1. Подготовка к операции я
- Очистите хирургических инструментов, sonicating в смеси Maxizyme и хирургических молока в ультразвуковой очиститель. Автоклава хирургические инструменты перед каждым экспериментом.
- Убедитесь, что все необходимые реагенты и расходные материалы имеются. Список реактивов и расходных материалов приведены в таблице 2. Реагенты и расходные материалы, которые вступают в контакт с открытыми ткани должны быть стерильными, когда это возможно.
- Вызвать анестезии. Типичные анестетики подходит для выживания исследования представлены в таблице 1. Убедитесь, хирургический наркоз плоскости, проверяя отсутствие ног рефлекс крайнем случае. Оптимальный возраст мыши составляет от 3 до 6-недельного возраста. Черепов молодых мышей являются более мягкими и тонкими трудно. Пожилые мышей толще черепа, которые будут кровоточить еще во время прореживания процедуры.
- Защита животных в стереотаксической раме 1. Список хирургического оборудования приведены в таблице 2.
- Поддержание температуры телатуры при 37 ° C с использованием обратной связи регулируется ректального датчика и тепло панели.
- Применение глазной мази для глаз, чтобы сохранить влагу.
- Бритье головы с небольшой электрической бритвой.
- Очистите кожу головы Бетадин, а затем потереть на 70% (объем / объем) изопропилового спирта.
- При желании, убедитесь, что сердца и дыхания находятся в пределах нормального диапазона использования пульсоксиметр. Для мыши, эти цифры должны центре около 10, 2 Гц, соответственно.
- Теплый аликвоту стерильной фильтрацией искусственной спинномозговой жидкости (ACSF) до 37 ° C (125 мМ NaCl, 10 мМ глюкозы, 10 мМ HEPES, 3,1 мМ CaCl 2, 1,3 мМ MgCl 2, рН 7,4), (все химические вещества из Sigma) 2.
2. Монтаж Глава кадров
- Снимите кожу головы в течение всей спинной поверхности черепа с парой щипцов и хирургические ножницы. Обрежьте кожу с боков до краев височных мышц с обеих сторон черепа и послеerior для мышц шеи (рис. 1А).
- Используйте лезвие скальпеля для удаления тонких надкостницы с поверхности черепа.
- Очистите череп с влажным хлопок наконечником аппликатором и сухой поверхности черепа с потоком воздуха от пыли может. Затем нанесите тонкий слой клея цианакрилатного по всей поверхности черепа. Дайте клею высохнуть. Этот слой клея, необходимые для надлежащего соблюдения зубного цемента в последующих шагах. Цианакрилатного клея не должны быть стерилизованы.
- Прикрепите металлический разъем на поверхности черепа, от области нужное окно. Для анестезии препаратов, небольшая гайка может быть прикреплен к черепу с прикосновением цианакрилатного клея, который впоследствии может быть пьяным в изображение установки с помощью болтов (рис. 1B, 1L и 1N). Печать заднюю гайку с лентой, чтобы клей не входит в темы во время прикрепления к черепу. Гайки и лента должна быть стерилизована в автоклаве до операции.
- Для подготовки изображения проснулся, придают более жесткие пользовательский разъем с двумя точками крепления (рис. 1М и 1Н). Просверлите два отверстия в черепе по противоположной коры полушария с половиной мм сверло заусенцев, а затем ввести два # 000 саморезов. Эти винты поможет закрепить голову монтировать к черепу. Наносить только на один полный оборот винта, чтобы избежать давления на основного мозга. Затем приложите пользовательские панели крест металла с небольшим прикосновением цианакрилатного клея на мозжечке. Позвольте цианакрилатного клей полностью высохнуть. Этот металл разъем значительно сокращает число степеней свободы и упрощает перемещение той же области изображения в продольных исследованиях. Широкий бар крест дает широкие возможности для размещения электродов и стимуляции вибриссы. Подробные планы создания пользовательских крепление головы и крепление устройств можно ознакомиться в Интернете (зики / links.html "> http://physics.ucsd.edu/neurophysics/links.html). винты и перекладина должны быть стерилизованы в автоклаве до операции.
- Покройте всю поверхность черепа, за исключением расположения окна слоем стоматологического цемента (рис. 1С и 1D). Убедитесь, что все открытые края кожи покрыты цементом. Компоненты зубной цемент не должны быть стерилизованы.
3. Генерация полированные и усиленные тоньше, череп (портов) в окне
- Убедитесь, что сверло заусенцы остры и избежать их повторного использования. Использование низких скоростях на бормашины, тонкий 2 мм на 2 мм регионе за соматосенсорной коры с половиной мм заусенцев. Переключение между смачивания череп с ACSF и сушки поверхности черепа с нежным потоком воздуха от газов тряпкой, мокрый для охлаждения, и сухой для разбавления. Это требует прореживания через губчатый слой черепа, которые могут кровоточить, но могут быть проверочныеред, смывая с ACSF (рис. 1д). Череп начинает сгибаться под небольшим давлением буровой, когда она составляет ~ 50 мкм, и мягкой мозговой оболочки сосудов должны быть видны через мокрую кости (рис. 1е). При этом толщина, небольшие белые пятна в кости становятся видимыми на несколько секунд сразу после сухой поверхности черепа увлажняется.
- На данный момент, тонкие кости еще больше. Используйте медленный дрели, т.е. 1000 оборотов в минуту, который бреет поверхности черепа и только легким касанием. Использование небольших контролируемых движений, держа сверло, как перо, и только применить силу в боковом направлении. Кость должна быть ~ 10 до 15 мкм на конечной толщины (рис. 1Г). Когда кости достаточно тонкие, мелкие белые пятна в кости больше не будет видна, когда сухой поверхности черепа увлажняется.
- Польские окна региона порошка оксида олова. Прикрепить готовых сверло, которое опускают в аквариум силиконовым герметиком и собращается, в результате чего конической кнут (вставка на рис. 1 полугодие). Силиконовые кнут должен быть готов по крайней мере за день до операции, и стерилизовать 70% изопропанола до использования. Нанесите небольшое щепотка порошка на окно вместе с каплей ACSF (рис. 1 полугодие). Перемешивать раствор в окно на срок до десяти минут, осторожно касаясь кончиком бича движущихся к поверхности черепа. Смыть порошок оксида олова полностью из окна с помощью ACSF и сухой кости тщательно струю воздуха. Неровности поверхности и сторонник чипов кости оставленные бурение на предыдущих этапах, должны быть удалены после полировки (рис. 1 полугодие и 1I). Порошок оксида олова не должны быть стерилизованы.
- Вырезать квадратных куска нет. 0 остекление немного меньше, чем размер окна. Используйте писец мягко забить отделены горизонтальными и вертикальными линиями в покровным стеклом с использованием прямой край. Затем положите крышку скольжения в чашку Петри и кпОка блюдо на край стола, чтобы отделить осколки стекла. Весь чашке Петри может быть автоклаве для обеспечения стерильности.
- Поместите соответствующего размера покровного стекла рядом с сухой окна. Нанесите небольшое прикосновение цианакрилатного клея над окном с помощью иглы сломанных деревянных аппликатор хлопок, и быстро нажать нарезанные части покровного стекла поверх клея. Избегайте создания пузырьков под покровного стекла. Аккуратно надавите на крышку стекла на поверхности черепа, и удерживайте в течение нескольких секунд (рис. 1J и 1O). Дайте клею высохнуть в течение 15 минут. Превышение цианакрилатного клея могут быть удалены из верхней поверхности покровного стекла с лезвие скальпеля после его высушивают. Печать края покровного стекла с зубным цементом и образуют слегка приподняты и удерживать воду для погружения линз (рис. 1K и 1O).
4. Восстановление
- Поместите животное в теплой операции следующие клетки. Мониторингживотное периодически, пока он полностью оправится от анестезии.
- Если препарат предназначен, чтобы выжить в течение более одного дня, обеспечить бупренорфин (0,03 мкг на грызунах г) для обезболивания. Мы обычно изображение животного хотя бы один день после первоначального внедрения.
5. Подготовка изображений
- Стабилизация животных на оптический макет для работы с изображениями, используя кадр как руководитель поддержки (Рис. 1L и 1M). Сдержанность аппарат может быть изготовлен из коммерчески доступных компонентов оптико Qioptiq или ThorLabs. Наша отдельная пластина может транспортироваться между хирургическим и двухфотонного изображения люксы с животными, и все физиологические устройств мониторинга собраны в единое целое 3.
- Если изображение кровотока желательно, вводят 0,05 мл 5% (вес / объем) флуоресцентных красителей-декстран растворенного в стерильном физиологическом растворе или через хвостовую вену или вены подглазничной для обозначения сыворотке крови (рис. 2A и 2C-2H ) 4-7. Это должно быть сделано под общим наркозом. Подглазничной администрации вены может быть проще для начинающих, как декстран решения более вязкой. Хвостовую вену может быть трудно найти в темной мышей, а вены заметно снижается после неудачной инъекции. Для визуализации сосудистой с зеленым излучением, использовать изотиоцианат флуоресцеина декстран. Для излучения красного, использовать Texas Red декстран. С высоким молекулярным весом декстраны, краска останется в обращении в течение нескольких часов. Кроме того, животные с эндогенными флуоресцентные метки могут быть отображены непосредственно в соответствующих двухфотонного возбуждения волны. Решение декстран могут быть заморожены в порции для использования в будущем.
- Аккуратно очистите поверхность окна влажной хлопок наконечником аппликатором.
- Для длительной визуализации анестезии препараты, вводят внутрибрюшинно раствор стерильной лактата Рингера в объеме 3 мкл на грамм каждые 2 часа, чтобы поддерживать тело жидкости и энергетических потребностей.
- Когда изображение животных в бодрствующем состоянии, подголовники ограничивают лишь несколько часов в то время, чтобы снизить уровень стресса. Вернуть животное в дом клетке между изображениями сессий для пищи и воды.
6. Представитель Результаты
Успешный окно позволит изображений глубине до 250 мкм ниже пиальных поверхности в течение нескольких месяцев. Этот метод был использован для изучения в естественных условиях капиллярного кровотока 4, 8, активации микроглии 8, 9, и дендритные структуры в корковой паренхиме 8. В одном примере, мы используем двухфотонного изображения, чтобы показать коры сосудистой из наркоза Thy1-желтый флуоресцентный белок (YFP) мыши, после того, как в сыворотке крови помечена внутривенного введения декстрана Texas Red (рис. 2). Dural суда часто видны чуть выше поверхности коры в твердой мозговой оболочки (рис. 2, стрелки). Большой мягкой мозговой оболочки артериол и венул лие на поверхности коры (рис. 2D). Проникающие отделение суда от этой сети поверхность и погружение в коре, где они разветвляются в плотную капиллярного русла, которая кормит корковой ткани (рис. 2, д-2H). Дендритных беседки глубокой YFP выражения корковых нейронов, сигнал эндогенного этой линии мышей, могут быть отображены одновременно во втором канале 10 (рис. 2, б-2H). Второй гармоники сигнала кости были собраны в третий канал, и может быть использован для оценки толщины разбавленной черепа после сбора изображений стеков (рис. 2, в 2С).
Корковые сосудистой динамика глубокое воздействие анестетиков 11. Во втором примере мы покажем, видео спонтанного vasoactivity собранные двухфотонной микроскопии от привыкшей спать мыши. Известный колебаний вазомоторный в диаметре просвета видны с пиальных артериол, а не с соседней венулы. Этобазальных спектр vasoactivity уменьшается с 4 уретана анестезии. Для количественной оценки спонтанных и вызванных изменениями в кровоток, мы используем адаптирована линия методы сканирования, чтобы захватить как сосудистый диаметр и красных кровяных телец скорости отдельных судов. Подробная ресурсов на количественные изображения кровотока с помощью двух-фотонного микроскопа имеются 3, 12.

Рисунок 1. Порядок окно портов. (К) Изображения последовательных шагов в процедуре создания портов окна. См. текст для подробных инструкций. β = брегмы и λ = лямбда. (L) болт и гайка на голову во время съемки из наркоза препаратов. (М), пользовательских обрабатываются крест крепление головы планку бодрствования препаратов. В этом примере, разъем был имплантирован для повторной записи ЭГ. (N)Схема показывает вид сверху горы головы и положение различных компонентов. Гайки, используемые в панели L предназначен как альтернатива перекладину использования в панели М. Два # 000 саморезов добавляются с поперечиной крепления для дополнительной устойчивости с препаратами проснулся изображений. (O) Схема показывает сечение окна портов.

Рисунок 2. Двухфотонного визуализации сосудистой и нейронные структуры коры мыши. Все изображения были собраны через окно портов в Thy1-YFP мышь через 2 дня после того, как окно имплантации 10. Максимальный прогноз более 150 мкм ткани в корональной ориентации показывает разбавленной черепа по отношению к сосудистой (A) и дендритов (B). Кости (синий) было обнаружено, собирая второй гармоники флуоресценции при 450 нм излучения с 900 нм возбуждение 8. Сосудистой (красный) была помечена внутривенно 70 кДа Texas Red декстран 6. Дендритные поля нейронов (зеленого цвета) являются эндогенными для Thy1-YFP линии трансгенных мышей. (CH) Максимальная прогнозы более чем на 50 мкм тканей в горизонтальной ориентации на различных глубинах под мягкой. Данные за тот же стек изображение, показанное в панели А и В. Dural суда могут быть видны только выше поверхности коры (стрелка на C).
Сокращения
ACSF = искусственной спинномозговой жидкости
Порты = полированной и железобетонных разбавленной черепа окно
YFP = желтый флуоресцентный белок
я Убедитесь, что процедуры, описанные утверждаются локальной Уходу за животными и использование комитета.