Ostre uszkodzenie mózgu jest poważnym problemem zdrowia publicznego, z dużą częstością występowania urazów w wypadkach samochodowych, upadkach lub napaściach, oraz wysokim rozpowszechnieniem późniejszej przewlekłej niepełnosprawności. Podejścia terapeutyczne do leczenia urazów mózgu pozostają całkowicie objawowe, ograniczając w ten sposób skuteczność opieki przedszpitalnej, chirurgicznej i intensywnej terapii. To sprawia, że społeczne i ekonomiczne skutki uszkodzenia mózgu są szczególnie poważne. Z różnych powodów większość badań klinicznych nie wykazała poprawy w zakresie powrotu do zdrowia po urazie mózgu przy użyciu nowatorskich podejść terapeutycznych.
Modele zwierzęce są kluczowe dla rozwoju nowych strategii terapeutycznych w kierunku etapu, w którym skuteczność leku może być przewidziana u pacjentów z urazami mózgu. Obecnie istnieje kilka dobrze ugruntowanych zwierzęcych modeli urazów głowy, w tym kontrolowane uderzenie korowe1, płynne uszkodzenie udarowe2, dynamiczna deformacja kory mózgowej3, spadek ciężaru ciała4 i uraz fotograficzny5. Do zbadania pewnych morfologicznych, molekularnych i behawioralnych aspektów patologii związanej z urazami głowy wykorzystano szereg modeli eksperymentalnych. Jednak żaden pojedynczy model zwierzęcy nie jest w pełni skuteczny w walidacji nowych strategii terapeutycznych. Opracowanie wiarygodnych, powtarzalnych i kontrolowanych modeli zwierzęcych uszkodzeń mózgu jest niezbędne do oceny złożonych procesów patologicznych.
Nowatorskie połączenie najnowszych technologii obrazowania mikroskopowego i genetycznie kodowanych fluorescencyjnych reporterów oferuje bezprecedensową możliwość zbadania wszystkich faz uszkodzenia mózgu, które obejmują uraz pierwotny, rozprzestrzenianie się pierwotnego urazu, wtórny uraz i regenerację. W szczególności mikroskopia dwufotonowa in vivo jest unikalną nieliniową technologią optyczną, która umożliwia wizualizację w czasie rzeczywistym struktur komórkowych, a nawet subkomórkowych w głębokich warstwach korowych mózgu gryzoni. Kilka typów komórek i organelli może być obrazowanych jednocześnie, łącząc różne markery fluorescencyjne. Za pomocą tego potężnego narzędzia możemy wizualizować dynamiczne zmiany morfologiczne i funkcjonalne w żywym mózgu w warunkach pourazowych. Zalety mikroskopii dwufotonowej in vivo w badaniu uszkodzeń mózgu zostały niedawno zademonstrowane przez Kirova i współpracowników6. Korzystając z łagodnego modelu ogniskowego stłuczenia kory mózgowej, autorzy ci wykazali, że ostre uszkodzenie dendrytyczne w korze okołokontuzjowej jest bramkowane przez spadek lokalnego przepływu krwi. Co więcej, wykazali, że metabolicznie upośledzona kora wokół miejsca stłuczenia jest dodatkowo uszkadzana przez rozprzestrzeniającą się depolaryzację. To wtórne uszkodzenie wpływa na obwody synaptyczne, co sprawia, że konsekwencje urazowego uszkodzenia mózgu są bardziej poważne.
Tutaj proponujemy metodę stereotaktycznego nakłuwania za pomocą igły strzykawki, która może być połączona z jednoczesnym miejscowym stosowaniem leków, jako zaawansowany model miejscowego uszkodzenia mózgu i jako narzędzie do badania patofizjologicznych konsekwencji ostrego urazu w mózgu ssaków in vivo.