Implantation of Cranial Imaging Window in Mouse Model: A Surgical Procedure to Implant Glass-based Coverslip for Stable Optical Access to Regions of Murine Brain
JoVE Encyclopedia of Experiments
Kankeronderzoek
0 weergaven • 3:58 min • April 30th, 2023
Cranial window implantation is a surgical procedure wherein an exposed region of the brain is sealed with a coverslip. The implanted imaging window facilitates access to the brain for long-term high resolution in vivo imaging.
To begin, stabilize an anesthetized mouse in a stereotactic unit.
Maintain its body temperature using a heating pad.
Next, shave the mouse’s scalp and sterilize the exposed skin.
Make a circular incision and scrape off the underlying periosteum - a fibrous connective tissue layer - from the skull surface.
Subsequently, apply a suitable vasoconstrictor and an anesthetic solution over the surgical area to minimize bleeding in the following steps.
Secure the skin edges to the skull with cyanoacrylate glue.
Then, under a dissection microscope, visualize the skull.
Drill a shallow groove over the region of interest until the bone flap becomes loose. Treat the groove with cortex buffer to prevent tissue dehydration.
Gently lift the bone flap, creating a bone window to access the brain underneath.
Now, remove the outermost membrane layer surrounding the brain - the dura mater. Clear the buffer and apply silicone oil to prevent air bubbles under the window.
Mount a coverslip over the exposed area using glue, ensuring minimal distance between the brain and the coverslip.
The mouse with the implanted cranial window is ready for brain imaging.
After confirming a lack of response to toe pinch in an anesthetized adult mouse, mount the mouse on a stereotactic frame and secure the head with a nose clamp and two ear bars.
Use a heating lamp to preserve the body temperature and apply ointment to the animal's eyes. Using sharp scissors, shave the fur on the skull from the eyes to the base of the skull, and use 70% ethanol to sterilize the exposed skin.
Cut the skin in a circular manner, and use a cotton swab to scrape away the exposed periosteum. Treat the surgical area with a drop of 1% lidocaine and a 1:100,000 concentration of epinephrine for 5 minutes before removing the excess solution with a cotton swab.
Use cyanoacrylate glue to adhere the edges of the skin to the skull, and place the stereotactic frame under a dissection stereomicroscope with a 4X magnification.
Next, carefully drill a superficial 5-millimeter diameter circular groove over the right parietal bone and apply a drop of cortex buffer to the groove.
Use thin forceps to lift the bone flap to visualize the brain surface, and use curved tapered, very fine point forceps to remove the dura mater. If bleeding occurs, use an absorbable gelatin sponge to achieve hemostasis.
To prepare the cranial imaging window, replace the cortex buffer with a drop of silicone oil to the craniotomy site to avoid air bubbles under the window.
Seal the exposed brain with a 6-millimeter coverslip and apply cyanoacrylate glue between the coverslip and the skull. Then, use fine tweezers to gently press the coverslip against the skull.
Overzicht
Het implanteren van een schedelvenster is een chirurgische techniek die langdurige in vivo beeldvorming van de hersenen mogelijk maakt. Deze procedure houdt in dat er een venster in de schedel wordt gemaakt en dat dit met een dekglas wordt afgesloten om de toegang tot de hersenen te vergemakkelijken.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Chirurgische technieken
- In vivo imaging
Achtergrond
- Schedelvensters maken beeldvorming van hersenactiviteit met hoge resolutie mogelijk.
- De procedure wordt uitgevoerd op geanestheseerde muizen.
- Het behoud van de lichaamstemperatuur is cruciaal tijdens de chirurgische ingreep.
- Correcte sterilisatietechnieken zijn essentieel om infecties te voorkomen.
Doel van de studie
- Om de techniek voor de implantatie van een craniaal venster te demonstreren.
- Om langetermijnbeeldvorming van hersenstructuren te faciliteren.
- Om een gedetailleerde methodologie voor onderzoekers te bieden.
Gebruikte methoden
- Stabilisatie van de muis in een stereotactische houder.
- Het maken van een cirkelvormige incisie en het verwijderen van het periosteum.
- Het boren van een groef in de schedel om een botlap te creëren.
- Het afdichten van het blootgestelde brein met een dekglas met behulp van cyanoacrylaatlijm.
Belangrijkste resultaten
- Het craniele venster maakt een ongehinderde toegang voor beeldvorming van de hersenen mogelijk.
- Een succesvolle implantatie resulteert in minimale weefselschade.
- De techniek is reproduceerbaar en kan worden gebruikt voor diverse beeldvormingsstudies.
Conclusies
- De implantatie van een schedelvenster is een waardevolle tool voor neurowetenschappelijk onderzoek.
- Het maakt langdurige observatie van hersendynamiek mogelijk.
- Een correcte techniek waarborgt de integriteit van het hersenweefsel tijdens beeldvorming.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directieleden
De implantatie van een craniaal venster maakt stabiele optische toegang op lange termijn tot de muizenhersenen mogelijk, wat hoogresolutie in vivo imaging ondersteunt voor targetvalidatie en mechanistische studies bij de ontwikkeling van neurologische geneesmiddelen. Deze chirurgische preparatie faciliteert longitudinale monitoring van cellulair gedrag en therapeutische respons, waardoor de biologische onzekerheid bij preklinische target-de-risking wordt verminderd. De techniek vergroot het voorspellend vertrouwen door directe observatie van drugeffecten op hersenweefsel over een bepaalde periode mogelijk te maken.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen mogelijk door directe visualisatie van het gedrag van hersentumorcellen en de respons op invasieve procedures.
- Operationele waarde: Biedt een reproduceerbaar chirurgisch model voor een consistente beoordeling van de interactie met het doelwit in verschillende studies.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Bereidt gevalideerde biologische systemen voor voor longitudinale intravitale imaging-assays die stabiele optische toegang vereisen.
- Operationele waarde: Ondersteunt de standaardisatie van assays door variabiliteit door chirurgische preparatie en weefselschade te minimaliseren.
Translationeel en preklinisch onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Handhaaft ziekterelateerde systemen voor continue monitoring, van ontdekking tot preklinische validatie van neurotherapeutica.
- Operationele waarde: Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling mogelijk door imaging-readouts te koppelen aan farmacologische uitkomsten.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze methode integreert in het ontdekkingscontinuüm, van targetvalidatie tot preklinisch onderzoek, door een platform te bieden voor longitudinale intravitale beeldvorming van hersengebieden.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetesten en het verduidelijken van signaalpaden door real-time observatie van cellulaire dynamiek als reactie op perturbaties mogelijk te maken.
- Screening: Zorgt voor assay-gereedheid door middel van reproduceerbare chirurgische preparatie en compatibiliteit met hoge-resolutie beeldvorming.
- Analytiek: Genereert kwantitatieve metingen van afhankelijke variabelen, zoals celmigratie, proliferatie en responskinetiek over een bepaalde tijd.
- Translationeel onderzoek: Verbindt ontdekkingsbevindingen met preklinische continuïteit via longitudinale tracking van therapeutische effecten in ziekterelevante modellen.
- Bedrijfbrede herbruikbaarheid: Vestigt een herbruikbare chirurgische capaciteit voor meerdere beeldvormingsstudies en evaluaties van verbindingen over verschillende projecten heen.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen door mechanische ambiguïteit in therapeutische mechanismen gericht op de hersenen te verminderen.
- Operationele waarde: Garandeert standaardisatie en reproduceerbaarheid via gestandaardiseerde chirurgische stappen en afdichtingsprotocollen.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door direct bewijs te leveren van doelmodulatie en biologische respons.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering door vroege detectie van gebrek aan effectiviteit of ongunstige biologische effecten mogelijk te maken.
Overwegingen bij implementatie
- Vereist expertise in microschirurgie en stereotactische fixatie voor een consistente implantatie van het schedelvenster.
- Is afhankelijk van instrumentarium, waaronder stereotactische frames, dissectiemicroscopen en precisieboorapparatuur.
- Vereist standaardisatie van chirurgische procedures, aseptische technieken en postoperatieve zorg tussen teams.
- Omvat overwegingen voor aanpassingen aan verschillende hersengebieden, muisstammen en beeldvormingsmodaliteiten.
- Omvat praktische beperkingen zoals de afhankelijkheid van chirurgische vaardigheden, de mogelijkheid tot gliale littekenvorming na verloop van tijd en de noodzaak van gespecialiseerde postoperatieve monitoring.
Veelgestelde vragen over Biopharma
Een grote laterale kraniotomie procedure voor mesoscale breedbeeld optische beeldvorming van hersenactiviteit
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Acrylhars Molding Based Head Fixatie Techniek in Knaagdieren
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Imaging neurale activiteit in de primaire somatosensorische Cortex met behulp van Thy1-GCaMP6s transgene muizen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Een craniotomie chirurgische ingreep voor chronische Brain Imaging
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Een gepolijste en gewapend verdund-schedel Venster voor de lange termijn beeldvorming van de hersenen van muizen
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Imaging glioom Initiatie
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Cranial Window-based Intravital Imaging in a Mouse Model: An Imaging Technique to Study the Behavior of Pre-injected Cancer Cells in the Brain of a Murine Model
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Cranial Ring Assembly Installation in Mouse Model: A Surgical Procedure to Implant Visualization Window Assembly on Murine Skull for High-resolution Skull Bone Marrow Imaging
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Installation of Optical Windows in the Brain of Transgenic Mice to Image Neural Activities
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Spinal Cord Window Implantation in a Mouse for In Vivo Imaging
Gerelateerde video's
0 Bekeken
Laatst bijgewerkt: 29 augustus 2026