Стандартная стереотаксическая хирургия для нацеливания на участки мозга у мышей1 обычно включает фиксацию черепа с использованием набора ушных перекладин и ротовой панели. Затем координаты оцениваются на основе справочных атласов 2,3 и ориентиров черепа, а именно: брегма (точка, где швы лобной и теменной костей сходятся) или лямбда (точка, где швы теменной и затылочной костей сходятся; Рисунок 1А,В). Через отверстие в черепе над предполагаемой целью может быть достигнута целевая область, либо для доставки микроинъекций, либо для инструментов с помощью канюль или оптических волокон. Из-за вариации анатомии этих швов и ошибок в локализации брегмы или лямбды 4,5 положение нулевых точек по отношению к мозгу варьируется от животного к животному. Хотя небольшие ошибки в нацеливании, которые являются результатом этой изменчивости, не являются проблемой для крупных или близлежащих целей, их воздействие больше для небольших областей интереса, которые удалены от нулевых точек в переднезадней или дорсовентральной плоскостях и / или при изучении животных различного размера из-за возраста, деформации и / или пола. Существует несколько дополнительных проблем, которые являются уникальными для продолговатого мозга и верхней части шейного канатика. Во-первых, небольшие изменения переднезадных координат связаны со значительными изменениями дорсовентральных координат относительно твердой мозговой оболочки, обусловленными положением и формой мозжечка (рисунок 1Bi)2,6,7. Во-вторых, верхний шейный канатик не содержится в черепе2. В-третьих, наклонное положение затылочной кости и вышележащего слоя мышц шеи2 делает стандартный стереотаксический подход еще более сложным для структур, расположенных вблизи перехода между стволом головного и спинного мозга (рисунок 1Bi). Наконец, многие мишени, представляющие интерес в каудальном стволе мозга ишейном канатике, являются небольшими 2, требующими точных и воспроизводимых инъекций 8,9.
Альтернативный подход через cisterna magna обходит эти проблемы. Cisterna magna представляет собой большое пространство, которое простирается от затылочной кости до атласа (рисунок 1A, т. е. вторая позвоночная кость)10. Он заполнен спинномозговой жидкостью и покрыт твердой мозговой оболочкой10. Это пространство между затылочной костью и атласом открывается при антерофлексе головы. К нему можно получить доступ, перемещаясь между вышележащими парными животами мышцы longus capitis, обнажая дорсальную поверхность хвостового ствола мозга. Затем можно ориентироваться на области, представляющие интерес, на основе ориентиров самих этих регионов, если они расположены вблизи дорсальной поверхности; или с помощью obex, точки, где центральный канал открывается в IV желудочек, в качестве нулевой точки для координат, чтобы достичь более глубоких структур. Этот подход был успешно использован у различных видов, включая крысу11, кошку12, мышь 8,9 и нечеловеческого примата13 для нацеливания на вентральную респираторную группу, медуллярную медиальную ретикулярную формацию, ядро одиночных путей, область постремы или подъязычное ядро. Однако этот подход широко не используется, поскольку он требует знания анатомии, специализированного инструментария и более продвинутых хирургических навыков по сравнению со стандартным стереотаксическим подходом.
Здесь мы описываем пошаговый хирургический подход к достижению ствола мозга и верхней части шейного мозга через cisterna magna, визуализации ориентиров, установке нулевой точки (рисунок 2), а также оценке и оптимизации целевых координат для стереотаксической доставки микроинъекций в дискретные области ствола мозга и спинного мозга, представляющие интерес (рисунок 3). Затем мы обсудим преимущества и недостатки, связанные с этим подходом.