Wizualny zapis potencjału wywołanego w szczurzym modelu eksperymentalnej demielinizacji nerwu wzrokowego
29 lipca 2015
Ogniskowa demienizacja jest indukowana w nerwie wzrokowym za pomocą mikroiniekcji lizolecytyny. Wzrokowe potencjały wywołane są rejestrowane za pomocą elektrod czaszkowych wszczepionych w korę wzrokową w celu zbadania przewodzenia sygnału wzdłuż szlaku wzrokowego in vivo. Protokół ten szczegółowo opisuje procedury chirurgiczne leżące u podstaw implantacji elektrod i mikroiniekcji nerwu wzrokowego.
Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest monitorowanie demielinizacji nerwu wzrokowego in vivo. Osiąga się to poprzez pierwsze wszczepienie mikroelektrod przez korę wzrokową. W drugim etapie liina jest mikrowstrzykiwana do nerwu wzrokowego, co wywołuje ogniskową zmianę demielinizacji.
W ten sposób można dokonać wizualnie przywołanych potencjalnych nagrań. Ostatecznie analiza regresji wykazuje silną liniową korelację między wizualnym wywołanym potencjalnym opóźnieniem opóźnienia a głośnością. Ten film pokaże naszą technikę rejestrowania wizualnych potencjałów wywołanych przez szczury.
Korzystając z wszczepionych elektrod czaszkowych, zademonstrujemy również technikę ogniskowej demielinizacji nerwu wzrokowego za pomocą techniki mikroiniekcji. Wszystkie eksperymenty są przeprowadzane w naszym laboratorium na Wydziale Lekarskim Uniwersytetu Macquarie. Technika zostanie zademonstrowana przez Nitina Chichi, naszego doktoranta Aby rozpocząć znieczulanie dorosłego szczura w wieku powyżej 12 tygodni za pomocą dootrzewnowego wstrzyknięcia ketaminy i meine przed rozpoczęciem operacji.
Sprawdź, czy nie ma odruchów odstawienia. Bądź przygotowany na podanie 10% dawek ketaminy w razie potrzeby, aby poradzić sobie z wszelkimi odruchami, które powinny powrócić do zwierzęcia podczas operacji. Następnie należy ogolić skórę w miejscu operacji, a następnie umieścić zwierzę na poduszce grzewczej, aby zakończyć przygotowania.
Peeluj skórę jodonem powidonu, ułóż zwierzę i nałóż maść okulistyczną. Pamiętaj również, aby zachować aseptykę za pomocą sterylnych narzędzi. Aby rozpocząć operację, wykonaj podłużne nacięcie skóry na linii środkowej głowy.
Następnie oczyść tkankę łączną, aby uzyskać dobrą ekspozycję czaszki. Następnie, za pomocą mikrowiertarki ręcznej, ostrożnie umieść w otworach małe otwory na wiertła, siedem milimetrów za bgma i trzy milimetry bocznie do linii środkowej. Implant wkręca elektrody przez czaszkę i około 0,5 milimetra do kory mózgowej.
Następnie wszczepij elektrodę śrubową referencyjną na linii środkowej, trzy milimetry rostral do bgma w razie potrzeby. Nałóż cement dentystyczny, aby otoczyć i zamocować elektrody śrubowe. Na koniec zszyj skórę zamkniętą.
Elektrody można pozostawić odsłonięte, aby nie trzeba było ponownie otwierać skóry przy każdym nagraniu. Teraz szybko podaj niesteroidowy lek przeciwzapalny lub NLPZ lub opioidowy lek przeciwbólowy, zanim zwierzę wyzdrowieje ze znieczulenia. Na koniec potraktuj skórę maścią z antybiotykiem.
Umieść zwierzę w klatce regeneracyjnej z podkładką rozgrzewającą i stale je monitoruj, aż będzie w pełni zdolne do poruszania się. Następnie pozwól mu się zregenerować przez co najmniej tydzień. Przed wykonaniem nagrań VEP przygotuj zwierzę do operacji, jak opisano wcześniej, i wykonaj nacięcie skóry o długości od jednego do 1,5 centymetra powyżej oczodołu oka, jego oka za pomocą cienkich nożyczek do tęczówki.
Otwórz tkankę podskórną i uzyskaj dostęp do jamy oczodołu. Następnie pod stereoskopem otwórz torebkę spojówki i ścięgien przednich. Następnie wycofaj mięśnie zewnątrzgałkowe i gruczoły łzowe wewnątrzoczodołowe.
Aby odsłonić około trzech milimetrów nerwu wzrokowego wokół nerwu wzrokowego, użyj ostrza okulistycznego, aby otworzyć warstwy opony twardej i pajęczynówki wzdłużnie. Następnie włóż szklaną mikropipetę przymocowaną do strzykawki Hamiltona do nerwu, dwa milimetry za kulą ziemską. W ciągu 30 sekund wstrzyknij bolus lyiny z barwnikiem, aby zakończyć procedurę.
Zszyj nacięcie skóry. Zastosuj maść z antybiotykiem, aby zapobiec infekcji. Przenieś zwierzę do podkładki rozgrzewającej i monitoruj je, aż wyzdrowieje.
Po znieczuleniu zwierzęcia i przygotowaniu skóry jak poprzednio, przenieś je do ciemnego pomieszczenia. Utrzymuj temperaturę ciała w granicach pół stopnia 37 stopni Celsjusza, używając homeotematycznego systemu i sondy temperatury podczas monitorowania w ciemności. Dostosuj zwierzę na pięć do 30 minut.
Po pół godzinie rozszerz źrenice za pomocą 1% tropikalnych kropli do oczu IDE. Następnie za pomocą nożyczek i kleszczy. Otwórz skórę nad czaszką i uzyskaj dostęp do wstępnie umieszczonych elektrod śrubowych NC.
Podłącz do miernika impedancji. Następnie zmierz i utrzymuj impedancję elektrody poniżej pięciu kiloomów. Teraz połącz nad przeciwległą korą wzrokową stymulowanego oka.
Następnie włóż elektrodę igłową do ogona, aby wynurzyć ziemię. Teraz umieść skalibrowany mini stymulator Ganzfelda na skórze wokół powiek, aby poprawić izolację oczu. Następnie przeprowadź stymulację fototyczną za pomocą 100 błysków w jednym hercu z filtrem dolnoprzepustowym w jednym hercu i przepustem w górnym paśmie.
Filtruj przy 100 hercach. Po zakończeniu zszyj skórę i trzymaj zwierzę na podkładce rozgrzewającej, aby dojść do siebie po znieczuleniu. Możliwe jest powtarzanie nagrań od kilku tygodniowo do jednego co kilka tygodni.
Wstawiennictwo, ślady VEP pokazują, że występuje znaczne opóźnienie w opóźnieniu N one. Po wstrzyknięciu nerwu wzrokowego codziennie wykonywano zapisy, aby wykazać odtwarzalność. Częściowe uszkodzenia nerwu wzrokowego w wyniku demielinizacji można było zaobserwować w skrawkach tkanek wybarwionych błękitem luxal fast.
Po zmierzeniu objętości zmiany uwidoczniła się korelacja między opóźnieniem opóźnienia a wielkością zmiany. Technika ta może być stosowana do wywoływania zmian w nerwie wzrokowym i do korelacji tych zmian ze zmianami w VP, może być stosowana jako model ogniskowej demielinizacji. Ponieważ indukowana wielkość zmiany jest dość zmienna, ważne jest, aby skorelować zmiany histologicznie.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
To badanie bada ogniskową demielinizację nerwu wzrokowego poprzez mikroiniekcję lizolecilityny. Nagrane są potencjały wywołane wzrokowo w celu oceny przewodnictwa sygnału wzdłuż szlaku wzrokowego in vivo.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Elektrofizjologia
- Neurobiologia
Tło
- Demieliniacja wpływa na przewodnictwo sygnałów w układzie nerwowym.
- Potencjały wywołane wzrokowo dają wgląd w integralność szlaku wzrokowego.
- Lizolecilityna jest często stosowanym środkiem do wywołania ogniskowej demieliniacji.
- Zrozumienie demieliniacji może pomóc w opracowaniu strategii terapeutycznych dla chorób neurodegeneracyjnych.
Cel badania
- Monitorowanie demieliniacji w nerwie wzrokowym in vivo.
- Ocenienie wpływu demieliniacji na potencjały wywołane wzrokowo.
- Ustanowienie korelacji między objętością zmiany a opóźnieniem latenciesnym w potencjałach wywołanych wzrokowo.
Stosowane metody
- Implantacja mikrooprawek nad korą wzrokową.
- Mikroiniekcja lizolecilityny do nerwu wzrokowego.
- Rejestrowanie potencjałów wywołanych wzrokowo.
- Analiza regresji w celu oceny korelacji opóźnienia latencieslnego i objętości zmiany.
Główne wyniki
- Udana indukcja ogniskowej demieliniacji w nerwie wzrokowym.
- Rejestrowanie potencjałów wywołanych wzrokowo wykazało opóźnienia latencieslne.
- Znaleziono silną liniową korelację między opóźnieniem latencieslnym a objętością zmiany.
- Technika skutecznie wykazuje wpływ demieliniacji na przetwarzanie wzrokowe.
Wnioski
- Badanie dostarcza wiarygodnej metody oceny efektów demieliniacji in vivo.
- Wyniki przyczyniają się do zrozumienia związku między demielinizacją a funkcją wzrokową.
- Dalsze badania mogą zweryfikować interwencje terapeutyczne w przypadku stanów demielinizacyjnych.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Visual evoked potential (VEP) recording in a rat model of optic nerve demyelination provides a translationally relevant platform for evaluating functional consequences of demyelination and remyelination. This approach enables quantitative, longitudinal assessment of optic nerve integrity, supporting predictive confidence in preclinical neuroprotective and remyelinating therapy development. The model directly informs early discovery and target validation for central nervous system demyelinating disorders.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to demyelination and remyelination mechanisms.
- Supports biological de-risking by correlating functional VEP changes with histological lesion size.
- Facilitates functional target validation through quantitative, reproducible readouts.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo system for assessing compound effects on optic nerve function.
- Delivers standardized, reproducible VEP measurements suitable for comparative studies.
- Enables longitudinal tracking of intervention efficacy within individual animals.
Translational & Preclinical Research
- Aligns functional VEP outputs with disease-relevant demyelination and remyelination processes.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation of neuroprotective strategies.
- Enables risk-adjusted advancement decisions based on quantitative functional endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates from early discovery through preclinical research, bridging mechanistic studies and translational evaluation of candidate therapies.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing and mechanistic de-risking by linking VEP latency changes to lesion volume.
- Screening: Provides reproducible, quantitative VEP outputs for compound evaluation.
- Analytics: Enables statistical correlation of functional and histological data to inform decision-making.
- Translational Research: Supports alignment with disease-relevant endpoints for optic nerve pathology.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable platform for diverse neuroprotective and remyelinating therapy pipelines.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in demyelination research.
- Operational Value: Standardizes functional assessment and supports reproducibility across studies.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and enhances capital efficiency in CNS portfolio development.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of neuroprotective and remyelinating candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent surgery, electrophysiology, and histological analysis.
- Needs specialized instrumentation for VEP recording and microinjection procedures.
- Demands rigorous cross-team standardization of electrode placement and stimulation protocols.
- Adaptation may be necessary for different demyelination models or CNS regions.
- Lesion size variability necessitates histological correlation for robust interpretation.
