Оптически прозрачное окно черепа (HOTS) на голове для глубокой транскраниальной съёмки коры мыши

Lina Liu; Yufeng Gao; Yuezhi He; Jiuling Liao; Shiwei Ye; Na Xiao; Xueming Cao; Ting Wu; Jia Yu; Wei Zheng; Hui Li

doi:10.3791/71185

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Оптически прозрачное окно черепа (HOTS) на голове для глубокой транскраниальной съёмки коры мыши

122 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/71185

⸱

5 июня 2026 г.

Lina Liu¹^,² , Yufeng Gao¹^,² , Yuezhi He¹ , Jiuling Liao¹ , Shiwei Ye¹ , Na Xiao¹ , Xueming Cao¹ , Ting Wu¹ , Jia Yu¹ , Wei Zheng¹^,³ , Hui Li¹^,³

¹Research Center for Biomedical Optics and Molecular Imaging, Shenzhen Key Laboratory for Molecular Imaging, Guangdong Provincial Key Laboratory of Biomedical Optical Imaging Technology, Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, ²University of Chinese Academy of Sciences, ³Key Laboratory of Biomedical Imaging Science and System, Chinese Academy of Sciences, State Key Laboratory of Biomedical Imaging Science and System

В этой статье

Краткое содержание

Этот протокол описывает окно с оптически прозрачным черепом (HOTS), установленное на голове, основанное на оптимизированной двухэтапной процедуре очистки черепа. Этот подход даёт высокопрозрачный череп, позволяющий снимать кору головного мозга взрослой мыши с помощью двух фотонов на глубинах до ~800 мкм.

Аннотация

Высокоразрешающая двухфотонная съёмка коры мозга взрослой мыши сильно ограничена рассеянием света от черепа, которое ослабляет сигналы и ограничивает глубину изображения in vivo. Хотя методы очищения черепа были разработаны для обеспечения оптического доступа к коре через целый череп, их практическая эффективность ограничена ограниченным временем очистки и неоптимальными коктейлями очищения. Здесь мы представляем подробный протокол реализации окна с оптически прозрачным черепом (HOTS), установленного на голове. В этом подходе для поддержания растворов очищения черепа использовалась на голове, что позволяло избежать длительного наркоза или физического ограничения и обеспечивало длительное очищение черепа (несколько часов) у бодрствующих, свободно ведущих себя мышей. Кроме того, была проведена двухэтапная процедура очищения с использованием реагентов (HOTS-S1: 10% масса/в ЭДТА, 15% масс/в D-манноза, 10% масс/в сульфолана, 0,5% масс/в Твин 20; HOTS-S2: 70% масса/в D-манноза, 5% массы/в сульфолана, 0,5% масс/в в Среднем возрасте 20), оптимизировано с помощью систематического химического скрининга. Мы предлагаем пошаговый протокол, включающий экспонирование и стабилизацию черепа, создание и установку крышки, установленной на голове, доставку и обновление очищающих реагентов, а также последующую подготовку к визуализации. У мышей возрастом 6 недель (~20 г) протокол HOTS регулярно создаёт высокопрозрачный череп, поддерживающий двухфотонную визуализацию корковых структур на глубинах до ~800 мкм ниже pia, что приближается к производительности окон с открытым черепом. Окно HOTS позволяет проводить структурную визуализацию у мышей Thy1-GFP-M и функциональную кальциевую визуализацию у мышей Thy1-GCaMP6s. Мы считаем, что как удобный и минимально инвазивный подход окно HOTS значительно способствует глубокой транскраниальной визуализации и оптогенетическим, фотофармакологическим и другим световым манипуляциям in vivo.

Введение

Интравитальный мониторинг кортикальных нейронов необходим для понимания структуры и функций^{мозга 1}. Двухфотонная микроскопия (TPM) является ключевым инструментом для таких in vivo ^{исследований} ^2,3. Однако качество изображения и глубина резко ограничены сильным рассеянием света от непрозрачного черепа, лежащего над корой ^4,5.

Окна с открытым^{черепом 6} и с утонченным^{черепом} ^7,8 зн....