Stereotactically-geleide ablatie van de auditieve Cortex van de Rat en de lokalisatie van de laesie in de hersenen
October 11th, 2017
Beschrijven we een methode voor de stereotactically-geleide locatie, belichting en ablatie van de auditieve cortex in ratten. De lokalisatie van de ablatie wordt beoordeeld met behulp van een coördinaat kaart postmortale.
Het algemene doel van deze procedure is om de stereotactisch geleide ablatie van de auditieve cortex te beschrijven en het gebruik van een coördinaatkaart om de laesie te lokaliseren over een afbeelding van het oppervlak van de hersenen. Deze methode kan onderzoekers in de auditieve neurowetenschap helpen bij het aanpakken van de rol van corticale structuren in de pathway voor de perceptie van geluid. Evenals de mechanismen en de lineaire positionele plasticiteit.
Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het de chirurgische blootstelling en ablatie van de auditieve cortex mogelijk maakt door gebruik te maken van basale methoden die door elke onderzoeker kunnen worden aangepast. Dus deze methode kan nuttig zijn in het veld van de auditieve neurowetenschap, het kan ook worden toegepast in andere systemen zoals het visuele en somatosensorische. Deze methode kan ook worden gebruikt om defecten te bestuderen die unilateraal ablatie van de auditieve cortex in andere corticale gebieden veroorzaakt.
Visuele demonstratie van deze methode is cruciaal, omdat de juiste identificatie en vertaling van de stereotactische coördinaten in het slaapbeen essentieel is om de auditieve cortex nauwkeurig te lokaliseren. Om deze procedure te starten, plaats de verdoofde rat op een verwarmingskussen om de lichaamstemperatuur te handhaven. Stabiliseer vervolgens het hoofd van het dier in een stereotactisch frame met behulp van twee oorstaven en een bekstaaf.
Scheer het hoofdhaar en desinfecteer het operatiegebied met povidon-jodium. Gebruik een scalpel om een incisie langs de middenlijn te maken om de schedel bloot te leggen en het periost dat het oppervlak van de schedel bedekt, terug te trekken. Gebruik vervolgens een steriele wattenstaafje om voorzichtig al het bloed dat het oppervlak van de schedel bedekt, te verwijderen.
Om Bregma, Lambda en de interaurallijn te visualiseren, maak een incisie in de temporale spier nabij zijn dorsale invoegpunt op de schedel met een scalpel. Trek vervolgens de spier uit met behulp van een naald en hechtmateriaal en bevestig het hechtmateriaal aan het stereotactisch frame om het slaapbeen bloot te leggen. Laat langzaam een steriele rechte naald zakken tot deze zich direct boven het oppervlak van de schedel bevindt, zodat de punt van de naald op interaural nul staat.
Stel dit punt als nul in. Daarna richt u zich op de AC met behulp van vier punten. Vervolgens laat u de naald zakken tot direct boven het slaapbeen om elk van deze vier punten te visualiseren.
Markeer de punten met een marker op het slaapbeen en verbind ze om een rechthoek te tekenen. De rechthoek zal dienen als gids om een venster in het bot te openen. Open in deze procedure het venster met behulp van een elektrische boor en een kleine boortje.
Boor de omtrek van de rechthoek bij 8.000 tpm tot het bot geeft. Koel het boorvlak af door het met koud steriel zoutrouw te spoelen om schade aan subcorticale structuren te voorkomen. Wanneer het bot geeft, wees voorzichtig dat u niet in de hersenen boort.
Wanneer de randen los zitten, trekt u het bedekkende bot omhoog met een fijne pincet en bewaart u het in koud steriel zoutrouw. Gebruik een chirurgisch microscoop om de hersenvliezen voorzichtig te snijden met een microchirurgisch mes en verwijder ze met behulp van twee fijne puntige pincetten. Als er bloeding optreedt, spoel het operatiegebied dan met koud steriel zoutrouw.
Aspibeer vervolgens voorzichtig de AC met behulp van een chirurgisch zuigapparaat gekoppeld aan een steriele 20-gauge stompe naald. Aspibeer alleen de zes corticale lagen en niet de onderliggende witte stof. Dit punt is cruciaal en moet zeer zorgvuldig worden uitgevoerd.
Wanneer de aspiratie is voltooid, bedekt u het operatiegebied met het verwijderde bot en brengt u een absorberende hemostatische gaas aan. Laat de temporale spier zijn oorspronkelijke positie herstellen en naai vervolgens de huid met wondclips. Breng daarna antibioticumzalf aan op de wond.
Injecteer vervolgens Buprenorfine subcutaan in de rug van de rat als analgeticum, één uur en acht uur na het einde van de operatie. Houd het dier op het verwarmingskussen totdat het wakker wordt en breng het terug naar zijn kooicage voor herstel. Wanneer het onderzoek met de AC-ablateerde rat is voltooid, anesthesieert u het terminaal door intraperitoneale injectie van 0,1 milliliter natriumpentobarbital.
Na het uitvoeren van een intracardiale infusie van Ringer-oplossing en formaldehyde, verwijdert u de huid en het spierweefsel van het hoofd om de schedel bloot te leggen. Gebruik Spencer-schaar om een transversale snede in het orbitale bot te maken. Verwijder vervolgens de achterkant van de schedel en gebruik rongeurs om langs de bovenranden van de schedel te snijden om de hersenen bloot te leggen.
Wees voorzichtig om de hersenen niet te beschadigen. Zodra de hersenen zijn blootgelegd, verwijdert u voorzichtig het hersenvlies met behulp van fijne puntige pincetten. Gebruik een vinger om voorzichtig onder en boven de hersenen te schuiven.
Til vervolgens de hersenen op en snijd de zenuwen door totdat ze los zijn. Dompel vervolgens de hersenen in formaldehyde-oplossing en bewaar ze 24 uur bij vier graden Celsius. Na post-fixatie plaatst u de hersenen voorzichtig in een sagittale rattenhersenmatrix, waarbij de laterale oppervlakte van de hersenen wordt blootgelegd.
Plaats een camera 21 centimeter boven het cortexoppervlak met behulp van een camerahouder. Selecteer vervolgens de super-macro-opnamemodus en maak een foto van het oppervlak van de hersenen. Gebruik vervolgens een beeldbewerkingsprogramma om de afbeeldingen te openen en ze 50% te verkleinen. Identificeer de Bregma, Lambda en interaural nulreferenties en markeer hun positie in de foto's.
Teken de contour van de ablatie over de laterale foto van de hersenen. Importeer de coördinaatkaart waar de primaire en secundaire gebieden van de auditieve cortex zich bevinden, naar het bestand van het bewerkingsprogramma. Klik vervolgens op de kaart en sleep deze om deze boven de laterale foto van de afgeblateerde hersenen te plaatsen.
Overzicht
Dit artikel beschrijft een methode voor de stereotactisch geleide ablatie van de auditieve cortex bij ratten. De techniek maakt een nauwkeurige lokalisatie van de laesie mogelijk met behulp van een coördinatenkaart, die postmortem wordt beoordeeld.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschappelijk gebied
- Neurowetenschappen
- Auditieve verwerking
- Chirurgische technieken
Achtergrond
- De auditieve cortex speelt een cruciale rol bij geluidsperceptie.
- Begrip van corticale functies kan onderzoek naar auditieve neurowetenschappen ondersteunen.
- Unilaterale ablatie kan andere corticale gebieden beïnvloeden.
- Visuele demonstratie van de methode is essentieel voor nauwkeurige implementatie.
Doel van het onderzoek
- Om een gedetailleerd protocol voor ablatie van de auditieve cortex te bieden.
- Om onderzoek naar corticale rollen bij geluidsperceptie te vergemakkelijken.
- Om aanpassing van de methode voor andere sensorische systemen mogelijk te maken.
Gebruikte methoden
- Stabilisatie van het hoofd van de rat in een stereotactisch frame.
- Incisie en blootstelling van de schedel voor gerichte ablatie.
- Gebruik van een coördinatenkaart voor nauwkeurige lokalisatie van de auditieve cortex.
- Postmortem beoordeling van de laesie met behulp van beeldvormingstechnieken.
Belangrijkste resultaten
- De methode maakt succesvolle ablatie van de auditieve cortex mogelijk.
- Postmortem analyse bevestigt nauwkeurige lokalisatie van laesies.
- Aangetoond potentieel voor het bestuderen van effecten op andere corticale gebieden.
- Protocol kan worden aangepast voor andere sensorische systemen.
Conclusies
- De beschreven methode is effectief voor onderzoek naar de auditieve cortex.
- Het biedt een basis voor verder onderzoek naar corticale functies.
- Visuele en procedurele duidelijkheid verbetert de reproduceerbaarheid in onderzoek.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
This protocol enables precise stereotactic ablation and postmortem lesion mapping of the rat auditory cortex, supporting mechanistic studies of cortical function in sensory processing pathways. The method provides a reproducible preclinical model for investigating target engagement and downstream neural effects following cortical perturbation, relevant to de-risking hypotheses in CNS target validation. By combining surgical intervention with coordinate-based lesion confirmation, it enhances data interpretability and reduces ambiguity in linking cortical ablation to phenotypic outcomes.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of auditory cortex function in sound perception pathways to validate mechanistic hypotheses about cortical targets.
- Operational Value: Uses standardized stereotactic coordinates to ensure consistent targeting across experiments, reducing variability in lesion placement.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates lesion-defined models suitable for screening compensatory changes in connected sensory systems, such as contralateral cortical or subcortical nuclei.
- Operational Value: Relies on basic neurosurgical tools (drill, suction, forceps) accessible to most academic and industrial discovery labs, supporting broad adoption.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates study of unilateral auditory cortex ablation effects on gene expression in peripheral systems like the cochlea, enabling cross-level mechanistic de-risking.
- Operational Value: Includes postmortem validation via coordinate mapping and immunostaining to confirm lesion extent and white matter integrity, improving model reliability.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery biology phase, where targeted cortical ablation supports hypothesis testing and pathway clarification before advancing to lead identification or phenotypic screening.
- Discovery Biology: Supports functional interrogation of cortical targets by enabling precise ablation and postmortem confirmation of lesion localization.
- Screening: Prepares validated lesion models for downstream assessment of molecular or physiological readouts in interconnected neural circuits.
- Analytics: Enables quantitative comparison of molecular markers (e.g., GluA2/GluA3 expression) between ablated and control tissues using qPCR or immunostaining.
- Translational Research: Links central cortical manipulation to peripheral biomarker changes, supporting translational continuity from CNS to sensory periphery.
- Enterprise Reuse: Adaptable to other sensory systems (visual, somatosensory), allowing reuse of the surgical and mapping framework across discovery programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by confirming lesion location and extent, increasing confidence in target–phenotype relationships.
- Operational Value: Employs reproducible stereotactic steps and coordinate-based validation, enhancing inter-lab consistency.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions by revealing whether cortical target modulation produces expected downstream effects.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of targets based on functional validation in disease-relevant neural circuits.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotactic neurosurgery and microsurgical techniques to avoid damaging subcortical structures during bone drilling and meningeal removal.
- Depends on sterile instruments, a stereotaxic frame, surgical microscope, and imaging setup for postmortem brain visualization.
- Necessitates standardization of coordinate mapping procedures to ensure accurate lesion localization across operators and sessions.
- Must be adapted carefully when applying to other sensory systems due to differences in cortical anatomy and stereotactic coordinates.
- Limited to acute or subchronic studies due to postoperative survival constraints; chronic effects require additional recovery and monitoring protocols.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:16
Location of the AC in the Temporal Bone of the Rat
3:04
Surgical Exposure and Ablation of the AC
5:07
Tissue Collection
6:18
Localization of the AC Lesions
7:56
Results: Changes in mRNA Levels of AMPA Receptor Subunits GluA2 and GluA3 After Unilateral AC Ablation 7 Days Post-Lesion
8:38
Conclusion
