Introduction
头部固定或头部限制是通过在头骨的刚性夹紧附连框架或板固定动物的头的技术。该技术已通过精确的感官刺激，行为检测有或无神经记录清醒动物1-3和在睡眠-觉醒周期4 juxtacellular标签。它也可用于在体内脑成像5,6。现在，头部固定技术在神经科学和行为学研究中常用的工具。
基本上，传统的头部固定要求的金属头桩头骨6-8之上手术附件。附件随后夹紧到一固定平台，从而在头部的固定化。神经生理学研究在清醒的动物，如神经和/或光学记录，脑电路的干预，脑成像是伴随着使用牙科丙烯酸植入手术。因此，它似乎实现了头部固定在这些实验室的时候是实验需要一个简单的任务。帧应该被设计成重量轻和小到不会打扰在他们的家笼动物的自然行为。它也提供了机械刚性时夹紧在固定的平台。它进一步具有生物相容性取决于实验目的。因此，在技术上难以设计和制造在一般实验室设备，例如头职位。
在这项研究中，一种新的头部固定方法进行说明，提供了通过方便夹紧机械刚度，而无需使用金属头的职位。通过使用该方法，头部固定可以一般实验室条件下，其中，通常进行在啮齿类动物脑研究植入手术下进行。金属棒头桩被替换为丙烯酸树脂水泥由一个特制的头固定杆和模制工艺模制部分IMPLAN期间完成塔季翁手术。该固定杆提供了与其他植入物，如神经录像探头，刺激电极高空间的兼容性。还可以简化步骤通过除去螺钉紧固夹紧动物的头在固定平台上的。我们使用这种方法，在以前的行为研究和我们的结论是，这种方法很容易实现和方便，在实际的实验9。
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Protocol
伦理声明：
这个实验被批准为庆北大学实验动物管理和使用委员会，并根据指南实验动物的护理和使用（美国国立卫生研究院，1996年）进行。实验结束后，动物在二氧化碳安乐死牺牲。
在头固定杆的大鼠1.设计
注：此步骤是一个一般原则的固定杆的设计。关于尺寸和材料的任何修改，可以根据动物或植入物。设计使用CAD软件头 - 固定杆建议但并非必要。
- 使用CAD软件来设计一个固定杆。
- 设计一个矩形（123×35×6毫米）（ 图1A）的固定杆。一个矩形凹口（16×20毫米;端口）中的固定杆的中间。添加斜坡或凹陷WHICħ充当上的端口（图1A-一个 ， 图1B -arrows）的边界的导轨。
注：确保港口的区域覆盖老鼠的头盖骨在大脑的估计矩形，使垂直的访问通过开颅使用立体机械手大部分的脑区。 - 附板（50×20×6毫米）上的固定杆的两侧的两个细长孔锚固。确保这些孔通过直径6毫米（图1A-D）螺钉。使在端口的前面为一锁定钩（图1A-B）的直径3毫米的孔。
- 使具有地板（135×305毫米）和侧壁（305×76毫米）的盒。钻两个直径6毫米的孔，如图1A（小图）。加上支持的墙壁固定杆（ 图1A-E）上。
- 设计一个矩形（123×35×6毫米）（ 图1A）的固定杆。一个矩形凹口（16×20毫米;端口）中的固定杆的中间。添加斜坡或凹陷WHICħ充当上的端口（图1A-一个 ， 图1B -arrows）的边界的导轨。
- 制造所设计的酒吧和框，并使用氰基丙烯酸酯作为组装他们中的每在图1A（小图）中所示。组装使用直径6毫米的螺钉的框横梁。通过调整杆为符合人体工程学的头部固定（ 图1A-插图）的螺丝位置应用斜率。
注：对于小鼠中，固定杆的尺寸为60×20×4毫米（由2毫米厚的丙烯酸板2层）。端口是正方形的8毫米宽度（上）和9×10毫米（低级） 如图1C所示。锚接板是大鼠的大小相同。的框板和侧壁是分别为100×72毫米和100×50毫米，。
在植入手术2头贴片建设
注意：当牙科丙烯酸树脂打交道一定要小心。液体可能会引起皮肤过敏。戴上口罩，戴手套。在通风良好的地方工作。
- 手术前的准备工作
- 紧紧包住固定杆使用AP的港口的边界araffin膜，防止施加丙烯酸树脂与杆的粘附（参见图1B和 图2A）。外套有一薄层的丙烯酸树脂的覆盖的石蜡膜中的端口的边界。
- 使用无菌手术器械。彻底消毒立体框架和用70％的乙醇及其周边。
- 进行立体定位植入手术
- 通过腹膜内注射鸡尾酒混合物（2毫升/千克）的10个氯胺酮毫升（50毫克/毫升），盐酸赛拉嗪1.5毫升（23.32毫克/毫升），和盐水2.5毫升麻醉动物。确认该动物完全麻醉，并且不向尾和脚趾捏响应。在手术过程中注入1毫升/千克鸡尾酒混合物必要时。
- 修复动物的立体定位仪。取适量涂抹于眼睛眼药膏，以防止手术过程中干燥。剃和清洁用70％乙醇头皮。给予皮下注射2％利多卡因和切割的SCA沿着头骨中线lp的。彻底刮去骨膜。冲洗用盐水多次。
- 让附近的头骨边缘毛刺钻孔。植入物螺钉4-5匝（高达1毫米深度）从颅骨表面，以防止破坏硬脑膜。确保无螺钉植入后脑脊液渗漏和血液在颅骨表面的。冲洗用生理盐水，用气吹，特别是在螺丝干颅骨表面。
- 大衣颅骨表面有一层薄薄的“补牙粘合剂（超级债券C＆B）”的。不完全覆盖颅骨包括前囱如果附加电极注入预定的表面上。使用前囟门的标记开颅坐标。植入电极和/或微驱动并通过施加丙烯酸树脂在其周围将其固定到头骨。
- 在牙科水泥的顶部施加附加丙烯酸树脂。使用丙烯酸树脂适量离开酒吧涂层树脂的之间有足够的填充空间不足ð初始安装树脂行了吧螺钉和/或电极（图2A）时。
- 放置头固定杆5毫米以上的头骨表面上方和对准它的中心（图2A -左）。
- 适用的丙烯酸树脂到颅底和初始安装树脂之间的差距。 （图2A -Center）。等到树脂变硬。
- 取出耳杆拉成型贴片机出固定杆端口。 （图2A -右）。仔细施加额外的丙烯酸树脂周围的模制安装机，如果必要的边缘轨道。
- 冲洗用无菌生理盐水头皮的伤口表面。注入手术后立即抗生素（恩诺沙星，5毫克/千克SC）和镇痛药（酒石酸布托啡诺，2毫克/千克SC）。在一个笼子里单独房子动物。
3. Habituating动物头固定
注：此步骤去文士根据作者的经验成功的评估习惯的时间表。对于习惯程序头固定的概述，见Schwartz的10国的 11个工作。
- 得到足够的恢复期间（一周以上）的动物。在第1天，处理频繁分为短会的动物。
- 在第二天（第2天），暴露动物在固定环境（框）。切勿将自己的头贴片机到固定杆的端口。离开动物才能适应环境。牢固地抓住使用手进行1至2秒的头安装机，并立即将其释放。手抢了几次重复的短期固定。
- 第3天，，观察者动物头部固定。
- 从家笼把动物和解决他们在盒子引导头朝着固定杆的端口。抢头贴片机，并将其插入到固定杆的端口。
- 绑定贴片机（动物头）用橡皮筋固定杆的锁钩。静置5分钟。
注意：不要触摸固定后的动物，导致动物发出尖叫和挣扎提高动物的应激的树干或尾部。当动物继续挣扎超过1分钟，将其释放，并稍后再试。从这个步骤中，动物表现出尿液和粪便排泄，每当接触到头部固定，但这种逐渐被减少习惯收益。 - 检索锁定橡皮筋，弹出贴片机离开港口。把动物回到笼子，并提供了一块麦片或葵花籽进入家庭笼作为奖励。下一次试验开始在30分钟内。重复3.4.1至3.4.4五个或更多个在一天之内。
- 5月4日至7日，揭露动物在协议3.4描述头部固定。逐渐增加头部固定的持续时间（10分钟，20分钟，30分钟和50分钟，如习惯化收益）。
注意：如果动物做没有吨喂食物奖励，它可以是应力水平高的标志。不要增加固定时间。如果动物展示反复挣扎行为，观察者他们更长的时间。 - 每天检查动物的体重。考虑当体重下降不成功的习惯。继续与成功的习惯后，头部固定行为的任务。
注：成功的习惯有利于后续的行为训练（ 图3E和F）。
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Representative Results
此头固定方法适用于大鼠和小鼠。共有8个大鼠接受刺激电极插入内侧前脑束的双侧植入。对于四脱离出来的，定制的钨丝电极（微型硬盘）被加注入到M1前肢区域（图2C）。对小鼠（n = 2），四不锈钢线电极注入到额叶/枕叶皮质区。在手术过程中，头贴片机进行成型的头部固定在大鼠和小鼠，作为描述协议第2节从手术中恢复后，他们被暴露在头部固定的或者习惯或行为的任务日常会话。该模头贴片呆在通过实验结束（40.5±1.73（平均值±SD）天大鼠和81±5.66（手术后均数±SD）天只）。在行为任务大鼠每天40至60分钟头部固定暴露;小鼠每天20被暴露在40分钟内的havior任务。
以前我们用这种技术来训练老鼠推拉下头部固定杠杆。奖励是内侧前脑束的直接电刺激。虽然引发夸张的运动行为，头部固定牢固地保持不意外的贴片机分离。
习惯后，对接头贴片机到固定杆港在几秒钟通过锁定橡皮筋钩完成。当第一次引入到头部固定，动物呈现挣扎的行为，如在原地踏步，理顺他们的腿（ 图3A和B）。然而，这样的行为减少与习惯。成功的习惯化，可以确认的动物显示没有更多挣扎行为而头固定（图3C 和D）。
头固定杆图1.设计。
（一）头固定杆的组件名称。一）端口;二）锁钩;三）固定杆体; D）锚孔; e）支持墙; F）锚定板。固定框的设计被描述在插图。两个孔侧壁的用于人体工程学定位固定杆。 （二）设计的头固定杆的老鼠透视图。黑色箭头指示覆盖石蜡膜的边界。 （C）的端口，用于头部固定在小鼠的设计。 （ 从图卢武铉等人。9 1修改） 点击此处查看该图的放大版本。
图2.施工贴片成型手术过程中。
（一）批评人步成型头贴片机。 （左）螺丝（在黑T形状）应植入垂直于颅骨（灰色）的表面。一层薄薄的牙科粘合树脂水泥（绿色）的覆盖螺丝和颅骨表面。 （中心）植入取决于实验目的后，加入额外的丙烯酸树脂（橙色）填充在涂覆在颅骨表面的端口和基础树脂初始树脂之间的间隙，成为头安装机的一部分。 （右）后加入丙烯酸树脂难以集中，头贴片机，可以通过滑动输出端口的释放。纯黑色线表示的石蜡膜。 （B）中构建头安装机的大鼠（从图卢等人 9 1改性）准备好释放（A-中心的步骤之后）。 （CD）的模制用作头安装机的丙烯酸树脂。手术后，仍然在麻醉状态下，将动物释放从固定杆。黑色箭头表示导轨匹配所述端口的形状。 PS：//www.jove.com/files/ftp_upload/53064/53064fig2large.jpg“目标=”_空白“>点击此处查看该图的放大版本。
图3.头部固定大鼠和小鼠。
（AB）当动物最初接触到头部固定，它们发出挣扎的行为。 （CD）由于习惯化的进行，动物显示较少挣扎行为，通常坐下在固定平台的楼层。行为的任务表演（EF）导致成功（E）和头部固定环境不成功（F）习惯（改自卢武铉的图3 等 9）。奖励数目包含了这两个免费（进行整形的目的）和偶然杆拉。在这两个会议，充分驯化鼠显示性能较差，只有通过偶然的杠杆回报来自非偶然行为拉。=“https://www.jove.com/files/ftp_upload/53064/53064fig3large.jpg”目标=“_空白”>点击此处查看该图的放大版本。
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Dental acrylic resin | Lang Dental Manufacturing | Ortho-Jet | to make molded mounter |
| Paraffin film | Bemis | Parafilm | to prevent adhesion of acrylic resin to the bar |
| Dental adhesive | Sun Medical | Super-Bond C&B | to bond between acrylic resin and skull |
| Plexglass or other acrylic plate | to make fixation bar and box platform | ||
| Cyanoacrylate | to bond acrylic plates |
References
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