%E6%B0%B4%20%E5%8C%97 %E4%BA%AC%E5%8C%96%E5% B7%A5%E5%8E%82& skuId=52584 34238219 | |
| 의치상 재료 | 뉴 센추리 치과 | https://www.sncdental.com/product-item-11.html | |
| 고정봉 | 관습 | ||
| 이소플루란 | 심천 RWD | https://www.rwdls.com/product-solutions/life-sciences/modeling/anesthesia-parts | |
| 금속 베이스 | 관습 | ||
| 마이크로 기기 | 심천 Zongshi 과학 기기 Co., Ltd. | ||
| 정밀 드릴 | 심천 RWD | https://www.rwdls.com/product-solutions/life-sciences/modeling/auxiliary-equipment | |
| 소동물 다중 채널 마취 시스템 | 심천 RWD | https://www.rwdls.com/product-solutions/life-sciences/modeling/anesthesia/data_66.html | |
| 생쥐 및 어린 쥐를 위한 정위 어댑터 | 창사 마웨 | https://item.taobao.com/item.htm?abbucket=14&detail_redpacket_pop =참& 아이디=651346369142& ltk2=1752 157416717wlsrozz5uroehtbq5ycim4 & ns=1& priceTId=214781ce1752157 3520498589e101a& query=%E8%84 %91%E7%AB%8B%E4%BD%93%E5%AE% 9A%E4%BD%8D%E4%BB%AA%20% E9%95%BF%E6%B2%99%E8%BF% 88%E8%B6%8A& skuId=4891677573 207& spm=a21n57.1.hoverItem.14& utparam=%7B%22aplus_abtest% 22%3A%22a478799868a3178d0dd 433b763909e16%22%7D& xxc= taobao검색 | |
| 수술용 현미경 | 심천 Zongshi 과학 기기 Co., Ltd. | https://www.rwdls.com/product-solutions/life-sciences/modeling/auxiliary-equipment | |
| 수술용 봉합사(Prolene) | Ethicon(Johnson & 존슨) | https://item.taobao.com/item.htm?abbucket=14&detail_redpacket_pop =참& 아이디=774292384846& ltk2= 1752157506907c0321finubb5 rpkub6av6n& ns=1& priceTId= 214781ce1752157493734800 4e101a& 쿼리=%E5%BC%B A%E7%94%9F%E7%BC%9D %E7%BA%BF& skuId=594224 1331046& spm=a21n57.1.호버I | |
| 테라마이신 안과용 연고 | 화 이자 | https://theterramycin.com/terramycin-ophthalmic-ointment/ | |
| 초음파 콜리메이터 | 관습 |
참고문헌
- Song, W., et al. Transspinal focused ultrasound suppresses spinal reflexes in healthy rats. Neuromodulation. 27 (4), 614-624 (2024).
- Tsehay, Y., et al. Low-intensity pulsed ultrasound neuromodulation of a....
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