Wszczepianie elektrody do jądra podwzgórzowego szczura

Streszczenie

Źródło: Fluri, F., et al., Mikroelektroda sterowana implantacją elektrod do jądra podwzgórzowego szczurów w celu długotrwałej głębokiej stymulacji mózgu. J. Vis. Exp. (2015)

Wideo demonstruje procedurę wszczepienia elektrody do jądra podwzgórzowego szczura w celu dostarczania bodźców elektrycznych.

Protokół

Wszystkie procedury dotyczące modeli zwierzęcych zostały sprawdzone przez lokalny instytucjonalny komitet opieki nad zwierzętami oraz weterynaryjną komisję rewizyjną JoVE.

1. Znieczulenie

1. Należy sprawdzić układ znieczulający, aby zapewnić odpowiedni dopływ gazu (tlenu) i izofluranu na czas trwania zabiegu. Połącz nos z prętem siekacza instrumentu stereotaktycznego i ustaw pręt siekacza na -3.3 mm.
2. Włączyć dopływ gazu (2 l/min). Umieść szczura w pudełku i zamknij górę. Włącz waporyzator izofluranu do 3,5%.
3. Gdy szczur jest w pozycji leżącej, przełącz system tak, aby gaz znieczulający przepływał do stożka nosowego, który jest przymocowany do pręta siekacza.
4. Wyjmij szczura z komory pudełka i ogol obszar między uszami a oczami; za pomocą wacika nasączonego Jodosept PVP przetrzyj ogolony obszar, aby usunąć luźne włosy.
5. Umieścić szczura w stożku nosowym (ryc. 1) i kontynuować znieczulenie izofluranem w dawce 2,5% w_O2 (1 l/min). Sprawdź poziom znieczulenia, ściskając obszar międzypalcowy. Jeśli szczur jest odpowiednio znieczulony, odruchy obronne (tj. wycofanie stopy) zostają zniesione.
6. Monitoruj oddychanie i reakcję na stymulację podczas zabiegu i dostosuj waporyzator w razie potrzeby.
7. Nałóż maść weterynaryjną na oczy, aby zapobiec wysuszeniu podczas znieczulenia. System ogrzewania sterowany sprzężeniem zwrotnym monitoruje i utrzymuje temperaturę ciała na poziomie 37 ± 0,5 °C.

2. Chirurgia

1. Utrzymuj pole operacyjne w sterylności podczas całej operacji. Gdy ręce chirurga i pole operacyjne są już sterylne, poruszaj się tylko ostrożnie i pamiętaj, aby nie naruszyć sterylności. Obejmuje to posiadanie sterylnego pola (np. sterylnych wodoodpornych zasłon), na którym można położyć narzędzia.
2. Wstrzyknąć 0,2 ml mepiwakainy podskórnie w środek ogolonego obszaru. Mepiwakaina jest środkiem miejscowo znieczulającym, którego czas działania wynosi do 3 godzin. To dodatkowo znieczuli obszar operacyjny.
3. Za pomocą skalpela wykonaj nacięcie w linii środkowej, zaczynając między uszami i rozciągając się w kierunku 2 cm. Upewnij się, że okostna (błyszcząca błona pod skórą) jest również nacięta. Odsłoń czaszkę za pomocą czterech zacisków (ryc. 2).
4. Za pomocą wacika delikatnie usuń okostną, aż do odsłonięcia szwów czołowych i strzałkowych, a następnie zatrzymaj krew za pomocą waty.
5. Określ współrzędne bregmy za pomocą igły zamocowanej na uchwycie sondy, a następnie zaznacz końcówkę igły czarnym flamastrem. Używając napędowych przednio-tylnych (AP), środkowych/bocznych (ML) i grzbietowo-brzusznych (DV), umieść końcówkę igły bezpośrednio nad bregmą.
6. Wykonaj odczyty skali noniusza AP i ML: odejmij 3,6 mm od odczytu AP i 2,5 mm od odczytu ML w przypadku implantacji elektrody do prawego STN lub dodaj 2,5 mm w przypadku implantacji elektrody do lewego STN. Pozycja ta zostanie zaznaczona barwnikiem flamastra po opuszczeniu końcówki igły na powierzchnię czaszki.
7. Zacisnąć wiertło dentystyczne na dużym uchwycie sondy instrumentu stereotaktycznego. Przesuń wiertło dentystyczne do obliczonego obszaru – tj. zaznaczonego punktu na czaszce. Patrząc przez mikroskop, wywierć otwór (średnica około 1 mm) przez czaszkę, aż opona twarda będzie widoczna (czaszka ma około 1 mm grubości). Wycofaj oponę twardą za pomocą kleszczy do mikropreparacji lub sterylnej igły. Opona twarda jest wystarczająco twarda, aby zniszczyć końcówkę elektrody.
8. Wywierć otwór wiertłem dentystycznym w każdej łusce czołowej oraz w łusce międzyciemieniowej naprzeciwko otworu elektrody. Odłącz uchwyt sondy od przyrządu stereotaktycznego. Nie wiercić w szwie czaszki, ponieważ naczynia żylne podążają za szwami pod czaszką.
9. Wkręć kościaną w każdy z pięciu otworów. Unikaj zbyt głębokiego wkręcania. W przypadku ze stali nierdzewnej (M1.6) 2–3 obroty odpowiednio przytrzymają bez wywierania nacisku na mózg. Liczba zwojów będzie zależeć od skoku. Clamp uchwyt sondy z elektrodą w mikromanipulatorze (Rysunek 3).
10. Za pomocą napędowych AP, ML i DV przesuń uchwyt sondy z elektrodą, aż końcówka prawie dotknie bregmy. Zwróć uwagę na odczyty skali noniusza AP, ML i DV w bregmie. Po dokonaniu odczytów podnieś elektrodę o kilka milimetrów, aby elektroda nie ocierała się o czaszkę podczas ruchu. Aby określić współrzędne pozycji, w której elektroda musi zostać włożona do otworu, dodaj 3,6 mm do odczytu AP i dodaj (lub odejmij) 2,5 mm do odczytu ML.
11. Za pomocą napędowych AP i ML przesuń elektrodę do obliczonej pozycji. W tym momencie końcówka elektrody powinna znajdować się bezpośrednio nad wywierconym otworem elektrody. Następnie, patrząc przez mikroskop, opuść elektrodę do poziomu opony twardej (ryc. 4). Ten poziom służy jako poziom zerowy w kierunku DV. Następnie delikatnie włóż końcówkę elektrody do mózgu, patrząc przez mikroskop.
12. Podłącz pin elektrody do złącza systemu nagrywania. Umieść klatkę Faradaya (lub zastąp ją folią aluminiową) nad szczurem w instrumencie stereotaktycznym (Rysunek 5). Uziemić instrument stereotaktyczny z przeciwwagą pomieszczenia, w którym pracujesz.
13. Uruchom system nagrywania. Jeśli to możliwe, użyj również głośnika, aby uzyskać sygnał akustyczny wyładowań/maści pojedynczych jednostek podczas przesuwania elektrody.
14. Powoli włóż elektrodę do mózgu, rejestrując aktywność elektryczną podczas przesuwania elektrody. Na głębokości od 7,5 do 8,1 mm od opony twardej zwykle wykrywalna jest specyficzna aktywność elektryczna STN (ryc. 6). Typowa aktywność neuronów w STN charakteryzuje się nieregularnym wzorcem wypalania i wysoką szybkością wypalania (średnia częstotliwość: 40,9 ± 12,9 Hz).
15. Podczas rejestracji należy maksymalnie zmniejszyć znieczulenie (np. do 0,8–1,0%); zwierzęta o niskim znieczuleniu wykazują wyraźniejszą aktywność elektryczną mózgu.
16. Usuń krew lub płyn mózgowo-rdzeniowy, który został przemieszczony z powierzchni czaszki, gdy elektroda była opuszczona.
17. Wymieszaj niewielką ilość cementu dentystycznego i nałóż go wokół elektrody i wokół czterech z pięciu za pomocą małej szpatułki (Rysunek 7). Piąta śruba zostanie użyta do zamocowania przewodu uziemiającego wtyczki.
18. Odłącz kołek elektrody od uchwytu elektrody i podłącz system nagrywania, gdy cement dentystyczny jest zamocowany.
19. Odkręć, która nie została zamocowana za pomocą cementu dentystycznego. Umieść wtyczkę na bolcu elektrody. Zamocuj przewód uziemiający wtyczki za pomocą piątej (Rysunek 8).
20. Wymieszaj cement dentystyczny i nałóż go wokół zatyczki. Gdy cement zgęstnieje, uformuj go wokół korka, aby utworzyć nasadkę. Unikaj ostrych krawędzi cementu dentystycznego, które mogą zaszkodzić zwierzęciu i usuwaj je podczas twardnienia (ryc. 9A i B).
21. Oczyścić brzegi rany i zamknąć je szwem z przodu i z tyłu czapki. Następnie zdezynfekuj brzegi rany.
22. Podłącz wtyczkę głowicy do przewodu, który jest zamocowany na krętliku. Usuń szczura z instrumentu stereotaktycznego
.
23. Stosować tramadol (12,5 mg/kg, dootrzewnowo) pod koniec interwencji, a następnie raz dziennie przez 2-3 dni. Umieść szczura w czystej klatce ze wsparciem termicznym, zamocuj krętlik na tej klatce (Rysunek 10) i dokładnie ją sprawdzaj przez 1 godzinę.
24. Nie pozostawiaj zwierzęcia bez opieki, dopóki nie odzyska wystarczającej przytomności, aby utrzymać pozycję leżącą na mostku.

Wyniki

Rysunek 1. Mocowanie głowy w instrumencie stereotaktycznym. Szczur jest mocowany za pomocą nauszników ramy stereotaktycznej, a także za pomocą maski do znieczulenia gazowego.

Rysunek 2. Odsłanianie czaszki. Po nacięc...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Elektroda Pt/Ir	FHC Inc.	UE	Wykonane na zamówienie: Specyfikacja: UEPSEGSECN1M
Wtyczki	GT Labortechnik (Arnstein/Niemcy)
Nagłówek pinowy	DISTRELEC	Numer katalogowy: 143-95-324	jednorzędowy, 90° 1x3 datamate, Typ M80-8420342
gniazdo	DISTRELEC	Numer katalogowy: 143-95-621	jednorzędowy, prosty słup 2 mm nr 1x3 datamate, typ M80-8400342
Sprężyna ze stali nierdzewnej	Tworzywa sztuczne ONE	Zobacz materiał SS0102	Część #: .120 X .156 Średnica sprężyny (mm): 3.0 Średnica zewnętrzna sprężyny (mm): 4.0
Cement dentystyczny/Paladur	Heraeus Kulzer	64707938	Płyn, 500 ml
Cement dentystyczny/Paladur	Heraeus Kulzer	64707954	Pudr, róża, 500g
Śruba z walcowym	Hummer & Reiss	V2ADIN84 M1.6x3
Jodosept PvP	Wetochinol		435678/E04
Mepiwakaina 1%	Szczepionka AstraZeneca		PZN03338515
adrenalina	Sanofi-Aventis		PZN00176118
Chlorowodorek tramadolu	Targi Rotexmedica		38449.00.00