Summary

La chirurgia stereotassica della lesione eccitotossico di specifiche aree cerebrali nel ratto adulto

Published: July 19, 2012
doi:

Summary

Ablazione mirata della regione specifica del cervello (s) mediante infusione di uno eccitotossina utilizzando le coordinate stereotassico descritto. Questa tecnica può anche essere adattato per l'infusione di altre sostanze chimiche nel cervello di ratto.

Abstract

Molte funzioni comportamentali nei mammiferi, compresi roditori ed esseri umani, sono mediate principalmente da regioni cerebrali distinte. Un metodo comune per discernere la funzione di regioni cerebrali diverse per comportamenti o altri risultati sperimentali è quello di attuare una ablazione localizzata di funzione. Negli esseri umani, popolazioni di pazienti con lesioni cerebrali localizzate sono spesso studiati per deficit, nella speranza di rivelare la funzione di base della zona danneggiata. Nei roditori, si può indurre sperimentalmente lesioni di regioni specifiche del cervello.

Lesione può essere realizzato in diversi modi. Lesioni elettrolitiche possono causare danni localizzati, ma per evitare di danneggiare una varietà di tipi di cellule così come attraversano le fibre provenienti da altre regioni del cervello che capita di essere vicino al sito della lesione. Inducibile tecniche genetiche utilizzando promotori specifici delle cellule di tipo può anche consentire site-specific targeting. Queste tecniche sono complessi e non sempre pratici a seconda della zona bersaglio del cervello. Excitotlesione ossico utilizzando chirurgia stereotassica, invece, è uno dei metodi più affidabili e pratici di neuroni eccitatori la lesione senza danneggiare locali cellule gliali o movimento fibre.

Qui, presentiamo un protocollo per infusione stereotassico del eccitotossina, N-metil-D-aspartato (NMDA), nel complesso basolaterale amigdala. Utilizzando le indicazioni anatomiche, si applica coordinate stereotassiche per determinare la posizione della nostra regione di destinazione cervello e abbassare un ago per iniezioni sul posto appena sopra il bersaglio. Abbiamo poi infondere alla nostra eccitotossina nel cervello, con conseguente morte delle neuroni vicini. Mentre il nostro soggetto sperimentale di scelta è un topo, gli stessi metodi possono essere applicati ad altri mammiferi, con gli opportuni adattamenti in attrezzature e coordinate.

Questo metodo può essere utilizzato in una varietà di regioni del cervello, compreso il basolaterale amigdala 1-6, altri nuclei amigdala 6, 7, 8 ippocampo, entorhinal corteccia prefrontale della corteccia 9 e 10. Può anche essere usate per somministrare composti biologici come vettori virali 1, 11. La tecnica di base stereotassico potrebbe anche essere adattato per l'impianto di più pompe osmotiche permanenti, consentendo più prolungata esposizione ad un composto di interesse.

Protocol

Anestesia e analgesia: Trenta minuti prima dell'anestesia, iniettare il topo con 0,05 mg / kg per via sottocutanea buprenorfina per l'analgesia. Iniziato anestesia con 30-40 mg / kg intraperitoneale di sodio pentobarbital. A questo punto, anche iniettare atropina per prevenire insufficienza respiratoria (0,4 mg / kg, sottocutanea) e meloxicam come analgesico ulteriormente (2 mg / kg per via sottocutanea). Se dopo 5 minuti, il ratto è ancora mobile o sensibile al pinch punta, somministrare successive dosi di sod…

Discussion

Il metodo qui presentato permette stereotassico per lesione eccitotossico su specifiche aree cerebrali tramite infusione di NMDA. I metodi di base stereotassiche può essere adattato per infondere una varietà di agenti farmacologici e biologici in un sito-specifica. Si possono anche essere adattate per indirizzare una varietà di aree cerebrali, definito dalle rispettive coordinate stereotassiche in un cervello atlante 12. Adattamento ad altre specie come i topi possono essere realizzati con dispositivi simi…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato supportato ya CIRM comunione predoctoral (CDPE), Investigator Award NARSAD Young (DK) e il premio NIMH BRAINS (R01MH087495) (DK).

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
N-Methyl-D-aspartic Acid 98% Fisher Scientific AC32919-0500  
Dual Lab Standard Stereotaxic w/45 deg. Ear Bars Stoelting 51653 Alternative vendor: Kopf *note of caution: assure compatibility of stereotaxic accessories if purchasing from multiple vendors
10μl SYR SPECIAL (*/*/*) Hamilton 701SN  
Dremel Moto-Tool Stoelting 58600 Alternative vendor: Kopf
Carbide burs, handpiece HP, size 2 Schein Dental 2284578  
Stoelting 6 Syringe Programmable Pump Stoelting 53140 Alternative vendor: Kopf
Stainless Steel 316 Hypodermic Regular Wall Tubing 30 Gauge .0123″ OD x .00625″ ID x .003″ Wall (infusion needle) Small Parts HTXX-30R-06-05  
Intramedic PE 20 tubing (infusion tubing) VWR 63019-025  
Reflex Clips, 9mm, non-sterile Kent Scientific Corp. INS500346 Alternative vendor: Fine Science Tools
Reflex Clip Applier for 9mm clips Kent Scientific Corp. 12031-09 Alternative vendor: Fine Science Tools
Curved Hartman hemostat Fine Science Tools 13003-10  
London forceps Fine Sceince Tools 11080-02  
2% chlorhexidine solution Allivet 30159 Alternative vendor: PetSolutions
10% povidone iodine solution CVS SKU #739575  
Hot bead sterilizer Harvard Apparatus 610183  

Table 1. Table of specific reagents and equipment.

References

  1. Kirby, E. D. Basolateral amygdala regulation of adult hippocampal neurogenesis and fear-related activation of newborn neurons. Mol. Psychiatry. , (2011).
  2. Goosens, K. A., Maren, S. Contextual and auditory fear conditioning are mediated by the lateral, basal, and central amygdaloid nuclei in rats. Learn Mem. 8, 148-155 (2001).
  3. Korz, V., Frey, J. U. Bidirectional modulation of hippocampal long-term potentiation under stress and no-stress conditions in basolateral amygdala-lesioned and intact rats. J. Neurosci. 25, 7393-7400 (2005).
  4. Bhatnagar, S., Vining, C., Denski, K. Regulation of chronic stress-induced changes in hypothalamic-pituitary-adrenal activity by basolateral amygdala. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1032, 315-319 (2004).
  5. Ikegaya, Y., Saito, H., Abe, K. Attenuated hippocampal long-term potentiation in basolateral amygdala-lesioned rats. Brain Res. 656, 157-164 (1994).
  6. Ikegaya, Y., Saito, H., Abe, K. The basomedial and basolateral amygdaloid nuclei contribute to the induction of long-term potentiation in the dentate gyrus in vivo. Eur. J. Neurosci. 8, 1833-1839 (1996).
  7. Carter, R. N., Pinnock, S. B., Herbert, J. Does the amygdala modulate adaptation to repeated stress. Neurosciene. 126, 9-19 (2004).
  8. Roozendaal, B., McGaugh, J. L. Basolateral amygdala lesions block the memory-enhancing effects of glucocorticoid administration in the dorsal hippocampus of rats. Eur. J. Neurosci. 9, 76-83 (1997).
  9. Roesler, R., Roozendaal, B., McGaugh, J. L. Basolateral amgdala lesions block the memory-enhancing effect of 8-Br-cAMP infused into the entorhinal cortex of rats after training. Eur. J. Neurosci. 15, 905-910 (2002).
  10. Roozendaal, B. Glucocorticoid effects on memory consolidation depend on functional interactions between the medial prefrontal cortex and basolateral amygdala. J. Neurosci. 29, 14299-14308 (2009).
  11. Kaufer, D. Restructuring the neuronal stress response with anti-glucocorticoid gene delivery. Nat. Neurosci. 7, 947-953 (2004).
  12. Paxinos, G., Watson, C. . The rat brain: in stereotaxic coordinates-the new coronal set. , (2004).
  13. Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N. Survivable Stereotaxic Surgery in Rodents. J. Vis. Exp. (20), e880 (2008).

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Cite This Article
Kirby, E. D., Jensen, K., Goosens, K. A., Kaufer, D. Stereotaxic Surgery for Excitotoxic Lesion of Specific Brain Areas in the Adult Rat. J. Vis. Exp. (65), e4079, doi:10.3791/4079 (2012).

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