Onderzoeksartikel

Homeotherm warmhoudkussen op batterijen voor het op peil houden van de kerntemperatuur bij muizen en ratten

DOI:

10.3791/69074

⸱

10 oktober 2025

 ,  , 
1Department of Physiology & Biophysics, Miller School of Medicine, University of Miami, 2Department of Otolaryngology, Miller School of Medicine, University of Miami

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit rapport beschrijft de constructie en het gebruik van een goedkoop, eenvoudig te monteren, draagbaar warmhoudkussen voor gebruik voor verdoofde kleine zoogdieren.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Anesthesie verlaagt de kerntemperatuur van het lichaam en dit brengt de fysiologische status van een proefdier ernstig in gevaar. Belangrijk is dat onderkoeling veel aspecten van de neurale functie verandert. Bij het registreren van de activiteit van het zenuwstelsel bij verdoofde dieren, moet de kerntemperatuur van het dier worden gestabiliseerd. Hoewel commerciële verwarmingskussens voor kleine dieren direct beschikbaar zijn, zijn ze meestal duur, enigszins omvangrijk en hebben ze netsnoeren en een 120/240V-bron nodig. Bijgevolg omvat het transport van een verdoofd dier van de ene locatie (bijv. operatiekamer) naar de andere (bijv. beeldvormingsinstallatie) het verplaatsen van netsnoeren. Bovendien zijn commerciële apparaten niet altijd compatibel met op maat gemaakte stereotactische frames, microscooptrappen of opbergdozen. Dit rapport beschrijft een goedkoop, op batterijen werkend, temperatuurgecontroleerd verwarmingskussen voor muizen en ratten en documenteert de geldigheid en het nut ervan. Het apparaat bewaakt continu de kerntemperatuur van een dier en past automatisch het verwarmingskussen aan om normothermie in stand te houden. Het kan in minder dan 30 minuten worden gebouwd, de componenten zijn direct beschikbaar en de kosten bedragen minder dan $ 100. Het apparaat is draagbaar, waardoor het handig is voor onderzoekers die procedures zoals chirurgische preparaten op de ene locatie uitvoeren en het verdoofde dier naar een andere locatie vervoeren voor experimentele opnames. Het apparaat kan een verdoofde muis meer dan 6 uur normotherm ±0,7° houden zonder extra warmte (bijv. warmtelamp), ondanks >15° verschil tussen de omgevingstemperatuur en de kerntemperatuur van het lichaam. Dit rapport laat zien hoe het verwarmingskussen kan worden gebruikt voor in vivo beeldvorming van neuronale activiteit gedurende een langere periode bij muizen.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hedendaagse methoden om neurale activiteit in vivo in de hersenen van muizen en ratten te onderzoeken, maken gebruik van geavanceerde functionele beeldvormingstechnieken en/of multi-elektrode-arrays 1,2,3,4. In veel van dergelijke onderzoeken wordt het proefdier diep verdoofd of bevindt het zich in een chirurgisch vlak van anesthesie. Toch wordt algemeen erkend dat anesthesie de thermoregulatie bij dieren onbekwaam maakt; De kerntemperatuur van een verdoofd dier daalt snel. Bij ratten en muizen leidt intraperitoneale injectie van een veelgebruikt verdovingsmiddel, ketamine, bijvoorbeeld snel tot onderkoeling 5,6,7. Hypothermie bemoeilijkt inderdaad de algemene anesthesie bij zowel mensen als knaagdieren 8,9,10,11. Bijgevolg is een apparaat om de kernlichaamstemperatuur van een dier op peil te houden vereist voor een breed scala aan experimenten met verdoofde dieren 12,13,14,15,16,17,18.

Onderkoeling is een bijzonder probleem in de neurowetenschappen. Een lage temperatuur beïnvloedt de hersenen en de neuronale functie op verschillende manieren. Milde onderkoeling tijdens anesthesie versterkt de bloed-hersenbarrière tegen experimentele beledigingen zoals perfusie met hyperosmolaire oplossingen19; Ernstigere onderkoeling verstoort de bloed-hersenbarrière20. Onderkoeling vermindert de zenuwgeleidingssnelheid in de centrale21 en perifere22 zenuwen en verandert vele aspecten van synaptische transmissie23,24 (vgl. bij koudbloedige dieren25). Het is duidelijk dat het handhaven van de kernlichaamstemperatuur van een proefdier van cruciaal belang is bij het bestuderen van neuronale activiteit, waarbij het belang van een of andere vorm van verwarmingsapparaat wordt benadrukt, vooral voor verdoofde dieren.

Er zijn verschillende in de handel verkrijgbare warmhoudkussens voor kleine dieren, waarvan vele controllers bevatten met temperatuursondefeedback om het dier op een constante kerntemperatuurvan 26,27,28,29,30,31,32 te houden. Deze commerciële apparaten zijn betrouwbaar en stabiel, maar vaak omvangrijk en duur. Andere, meer gespecialiseerde homeotherme verwarmingseenheden voor knaagdieren zijn beschreven, maar zijn beperkt toepasbaar voor algemeen gebruik 33,34,35,36,37. Bovendien hebben algemeen verkrijgbare homeotherme verwarmingsapparaten voedingen die op een 120 V- of 240 V-stopcontact moeten worden aangesloten. Deze factoren kunnen beperkend zijn. De vereiste voor een vermogen van 120/240 V kan vooral vervelend zijn als een dier chirurgisch wordt voorbereid op experimenten op een andere locatie dan waar de daadwerkelijke opname plaatsvindt. Voor het transport van het preparaat, zelfs over een korte afstand, moet u een controller/voeding en netsnoer verplaatsen. Bovendien kunnen voedingen/regelaars voor verwarmingskussens ruis introduceren in elektrofysiologische opnames.

In studies met in vivo functionele beeldvorming van sensorische neuronactiviteit bij muizen zijn deze verergeringen overwonnen door het ontwerpen van een extreem goedkoop, eenvoudig te bouwen en uiterst draagbaar homeotherm verwarmingskussen. Dit verwarmingskussen wordt aangedreven door een kleine lithium-polymeer (LiPo) batterij, zoals die wordt gebruikt om drones aan te drijven. Dit apparaat vereist minimale vaardigheden om te bouwen. Alle onderdelen zijn kant-en-klare artikelen, direct verkrijgbaar via online bestelling. Het enige benodigde gereedschap is een kleine schroevendraaier, een soldeerbout en een draadknipper/stripper. De totale kosten liggen ruim onder de $ 100 en de hele bouw duurt minder dan 30 minuten. Het kleine formaat en de flexibele opstelling van de componenten maken het homeotherme verwarmingskussen gemakkelijk aan te passen aan een op maat gemaakt stereotactisch frame, opnameplatforms, observatiekooien of, zoals in dit rapport, het podium van een rechtopstaande confocale microscoop.

Hoewel dit homeotherme verwarmingskussen op grote schaal is gebruikt voor in vivo calciumbeeldvorming van neuronale activiteit in chirurgisch blootgestelde craniale sensorische ganglia38,39, zouden alle onderzoeken met verdoofde of verdoofde kleine knaagdieren baat hebben bij dit apparaat. De ervaring heeft geleerd dat het verwarmingskussen, wanneer het wordt gevoed door volledig opgeladen LiPo-batterijen, de kernlichaamstemperatuur van een verdoofde muis langer dan 6 uur stabiel houdt.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Alle items die nodig zijn voor het bouwen van het verwarmingskussen zijn in de handel verkrijgbaar. Het gebruik van muizen en alle dierprocedures die zijn beschreven om dit protocol te valideren, zijn goedgekeurd door de University of Miami Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC), IPROTO202200000139. Dieren die werden gebruikt om dit apparaat te testen en te valideren waren C57BL/6-muizen, 18-30 g van beide geslachten. Muizen specifiek voor calciumbeeldvorming waren transgene muizen die GCaMP6's tot expressie brengen in sensorische neuronen. De gebruikte reagentia en de gebruikte apparatuur staan vermeld in de materiaaltabel.

1. Gereedschap voor montage

Het benodigde gereedschap bestond uit een kleine sleufschroevendraaier (bijv. 2 mm kop), een soldeerbout en een draadknipper/stripper.

2. Montage van het verwarmingskussen

De items die nodig waren voor de bouw werden aangelegd (Figuur 1). Deze omvatten (A) een 12V 15W 50 mm x 100 mm siliconen verwarmingskussen (50 mm x 100 mm was een handig formaat voor muizen, terwijl grotere siliconenrubberen verwarmingskussens meer geschikt zijn voor ratten); (B) kraal thermistor; (C) JST-XH 2-pins balansstekker stekkerdoos mannelijke connector; (D) JST-stekkerconnector 2-pins mannelijk met 20 AWG-kabels; (E) 7.4V 1200 mAh LiPo-batterij; (F) circuit van de temperatuurregelaar; en (G) een korte lengte van 20 AWG-aansluitdraad.

figure-protocol-1
Figuur 1: Lay-out van onderdelen voor de constructie van homeotherme verwarmingskussens. Deze omvatten (A) een 12V 15W 50 mm x 100 mm siliconen verwarmingskussen (50 mm x 100 mm was een handig formaat voor muizen, terwijl grotere siliconenrubberen verwarmingskussens meer geschikt zijn voor ratten); (B) kraal thermistor; (C) JST-XH 2-pins balansstekker stekkerdoos mannelijke connector; (D) JST-stekkerconnector 2-pins mannelijk met 20 AWG-kabels; (E) 7.4V 1200 mAh LiPo-batterij; (F) circuit van de temperatuurregelaar; en (G) een korte lengte van 20 AWG-aansluitdraad. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

De twee draden van het siliconen verwarmingskussen werden in de klemmen #2 en #4 van het temperatuurregelcircuit gestoken en de klemmen werden vastgedraaid zoals weergegeven in afbeelding 2. De kabels werden vertind voordat ze op de klem van de besturingskaart werden bevestigd.

figure-protocol-2
Afbeelding 2: Het siliconen verwarmingskussen is aangesloten op het temperatuurregelcircuit. De thermistorsonde die bij het temperatuurregelcircuit wordt geleverd, wordt hier getoond. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

De kabels van de 2-pins mannelijke JST-stekker werden vervolgens aangesloten op het temperatuurregelcircuit, zoals weergegeven in afbeelding 3. De rode (positieve) kabel was aangesloten op klem #1 en de zwarte (negatieve) kabel op klem #2. Een korte 20 Ga aansluitdraadjumper werd toegevoegd tussen klemmen #1 en #3 (Figuur 3). Een kort stukje aansluitdraad werd geborgen uit de kabels van het verwarmingskussen. Zoals hierboven werden de kabels vertind voordat ze in de klem van de besturingskaart werden geklemd.

figure-protocol-3
Afbeelding 3: De kabels van de JST-stekker zijn aangesloten op de klemmen 1 en 2 van het temperatuurregelcircuit. De rode kabel (positief) moet worden aangesloten op klem 1 en de zwarte kabel (negatief) op klem 2. Klemmen 1 en 3 zijn verbonden met een korte aansluitdraad. Voor de duidelijkheid: siliconen verwarmingskussenaansluitingen (Figuur 2) worden niet weergegeven. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

3. Opstelling van thermistor en sonde

De kabels van de JST-XH-stekker werden aan de kraalthermistor gesoldeerd.  Belangrijk is dat de thermistorkabels en soldeerverbindingen zorgvuldig zijn geïsoleerd met krimpkous om kortsluiting van de thermistor te voorkomen. De thermistorsonde die bij de temperatuurregelaar werd geleverd, werd losgekoppeld, verwijderd en vervangen door de kraalthermistorsonde, zoals weergegeven in afbeelding 4. De kraalthermistor diende als een rectale thermische sonde om de kerntemperatuur van de muis of rat te bewaken.

figure-protocol-4
Figuur 4: Voorbereiding van de rectale thermische sonde. (A) De JST-HX-stekker is gesoldeerd aan de kraalthermistor. (B) De thermistorsonde die bij de temperatuurregelaar wordt geleverd, is verwijderd. (C) De kraalthermistorkabel is aangesloten op de controller. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

4. Definitieve integratie en montage

De bouw is voltooid ( Figuur 5). Het apparaat was klaar voor gebruik en kon op een geschikt platform worden gemonteerd om te experimenteren. De LiPo-batterij werd in de JST-stekker gestoken om de controller van stroom te voorzien. Een voorbeeld van de volledig operationele eenheid wordt getoond in figuur 5. In sommige gevallen was het circuit van de temperatuurregelaar gemonteerd op hoge afstandhouders (bijv. 1" #6 nylon schroeven) die op de vier hoeken waren bevestigd. Op deze manier past de 7,4 V LiPo-batterij netjes en handig onder het circuit van de temperatuurregelaar.

figure-protocol-5
Afbeelding 5: Een volledig ingevuld homeotherm warmhoudkussen, dat werkt in een ruimte met een omgevingstemperatuur van 22 °C. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

5. Bediening en gebruik van het apparaat

Om het homeotherme verwarmingskussen te bedienen, werd een kleine hoeveelheid vaseline op de kraalthermistor geplaatst, die vervolgens voorzichtig in het rectum van een verdoofde of verdoofde muis werd ingebracht. Voor dit rapport werden 18-30 g muizen verdoofd met ketamine/xylazine (80 mg/kg ketamine en 10 mg/kg xylazine) met daaropvolgende boosterdoses ketamine om een chirurgisch vlak van anesthesie te behouden. De draden van de thermistor werden aan de staart van het dier geplakt om te voorkomen dat de sonde losraakte. Het dier werd liggend op het siliconen verwarmingskussen geplaatst. Het apparaat werd gevoed door de 7,4 V LiPo-batterij aan te sluiten. De Set-knop op de thermostaatregelaar is ingedrukt. "H" (verwarming) verscheen naast de ingestelde temperatuur. De Set-knop werd nogmaals ingedrukt om de temperatuurinstelling te activeren. De knop Omhoog of Omlaag werd ingedrukt om de ingestelde temperatuur naar de gewenste specificatie te wijzigen. Zo werd er een ingestelde temperatuur van 37° aangehouden. De Set-knop werd 3 s ingedrukt (of er werd 6 s lang geen knop ingedrukt) en het apparaat werd vervolgens volledig operationeel. Instructies voor het instellen van de temperatuur zijn ook opgenomen op het specificatieblad dat bij het circuit van de temperatuurregelaar wordt geleverd.

Wanneer de kerntemperatuur van het dier lager was dan de ingestelde temperatuur (bijv. 37°), sloot het relais dat het siliconen verwarmingskussen van stroom voorzag. Er werd stroom geleverd aan het siliconen verwarmingskussen, het rode lampje ging branden en het siliconen kussen begon op te warmen totdat de rectale sonde de ingestelde temperatuur met een ingestelde hoeveelheid overschreed ("hysterese"; fabrieksinstelling was 0.5°). Toen de rectale sonde de ingestelde temperatuur plus hysterese overschreed (in dit voorbeeld 37,5°), ging het relais open, ging het rode lampje uit, werd de stroom van het siliconen verwarmingskussen onderbroken en begonnen het verwarmingskussen en het dier af te koelen (uitgaande van een omgevingskamertemperatuur < 37,5°). Toen de rectale sonde zakte tot de ingestelde temperatuur minus hysterese (bijv. 36,5°), sloot het relais en werd er weer stroom geleverd aan het siliconen verwarmingskussen om het dier op te warmen. Hysterese kan worden ingesteld door drie keer op de Set-knop te drukken en de knoppen Omhoog of Omlaag te gebruiken. Meer gedetailleerde instructies voor de bediening van de temperatuurregelaar werden bij het apparaat geleverd, inclusief een seriële interfacebesturing, indien van belang voor de gebruikers.

6. Follow-up procedures

Aan het einde van de experimenten die in dit rapport worden beschreven, werden muizen op humane wijze geëuthanaseerd met een overdosis ketamine, CO2 en cervicale dislocatie. In het bijzonder werden de dieren geïnjecteerd met een 2x Ketamine-dosis, gevolgd door CO2 uit een cilinder onder druk die werd toegediend met 10 SCFH (Standard Cubic Feet per Hour) en ten slotte cervicale dislocatie.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Twee methoden zijn geëvalueerd en gevalideerd: het homeotherme verwarmingskussen.

Ten eerste werd in een kritische analytische test van het apparaat een kleine (18,5 g) mannelijke muis gedurende 6 uur onder diepe verdoving op het verwarmingskussen gehouden in een relatief koele omgeving. Concreet werd de muis geïnjecteerd met een mengsel van ketamine/xylazine (80 mg/kg ketamine en 10 mg/kg xylazine) en op het verwarmingskussen in de open lucht bewaard, zonder deksel, in een ruimte met airconditioning (omgevingstemperatuur, 20,3°). Booster-injecties met ketamine werden gegeven als dat nodig was om de muis in een chirurgisch vlak van anesthesie te houden. De muis behield een normale ademhalingsfrequentie gedurende de hele 6 uur, variërend van een geschat dieptepunt van 110/min tot een maximum van 215/min, afhankelijk van de tijd die verstreek na de injectie met de ketaminebooster (consistent met het bekende effect van ketamine op de ademhaling). De kerntemperatuur van het dier werd gecontroleerd met de kraalthermistorsonde van het apparaat en, onafhankelijk, met een in de handel verkrijgbare RET-4 rectale sonde (Physitemp) die parallel met de kraalthermistorsonde werd ingebracht. Verder werd een registratie bijgehouden van de oppervlaktetemperatuur van het siliconenrubberen verwarmingskussen direct onder de verdoofde muis. De controller was ingesteld op 35°. De gegevens geven aan dat de kerntemperatuur van de muis minder dan 1,3° varieerde gedurende de 6 uur, ondanks het verschil van 15° tussen de omgevingstemperatuur (20°) en de ingestelde kerntemperatuur (35°) (Figuur 6). Belangrijk is dat de kerntemperatuur van de muis op 35±0,6° bleef zonder enig aanvullend verwarmingsapparaat (warmtelamp, deken, enz.). De LiPo-batterij is gedurende de periode van 6 uur één keer vervangen.

figure-results-1
Figuur 6: Validatie van het homeotherme verwarmingskussen. Een verdoofde muis werd gedurende 6 uur op een platform in een open ruimte (omgevingstemperatuur, 20 °C) zonder enige andere warmtebron gehouden. Het apparaat was ingesteld om de kerntemperatuur van de muis op 35 °C te houden. (A) De experimentele opstelling. (B) Temperaturen geregistreerd door de thermistorsonde van de rectale kraal van het apparaat (weergegeven door rode stippen); door een onafhankelijke RET-4 (Physitemp) rectale sonde (weergegeven door paarse stippen); en door een aparte temperatuursonde die op het siliconen verwarmingskussen onder de muis wordt geplaatst (weergegeven door zwarte cirkels met stippen). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Ten tweede wordt het op batterijen werkende verwarmingskussen veel gebruikt voor in vivo scannen van confocale calciumbeeldvorming van sensorische ganglionactiviteit in transgene muizen die GCaMP6's tot expressie brengen in sensorische neuronen38,39. De experimenten duren meestal 6 uur of langer, waarbij de muis voor de duur in een chirurgisch anesthesievlak blijft. De ervaring heeft geleerd dat het optimaal is om de kerntemperatuur van de muis op 31,5 °C te houden tijdens de chirurgische voorbereiding en beeldvorming. De chirurgische voorbereiding bestaat uit het eenzijdig blootstellen van de trigeminus- en/of geniculaire ganglia bij diep verdoofde muizen. Deze operatie wordt uitgevoerd in een aparte ruimte waar de beeldvorming plaatsvindt, waarbij de verdoofde muis moet worden vervoerd die op een op maat gemaakt stereotactisch apparaat is bevestigd met het verwarmingskussen bevestigd over een afstand van ongeveer 40 m. De omgevingstemperatuur varieert van 20-24 °C. De kerntemperatuur van de muis, zoals gemeten door de rectale temperatuursonde van het apparaat (kraalthermistor), is constant constant gebleven en het dier is gedurende de gehele 6+ uur in stabiele fysiologische toestand gehouden zonder enige hulpverwarming. De neurale activiteit is robuust gebleven (Figuur 7), wat de betrouwbaarheid van het op batterijen werkende warmhoudkussen valideert om het dier normotherm te houden.

figure-results-2
Figuur 7: Verwarmingskussen in gebruik tijdens in vivo beeldvorming van neuronale activiteit. Het warmhoudkussen houdt de kerntemperatuur van een verdoofde muis stabiel en ondersteunt robuuste, betrouwbare opnames van neuronale activiteit gedurende enkele uren. (A) Weergave van de muis geplaatst op het warmhoudkussen, de kop gestabiliseerd met een op maat gemaakte houder onder het 20-voudige langeafstandsobjectief van een confocale microscoop. Zoals hier getoond, wordt de kerntemperatuur van de muis op 31.5 °C gehouden voor beeldvorming. Een scanlaser (488 nm) verlicht het chirurgisch blootgestelde geniculaire ganglion en brengt smaakopgewekte activiteit in beeld in smaaksensorische neuronen die de calciumgevoelige reporter, GCaMP6s, tot expressie brengen. De grote witte spruitstuk (rechtsonder) geleidt smaakprikkels in de mondholte. (B) Representatieve voorbeelden van 5 geniculaire ganglionneuronen die door smaak opgewekte reacties vertonen (verandering in GCaMP6s-fluorescentie, ΔF/F) na een presentatie van 5 s van 300 mM sucrose-oplossing in de mondholte. Deze reacties werden aan het begin van het experiment in beeld gebracht. Vinkjes op de rode lijn geven stimulusafgifte aan. (C) Voorbeelden van reacties van 5 verschillende ganglionneuronen die 6 uur later werden geregistreerd. De muis was de hele tijd op het verwarmingskussen in een chirurgisch vlak van anesthesie gehouden. De amplitudes, duur en latenties van de door smaak opgewekte reacties lijken opmerkelijk veel op die welke enkele uren eerder zijn geregistreerd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Deze tests valideren de homeotherme controller en stellen het vermogen van het verwarmingskussen vast om een verdoofd knaagdier gedurende lange tijd op een constante kerntemperatuur te houden.

BESCHIKBAARHEID VAN GEGEVENS:

Volledige gegevenstabellen voor Figuur 6 en Figuur 7 zijn opgenomen in Aanvullend Bestand 1.

Aanvullend bestand 1: Gegevenstabellen voor Figuur 6 en Figuur 7. Klik hier om dit bestand te downloaden.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit rapport beschreef een klein, draagbaar, op batterijen werkend homeotherm verwarmingskussen voor het handhaven van normothermie bij verdoofde muizen en ratten. Dit apparaat heeft de kernlichaamstemperatuur van diep verdoofde muizen gedurende enkele uren stabiel gehouden zonder enige aanvullende verwarmingsbron, ondanks een groot verschil tussen kamertemperatuur en kernlichaamstemperatuur. Het nut van dit verwarmingskussen voor confocale in vivo beeldvorming van craniale ganglionactiviteit bij muizen werd geïllustreerd.

Alle componenten voor het apparaat zijn online beschikbaar. De totale kosten voor alle componenten bedragen minder dan $ 100. Om de unit te construeren worden algemeen verkrijgbare gereedschappen gebruikt. Er zijn geen gespecialiseerde vaardigheden, afgezien van rudimentair solderen, vereist om het apparaat te bouwen. Het verwarmingskussen wordt aangedreven door een LiPo-batterij met hoge capaciteit, die vaak wordt gebruikt voor drones. Ten slotte kan het hele apparaat in minder dan 30 minuten worden gemonteerd wanneer de onderdelen zijn ingedeeld zoals beschreven. Dit kleine homeotherme verwarmingskussen op batterijen is vooral handig voor experimentele situaties waarin verdoofde dieren op de ene locatie (zoals een operatiekamer) worden voorbereid en naar een andere (zoals een beeldvormingsinstallatie) worden vervoerd voor experimentele procedures. Omdat het apparaat op batterijen werkt, hoeven er geen stroomkabels te worden losgekoppeld en hoeft er geen aparte thermocontroller-eenheid te worden verplaatst. Bovendien genereert het, omdat het op batterijen werkt, geen elektrische ruis voor elektrofysiologische opnames, een zeurend probleem bij commerciële apparaten die worden gevoed door 120/240 V. Ten slotte kan het verwarmingskussen gemakkelijk worden aangepast aan op maat gemaakte stereotactische frames, wachtdozen, dierenkooien of andere situaties.

De belangrijkste beperking van het thermische verwarmingskussen is dat de LiPo-batterijlading mogelijk niet zo lang meegaat als een experiment. Doorgaans voedt een volledig opgeladen 1200 mAh-batterij het apparaat 4-6 uur, afhankelijk van het temperatuurverschil tussen het dier en de kamer. Een eenvoudige oplossing is om een back-up batterij bij de hand te hebben, en/of een 2200 mAh LiPo batterij met een grotere capaciteit te gebruiken.

Ondanks het bouwgemak en het gemak zijn er valkuilen rond dit apparaat. LiPo-batterijen, zoals die worden gebruikt om het verwarmingskussen van stroom te voorzien, kunnen gevaarlijk zijn40,41. Hoewel ze vaak worden gebruikt om drones en speelgoed van stroom te voorzien, hebben LiPo-batterijen bepaalde risico's. Met name het overladen van LiPo-batterijen is een ernstig brandrisico42. Gebruikers worden gewaarschuwd om de LiPo-batterij niet 's nachts of langer op te laden. Een ander punt van zorg is de mogelijkheid om de batterij tijdens de bouw per ongeluk kort te sluiten door per ongeluk de klemmen 1 en 2 met de kortsluitingsdraad te verbinden (Afbeelding 3). Het is ook van cruciaal belang om de juiste polariteit op de kabels van de batterijconnector te behouden, zodat de rode (positieve) draad is aangesloten op klem 1 en de zwarte (negatieve) draad is aangesloten op klem 2 (Figuur 3) van het temperatuurregelcircuit. Het omkeren van de polariteit kan het elektrische circuit vernielen. Ten slotte worden gebruikers aangespoord om de draaddraden te vertinnen voordat ze in het temperatuurregelcircuit worden gestoken. Dit helpt voorkomen dat de draden tijdens gebruik per ongeluk naar buiten trekken.

Samenvattend zal het homeotherme verwarmingskussen op batterijen dat hier wordt beschreven, veel voordelen opleveren voor onderzoeken waarbij verdoofde muizen of ratten worden gebruikt.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door de National Institutes of Health Grant nummers DC018733 en DC017303

Materialen

```html

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Electronic Thermostat ControllerDrokhttps://www.droking.com/Digital-Temperature-Controller-DC6.0-30V-Adjustable-Temperature-with-Heating-and-Cooling-Mode-Tester?search=Temperature%20Controller&description=true$9.50 per stuk
JST Plug Connector 2 Pin Male met 20 AWG leadseBoothttps://www.amazon.com/dp/B01M5AHF0Z?ref_=ppx_hzsearch_conn_dt_b_fed_asin_title_1$7.19,  10 pr
JST-XH 2.54mm 1S 2 Pin Balance Plug Lead Socket mannelijke connector Elechawkhttps://www.amazon.com/dp/B07YKHV46N?psc=1&ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details$7.99,  5 pr
LiPo Batterij, 7.4V 1200mAh Urgenexhttps://urgenexrc.com/products/7-4v-1200mah-rc-car-battery-rechargeable-lipo-battery-with-jst-plug-1200mah-30c?srsltid=AfmBOoowx-Bx8OfWtBPB78OfJoyADUDFV9hm7fh9msRGAvQKkKuJWGOj $26.99 per stuk
NTC BEAD Thermistor 10KOhm 3380K NXFT15XH103FA2B025Muratahttps://www.mouser.com/ProductDetail/Murata-Electronics/NXFT15XH103FA2B025?qs=MY6wChARw2wvHNDuqPRh8A%3D%3D&utm_id=22515856461&utm_source=google&utm_medium=cpc&utm_marketing_tactic=amercorp&gad_source=1&gad_campaignid=22525919680&gbraid=0AAAAADn_wf0gqCND-9aGWrXUwlVMWV3Hk&gclid=Cj0KCQjwjdTCBhCLARIsAEu8bpJw9wURxCTvI_-xRP9WEQMbL9_vz9zB83t2Oan7POSJAM64i_GaFE4aAkRtEALw_wcB$ 0.60 per stuk
Silicone verwarmingspad, 12V 15W 50 mm x 100 mm Dernordhttps://www.amazon.com/DERNORD-Silicone-Heating-Rubber-Flexible/dp/B0BDYBTNCD?ref_=ast_sto_dp&th=1$15.99,  4/Pkg
```

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ye, Z., et al. Ultra-high density electrodes improve detection, yield, and cell type identification in neuronal recordings. bioRxiv. , (2024).
  2. Jun, J. J., et al. Fully integrated silicon probes for high-density recording of neural activity. Nature. 551 (7679), 232-236 (2017).
  3. Grienberger, C., Giovannucci, A., Zeiger, W., Portera-Cailliau, C. Two-photon calcium imaging of neuronal activity. Nat Re. Methods Primers. 2 (1), 1-67 (2022).
  4. Yamada, S., Wang, Y., Monai, H. Transcranial cortex-wide Ca2+ imaging for the functional mapping of cortical dynamics. Front Neurosci. 17, 1-10 (2023).
  5. Lin, M. T., Chen, C. F., Pang, I. H. Effect of Ketamine on thermoregulation in rats. Can J Physiol Pharmacol. 56 (6), 963-967 (1978).
  6. Fahim, I., Ismail, M., Osman, O. H. Role of 5-hydroxytryptamine in ketamine-induced hypothermia in the rat. Br J Pharmacol. 48 (4), 570-576 (1973).
  7. Murphy, T. J., Murnane, K. S. The serotonin 2c receptor agonist WAY-163909 attenuates ketamine-induced hypothermia in mice. Eur J Pharmacol. 842, 255-261 (2019).
  8. Wu, J., et al. Central neural circuits orchestrating thermogenesis, sleep-wakefulness states and general anesthesia states. Curr Neuropharmacol. 20 (1), 223-253 (2022).
  9. Simegn, G. D., Bayable, S. D., Fetene, M. B. Prevention and management of perioperative hypothermia in adult elective surgical patients: a systematic review. Ann Med Surg (Lond.). 72, 1-7 (2021).
  10. Lenhardt, R. Body temperature regulation and anesthesia. Handb Clin Neurol. 157, 635-644 (2018).
  11. Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, part I: Anesthetic considerations in preclinical research. ILAR J. 53 (1), E55-E69 (2012).
  12. Lu, J., Wang, W., Liu, H., Liu, H., Wu, H. Cisplatin induces calcium ion accumulation and hearing loss by causing functional alterations in calcium channels and exocytosis. Am J Transl Res. 11 (11), 6877-6889 (2019).
  13. De Diego-Garcia, L., Sebastian-Serrano, A., Bianchi, C., Di Lauro, C., Diaz-Hernandez, M. ATP measurement in cerebrospinal fluid using a microplate reader. Methods Mol Biol. 2041, 233-241 (2020).
  14. Lavon, H., et al. Dexmedetomidine promotes metastasis in rodent models of breast, lung, and colon cancers. Br J Anaesth. 120 (1), 188-196 (2018).
  15. Zhang, E. Q., Knight, C. G., Pang, D. S. Heating pad performance and efficacy of 2 durations of warming after isoflurane anesthesia of Sprague-Dawley rats (Rattus norvegicus). J Am Assoc Lab Anim Sci. 56 (6), 786-791 (2017).
  16. Poorman, M. E., et al. Open-source, small-animal magnetic resonance-guided focused ultrasound system. J. Ther Ultrasound. 4 (1), 22-28 (2016).
  17. Roehl, A. B., et al. Accidental renal injury by an external heating device during surgery in rats. Lab Anim. 45 (1), 45-49 (2011).
  18. Taylor, D. K. Study of two devices used to maintain normothermia in rats and mice during general anesthesia. J Am Assoc Lab Anim Sci. 46 (5), 37-41 (2007).
  19. Chi, O. Z., Liu, X., Weiss, H. R. Effects of mild hypothermia on blood-brain barrier disruption during isoflurane or pentobarbital anesthesia. Anesthesiology. 95 (4), 933-938 (2001).
  20. Kiyatkin, E. A., Sharma, H. S. Permeability of the blood-brain barrier depends on brain temperature. Neuroscience. 161 (3), 926-939 (2009).
  21. Dibaj, P., Schomburg, E. D. In vivo recording of nerve conduction velocity of spinal CNS fibers in the mouse. Physiol Res. 66 (3), 545-548 (2017).
  22. Stecker, M. M., Baylor, K. Peripheral nerve at extreme low temperatures 1: effects of temperature on the action potential. Cryobiology. 59 (1), 1-11 (2009).
  23. Kochs, E. Electrophysiological monitoring and mild hypothermia. J Neurosurg Anesthesiol. 7 (3), 222-228 (1995).
  24. Urits, I., et al. A comprehensive update of current anesthesia perspectives on therapeutic hypothermia. Adv Ther. 36 (9), 2223-2232 (2019).
  25. Montgomery, J. C., Macdonald, J. A. Effects of temperature on nervous system: implications for behavioral performance. Am J Physiol. 259 (2 Pt 2), R191-R196 (1990).
  26. Homeothermic monitoring system - temperature controller thermostar. , Conductscience. Available at: https://conductscience.com/lab/homeothermic-monitoring-system-temperature-controller-thermostar/ (2025).
  27. Small animal heating pads & warming systems. , Kentscientific. Available at: https://www.kentscientific.com/products/warming/ (2025).
  28. Heating devices. , E-Zsystems. Available at: https://www.ezsystemsinc.com/product-category/heating-devices/ (2005).
  29. Rodent warmer x1. , Braintreescientific. Available at: https://www.braintreesci.com/temperature-measurement-control/rodent-warmer/rodent-warmer-x1/ (2025).
  30. Thermostar homeothermic monitoring system. , Bioseblab. Available at: https://www.bioseblab.com/en/bioseblab-equipment/883-1931-thermostar-homeothermic-monitoring-system.html#/664-size-s_7cm_x_10cm (2025).
  31. Stoelting warming systems. , Stoelting. Available from: https://stoeltingco.com/Neuroscience/Stoelting-Warming-Systems~10631 (2025).
  32. Animal temperature heating pad w/pid controller. , Medilumine. Available at: https://medilumine.com/product/animal-temperature-heating-pad-w-pid-controller (2025).
  33. Gilchrist, S., et al. An MRI-compatible high frequency AC resistive heating system for homeothermic maintenance in small animals. PLoS One. 11 (11), e0164920(2016).
  34. Beale, C. N., et al. Use of air-activated thermal devices during recovery after surgery in mice. J Am Assoc Lab Anim Sci. 57 (4), 392-400 (2018).
  35. Zarndt, B. S., et al. Use of a far-infrared active warming device in guinea pigs (Cavia porcellus). J Am Assoc Lab Anim Sci. 54 (6), 779-782 (2015).
  36. Chan, C. E., Hare, M. T., Martin, G. W., Gordon, C. J., Swoap, S. J. The heat is on: A device that reduces cold stress-induced tachycardia in laboratory mice. J Therm Biol. 79, 149-154 (2019).
  37. Kersemans, V., et al. A carbon-fiber sheet resistor for MR-, CT-, SPECT-, and PET-compatible temperature maintenance in small animals. Tomography. 5 (2), 274-281 (2019).
  38. Leijon, S., et al. Oral thermosensing by murine trigeminal neurons: Modulation by capsaicin, menthol and mustard oil. J Physiol. 597 (7), 2045-2061 (2019).
  39. Asencor, A. I., Dvoryanchikov, G., Makhoul, V., Tsoulfas, P., Chaudhari, N. Selectively imaging cranial sensory ganglion neurons using AAV-PHP.S. eNeuro. 9 (3), 1-14 (2022).
  40. Safety and robustness. , Anonymous. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_polymer_battery#Safety (2025).
  41. Mikolajczak, C., Kahn, M., White, K., Long, R. T. Lithium-ion batteries hazard and use assessment. , Springer Science & Business Media. (2012).
  42. Ouyang, D., Liu, J., Chen, M., Wang, J. Investigation into the fire hazards of lithium-ion batteries under overcharging. Appl Sci. 7 (12), 1314(2017).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Handhaving van de kerntemperatuurgeanestheseerde muizengeanestheseerde rattenbatterijgevoed apparaattemperatuurregelingdierfysiologiein vivo beeldvormingneurale functiedraagbaar verwarmingskussen

Gerelateerde artikelen