Summary
이 작품은 일반적인 마모셋에서 마이크로 전극 어레이의 입체적, 신경외과 적 이식을 수행하는 프로토콜을 제시한다. 이 방법은 구체적으로 자유롭게 행동하는 동물의 전기 생리학적 기록을 가능하게 하지만 이 종의 다른 유사한 신경 외과 적 개입에 쉽게 적응할 수 있습니다 (예를 들어, 약물 투여를위한 캐뉼라 또는 뇌 자극을위한 전극).
Abstract
Marmosets(Callithrix jacchus)는신경 과학을 포함한 생물 의학 및 전임상 연구에서 인기를 얻고있는 작은 비 인간 영장류입니다. 계통학적으로, 이 동물은 설치류보다는 인간에게 훨씬 더 가깝습니다. 그(것)들은 또한 음성및 사회적인 상호 작용의 넓은 범위를 포함하여 복잡한 행동을 표시합니다. 여기서, 일반적인 마모셋에서 기록 전극 어레이의 이식에 대한 효과적인 입체신경외과적 수술이 기재되어 있다. 이 프로토콜은 또한 성공적으로 수술을 수행하는 데 필요한 동물 관리의 수술 전 및 사후 단계를 자세히 설명합니다. 마지막으로, 이 프로토콜은 수술 후 1주일 후에 자유롭게 행동하는 마모셋에서 국부적인 필드 전위 및 스파이크 활성 기록의 예를 보여줍니다. 전반적으로,이 방법은 깨어 자유롭게 마모셋을 행동에서 뇌 기능을 연구 할 수있는 기회를 제공합니다. 동일한 프로토콜은 다른 작은 영장류와 함께 일하는 연구원에 의해 쉽게 사용될 수 있습니다. 또한, 자극 전극, 미세 주사, 옵트로로드 또는 가이드 캐뉼라의 이식 또는 이산 조직 영역의 절제와 같은 임플란트를 필요로 하는 다른 연구를 허용하도록 용이하게 변형될 수 있습니다.
Introduction
일반적인마모셋(Callithrix jacchus)은신경과학을 포함한 많은 연구 분야에서 중요한 모델 유기체로 인정받고 있습니다. 이 신세계 영장류는 설치류와 다른 비인간 영장류(NHP)에 대한 중요한 상호 보완적인 동물 모델을 나타내며, 이러한 rhesus macaque. 설치류와 마찬가지로, 이 동물들은 작고 조작하기 쉬우며, 큰 NHP와 비교하여1,2,3,4를돌보고 번식하는 데 비교적 경제적이다. 더욱이, 이들 동물들은 다른 NHP1,2,3에비해 트위닝 및 높은 fecundity에 대한 성향을 가지고 있다. 마모셋이 다른 많은 영장류에 비해 또 다른 장점은 현대 분자 생물학 도구3,4,5,6,7 및 서열 게놈2입니다. ,3,4,5,8은 유전자 변형에 사용되었습니다. 렌티바이러스5를이용한 노크인 동물과 아연 핑거 뉴클레아제(ZFN)와 전사 활성제 유사 이펙터 뉴클레아제(TALENS)7을사용하는 녹아웃 동물은 모두 생존 가능한 개발동물들을 산출하였다.
설치류와 관련하여 장점은 영장류로서 마모셋이 인간3,5,6,9,10,11에필로지 유전학적으로 가깝다는 것입니다. 인간과 마찬가지로, 마모셋은 그들의 행동10의대부분을 인도하기 위하여 고도로 발달된 시각 시스템에 의존하는 일주 동물입니다. 추가적으로, marmosets는 다른 발성3의사용과 같은 사회적인 행동의 넓은 범위를 포함하여 행동 복잡성을 전시합니다, 연구원은 그밖 종에서 불가능한 질문을 해결하는 것을 허용하. 신경 과학적인 관점에서, 마모셋에는 더 일반적으로 사용되는 rhesus 원숭이9와는달리, lissencephaly 두뇌가 있습니다. 더욱이, 마모셋은 인간과 유사한 중추 신경계를 가지며, 보다 고도로 발달된 전두엽 피질9를포함한다. 함께, 이러한 모든 특성은 건강과 질병에 뇌 기능을 연구하는 가치있는 모델로 마모셋을 배치.
뇌 기능을 연구하기위한 일반적인 방법은 입체 신경 외과에 의해 해부학 특정 위치에 전극을 이식포함. 이는 깨어 있고 자유롭게 행동하는 동물12,13에서상이한 표적 영역에서신경 활동의 만성 기록을 허용한다. 스테레오조세 신경 외과는 신경 해부학 영역의 정확한 표적화를 허용하기 때문에 많은 연구 라인에서 사용되는 필수 기술입니다. 원숭이 및 설치류 문헌에 비해, 마모셋에 특정 스테레오 조세 신경 외과를 설명하는 적은 출판 된 연구가있다, 그들은 수술에 관련된 단계의 희소 한 세부 사항을 제공하는 경향이있다. 또한, 더 자세한 내용을 가진 사람들은 주로 머리 억제 동물14,15,16,17에서전기 생리학 기록 절차에 초점을 맞춥니다.
신경 과학 연구에서 모델 유기체로 마모셋의 광범위한 채택을 용이하게하기 위해, 본 방법은이 종에서 성공적인 입체 적 신경 수술에 필요한 특정 단계를 정의합니다. 본 방법에 상세하게 설명된 바와 같이, 기록 어레이의 이식 이외에, 동일한 기술은 질병18 또는 인과 운전의 치료를 위한 자극 전극의 이식을 포함하여 많은 다른 실험 적 단말을 위해 적응될 수 있다. 회로 동작19; 신경 전달 물질20의추출 및 정량화를위한 가이드 캐뉼라의 이식, 질병 모델12 또는 회로 추적 연구15를유도하기위한 것을 포함하여 시약의 주사; 이산 조직 영역의 절제21; 광유전학 연구를 위한 optrodes의 이식22; 피질 현미경 분석을위한 광학 창의 이식23; 및 전기 코르티코그래피(ECoG) 어레이의이식(24. 따라서, 이 절차의 전반적인 목표는 자유롭게 마모셋을 행동하는 만성 전기 생리학적 기록을 위한 미세 전극 어레이의 이식에 관여하는 수술 단계를 설명하는 것이다.
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Protocol
동물 실험은 실험실 동물의 관리 및 사용을 위한 건강 가이드의 국가 학회에 따라 수행되고 산토스 Dumont 연구소 윤리위원회 (프로토콜 02/2015AAS)에 의해 승인되었습니다.
1. 수술 준비
- 사용할 스테레오택스프레임과 호환되는 전극 홀더에 각 전극 어레이를 부착합니다.
- 하나의 전극 홀더를 스테레오택시 마이크로매니퓰레이터에 연결하고 하나의 마이크로와이어를 중외 좌표에 설정합니다. 필요한 경우 추가 전극 어레이 및 홀더에 대해 이 작업을 반복합니다.
참고: 마이크로와이어 간의 상대거리가 일정하기 때문에 모든 마이크로와이어의 내식 좌표를 사용하여 전체 어레이에 대한 이식 좌표를 계산할 수 있습니다. 배열에 길이가 다른 번들이 있는 경우 가장 긴 와이어의 내외 좌표는 중외 0을 설정하는 데 가장 편리합니다. - 스테레오택시 마이크로매니저에서 전극 홀더를 분리하고 적어도 2시간 동안 자외선(UV) 캐비닛에서 어셈블리(전극 홀더에 부착된 전극)를 살균합니다.
- 24G 바늘을 스테레오택시 프로브 홀더에 부착하고 마이크로 매니퓰레이터에 연결하고 바늘 끝에 대한 중간 좌표를 설정합니다.
참고: 수술 전에 모든 두개두엽의 좌표는 어레이의 표적 이식 부위의 전방 후방(AP) 및 절경(ML) 위치보다 큰 둘레 200 μm2로 미리 정의되어야 합니다. 24G 바늘 프로브 홀더 어셈블리를 사용하여 제로 내외 좌표를 기반으로 두개골내 두개골의 위치를 결정합니다. - 마이크로 매니더레이터에서 프로브 홀더를 분리하고 UV 캐비닛에서 어셈블리를 2시간 이상 살균합니다.
- 6-8 티타늄 또는 스테인리스 스틸 나사를 모으세요. 접지 와이어를 절반으로 납땜합니다.
- 수술에 필요한 나머지 모든 기기, 장비 및 일회용 기기를 정리하고 소독합니다.
2. 수술 전 절차
참고: 이 연구에서는 320-370 g의 2마리의 성인 남성마모셋(Callithrix jacchus)을사용하였다. 동물이 마취를 유도하기 전에 6 시간 동안 먹지 않았는지 확인하십시오.
- 타액 분비와 기관지 분비를 줄이기 위해 아트로핀 (0.05 mg/kg)의 근육 주사로 동물을 마취시. 페달 응답이 없는지 확인합니다.
- 5 분 후에 케타민 (10-20 mg / kg)을 근육 내로 바하십시오.
- 전기 이발소 클리퍼를 사용하여 동물의 머리를 면도하십시오.
- 트라마돌 (2 mg/kg)을 일반 진통제로 근육 내로 투여하십시오.
- 동물을 삽관하십시오.
- 마스크를 사용하여 마모셋을 1-2% 산소로 이소플루란에 노출하고 1-5 L/min의 유속을 하여 깊은 마취를 유도합니다. 동물이 깊은 마취되면 이소플루란을 1-3 L/min으로 줄이고 유지하십시오.
- 테이프로 수술 테이블에 탄성 밴드를 부착하십시오.
- 마모셋을 기술자쪽으로 머리를 대고 마모셋을 소핀 위치에 놓고 고무장의 입에 탄성 밴드를 놓습니다.
참고: 등쪽 표면이 바닥을 향하고 얼굴이 기술자를 향하도록 머리를 배치하는 것이 가장 좋습니다. - 면봉은 면봉으로 마모셋의 혀를 말린 다음 한 손으로 잡고 입을 열어 두십시오.
- 엔도트라클로힐 튜브 끝에 10% 리도카인을 뿌린다.
- 4.0 cm 마크가 기관입구에 될 때까지 비커프되지 않은 직경 2.0 mm의 엔도트라클 튜브를 기관에 삽입합니다.
- 인공 인공 호흡기로 마취 어셈블리에 튜브를 부착하여 40 호흡 / 분으로 설정하고 가슴의 적절한 팽창과 수축을 확인하십시오.
참고 : 이소플루란과 산소는 마스크가 아닌 endotracheal 튜브를 통해 전달되어야합니다. - 마모셋의 입에서 탄성 밴드를 제거하여 내구 튜브를 턱에 테이프로 칠 수 있도록 합니다.
- 마모셋을 입체 적 프레임에 맞춰 경향이있는 위치에 놓고 동물의 머리를 입체 적 프레임에 고정시다.
- 먼저 오른쪽 이어 바의 끝을 동물의 오른쪽 청각 운하에 삽입합니다.
- 다음으로 왼쪽 귀 바의 끝을 왼쪽 청각 운하에 삽입합니다.
- 동물의 머리를 입체 적 프레임의 중앙에 배치하고 이어 바를 제자리에 고정하십시오.
- 마우스피스를 동물의 입에 넣고 동물의 입에 닿을 수 있도록 높이를 조정합니다. 동시에 궤도 막대를 궤도 골격의 아래쪽 표면에 배치합니다.
- 궤도 뼈의 아래쪽 표면이 이어 바의 중심에 수평으로 정렬되어 있는지 확인합니다.
- 휴대용 펄스 산소 측정기를 마모셋의 손에 연결합니다. 수술 기간 동안 심박수가 154-180 비트/분(bpm) 이내인지 확인하십시오. 종종 200 bpm 이상의 심박수는 동물이 깨어나고 있음을 의미합니다. 산소 포화도가 95% 이상인지 확인합니다. 그것은 때때로 떨어질 수 있습니다 90% 해 없이.
참고: 심박수가 154 bpm 이하로 떨어지면 이소플루란을 줄이세요. - 가정용 가열 패드에 연결된 직장 온도 프로브를 37 °C로 설정된 원하는 온도로 항문으로 놓습니다. 이 센서를 꼬리에 테이프로 고정하여 제자리에 고정하십시오.
- 멸균 된 안과 윤활제를 눈에 바르고 있습니다.
- 동물의 머리를 클로르헨시딘과 포비동 요오드로 세척하고 소독한 후 수술장으로 동물을 덮습니다.
참고 : 무균 조건하에서 다음과 같은 모든 외과 적 수술을 수행하십시오.
3. 수술 절차
- 의도된 절개 부위에 국소 진통을 피하(예: 리도카인 20 mg/mL, 0.1 mL)로 적용합니다. 두피의 중간선에서 절개를합니다.
- 두개골의 표면을 노출하고 준비합니다.
- 두개골에서 측두근육을 조심스럽게 분리하십시오. 첫째, 두개골에 삽입할 때 근막을 자르기 위해 메스를 사용합니다. 그런 다음, 경피증을 사용하여 두개골에서 측두근육을 부드럽게 분리합니다.
- 페리오스텔 을 사용하여 노출 된 모든 두개골에서 골막을 제거하십시오.
- 필요한 경우 멸균 면봉으로 출혈을 조절하십시오.
- 과산화수소로 뼈 표면을 청소하십시오.
- 모서리를 뼈 표면에 얕은 버 구멍으로 표시하여 개두술의 위치를 설명합니다. 그런 다음 최대 속도 (즉, 350,000 rpm)의 치과 드릴을 사용하여 개두술의 둘레를 드릴 아웃합니다. 과열을 방지하기 위해 드릴링하는 동안 두개골 에 멸균 식염수 몇 방울을 추가합니다. 개두술의 위치와 전극 임플란트의 좌표를 계보 좌표에 대하여 측정합니다.
- 두개골에 나사를 삽입합니다.
- 두개골에 6-8 나사 구멍을 드릴.
- 각 접지 선 퓨즈 나사가 변경되지 않은 나사에 인접하고 가까이 있도록 나사를 이식하십시오 (즉, 접지 와이어가 부착되지 않음).
- 변경되지 않은 인접한 나사 주위에 각 접지 와이어를 감습니다.
- 접지 선과 각 나사 사이에 실버 페인트 한 방울을 추가합니다.
- 구부러진 팁(예: McPherson 집게)이 있는 집게를 사용하여 개두술 중앙의 골격을 제거합니다. 멸균 식염수로 듀라 마더를 수화하십시오.
- 경막미를 제거합니다. 경구 의 표면을 펑크하고 뇌 표면에서 멀리 경도 의 표면을 들어 올리기 위해 약 90 °에서 구부러진 경멸 피하 바늘 (25 또는 26G)을 사용합니다. 그런 다음, 마이크로시저로 경막미를 잘라. 노출된 뇌를 식염수로 수화하십시오.
참고 : 상당한 경막 출혈이 관찰되면 트롬빈25에담근 소작 또는 멸균 흡수 성 젤라틴 스폰지를 사용하십시오. - 임플란트 마이크로 전극 어레이.
- 멸균 된 전극 홀더와 전극 어레이를 스테레오 택시 마이크로 매니퓰레이터에 부착하십시오.
- 전극이 원하는 전후좌표와 측경 좌표에 위치되도록 마이크로 조작기의 위치.
- 가장 긴 번들의 끝이 뇌표면에 닿을 때까지 전극 배열을 낮춥춥습니다.
- 천천히 dorsoventral 좌표에 도달 할 때까지 뇌 조직에 배열을 삽입합니다.
- 멸균, 흡수성 젤라틴 스폰지의 작은 조각으로 노출 된 피질을 덮습니다.
- 노출된 두개골, 하나의 나사 및 전극에 치과 아크릴을 적용하여 두개골에 전극을 고정시다.
- 전극 홀더를 분리하고 마이크로 매니더에서 제거합니다.
- 필요한 경우 추가 어레이와 함께 3.7 단계에서 이식 절차를 반복하십시오.
- 함께 바람을 감고 별도의 어레이와 나사의 접지 와이어를 용접합니다. 실버 페인트를 사용하여 용접 주위에 다리를 형성하여 전기 연결이 이루어졌는지 확인합니다.
- 치과 아크릴을 사용하여 어레이의 측면 범위 주위에 튼튼한 헤드 캡을 만들고 접지 선과 노출 된 두개골과 나사를 완전히 감습니다.
- 필요한 경우 지지 막대를 헤드캡에 삽입합니다. 이것은 면봉과 같은 튼튼한 플라스틱 실린더일 수 있습니다. 치과 아크릴로 제자리에 밀봉하십시오.
참고: 전기 생리학 케이블 커넥터를 제자리에 고정하는 데 유용할 수 있지만 사용되는 장비에 따라 불필요할 수 있습니다. 본 방법에서, 유사한 지지대는 탄성 밴드가 커넥터에 헤드 스테이지를 견고하게 고정할 수 있도록 헤드 스테이지에 부착된다. - 헤드 캡 주위의 피부를 봉합하십시오.
4. 수술 후 회복
- 상처 주위에 방부제 용액 (예 : 클로르헨시딘)을 적용하십시오.
- 산소가 아닌 이소플루란 공급을 끄고 스테레오택시 프레임에서 동물을 제거합니다.
- 동물을 내구관을 통해 유지되는 산소와 함께 가열 패드에 놓습니다.
- 후두경련과 같은 신경성 반사의 첫 징후가 관찰될 때 내구 관을 제거하십시오.
- 동물이 보호 반사, 자세 색조 및 상습 시도와 같은 마취 회복의 명확한 징후를 보일 때까지 마스크로 산소를 계속 공급하십시오.
- 동물을 깨끗한 케이지 안에 넣고 24-48시간 동안 회복실에 둔 다음 동물을 홈 케이지로 옮습니다. 각 이식 된 동물을 개별적으로 집에 보관하십시오.
참고: 마모셋은 케이지 벽을 오르는 경향이 있기 때문에 매끄러운 벽이 있는 케이지를 사용하거나 케이지 벽을 매끄러운 표면으로 덮어 동물이 떨어지는 것을 방지합니다. - 수술 후 첫 번째 시간에, 케이지의 측면에 대한 고민 또는 조정되지 않은 머리 접촉의 흔적을 보고 동물을 관찰.
- 항생제 투여(예: enrofloxacin 5 mg/kg, 피하, 5-7 일 동안 하루에 한 번), 진통제 (예를 들어, 구강 트라마돌 1 mg / kg, 3-5 일 동안 8 시간마다) 및 항 염증 약물 (예 : 덱사메타손 0.5-1.5 mg / kg, 피하 1 일 1 일) .
참고 : 성공적인 수술 후, 동물은 3-5 일 이내에 완전히 회복됩니다.
5. 자유롭게 마모셋을 행동하는 만성 전기 생리학적 기록
- 수술 후 적어도 1주일 후에 전기 생리학적 기록 세션을 시작합니다.
참고 : 적어도 1 개월 동안 모든 실험 절차를 시작하기 전에 연구자와 실험 환경에 동물을 습관화. - 각 세션의 시작 부분에서, 가볍게 이소플루란을 사용하여 동물을 마취 (1-5 L / 분, 1 % O2).
참고 : 작은 영장류의 과식에 관한 관련 기관의 지침을 따르십시오. 녹음 세션이 매우 빈번한 경우, 케이블이 마취없이 연결 될 수 있도록 처리 할 동물을 습관화. - 전극 어레이를 상업용 신경 기록 시스템에 연결합니다.
- 동물을 실험실 안에 넣습니다.
참고: 여기서 사용되는 실험챔버는자발적운동활성(26,27)의양 및 패턴을 평가하도록 설계된 입방아크릴박스(0.45 m x 0.45 m x 0.45m)이다. - 동물이 마취에서 완전히 회복되었는지 확인하기 위해 녹음을 시작하기 전에 30 분 동안 기다립니다.
참고 : 이소플루란은 빠른 발병 과 오프셋 작업을 가지고 빠른 과각을 허용28. 이소플루란 공급이 꺼지면 동물이 깨어나기 시작합니다. 동물은 똑바로 서 있을 때 깨어 있고 떨어지지 않고 실험 챔버에서 자유롭게 어울립시면 됩니다. 이 데 15분 미만이 소요됩니다. 진정 효과가 없는지 확인하려면 이소플루란이 단종된 후 30분 후에 녹음을 시작하십시오. - 조직(29)을고정및 절제한 후 NISSL 염색에 의한 마이크로전극 어레이 임플란트의 위치를 확인한다.
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Representative Results
본 연구의 목적은 일반적인 마모셋에서 전기 생리학적 기록을 위한 미세 전극 어레이의 이식에 대한 입체신경외과적 수술을 설명하는 것이었다. 일반적인 수술 (마취 유도에서 마취 회복까지)은 이식 된 배열의 수에 따라 약 5-7 시간 동안 지속됩니다. 여기서, 두 개의 배열은 각 뇌 반구에 하나씩 대칭적으로 이식되었다. 각 어레이에는 기저 중추골-코르티코탈라믹 회로의 여러 구조를 대상으로 7개의 번들에 배열된 32개의 스테인리스 스틸 마이크로와이어가 포함되어있지만(그림 1),전극 설계 및 표적 뇌 영역은 실험. 성공적인 수술과 수술 후 수술 후, 동물은 3-5 일 이내에 완전히 회복되어야합니다. 어레이가 제대로 접지되고 이식된 경우 성숙한 신경교암흉터가 확립되기 전에 몇 주 또는 몇 달에 걸쳐 자유롭게 행동하는 동물에서 스파이크(그림 2A) 및 로컬 필드 전위(그림 2B)를 기록할 수 있습니다. 13,30. 일례로, 여기서 설명된 실험 패러다임에서 수집된 전기생리학적 데이터는 자발적, 지상 기반 동안 기저좌-코르티코탈라믹 회로의 상이한 영역의 동시 활성을 연구하는 데 효과적으로 사용되어 왔다. 파 킨 슨 병의 모델에서 운동26.
마지막으로, 성공적인 수술은 또한 표적 구조물로 배열을 이식하는 관련시킵니다. MRI 또는 단층 촬영과 같은 비침습적 이미징 방법론은 수술 후 실험 기록을 시작하기 전에 수행될 수 있습니다. 이러한 방법론의 사용은 사용되는 특정 임플란트가 그러한 기술과 호환될 수 있도록 제조되고 연구원이 적절한 소형 동물 장비에 접근할 수 있는 경우에만 가능합니다. 궁극적 인 확인은 사후 평가를 수행 할 수 있습니다. 전극 트랙을 포함하는 Nissl 염색 단면은 각 이식된 마이크로와이어의 위치를 정밀하게 결정하는데 사용될 수있다(그림 3). 관상 동맥 절편에서 전극 트랙은 조직에 눈물로 나타납니다. 따라서 해석을 혼동하는 아티팩트를 만들 가능성을 줄이기 위해 단면이 수행될 때 는 세심한 주의를 기울여야 합니다.
그림 1: 작은 영장류에 이식하기 위한 미세 전극 어레이. 어레이는 32개의 스테인리스 스틸 마이크로와이어로 구성되었다. 전선은 직경이 50 μm였으며 1차 모터 피질(M1), 푸타멘(Put), 카우다테(Cd), 글로버스 팔리두스(GPe), 벤후측 및 벤후측 탈하핵(VPL) 및 아탈라믹 핵 (STN). 각 번들의 전극 간 간격은 300 μm이었다. 번들 간 간격은 각 뇌 영역의 목표 좌표에 따라 달라집니다. 마이크로 전극 어레이 설계 및 제조에 대한 자세한 정보는 니콜리스31,레휴 및 니콜리스32,Dizirasa et al.33에서찾을 수 있습니다. 배율 표시줄 = 5mm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 성공적인 수술 후 대표적인 전기생리학적 결과. 왼쪽 패널은 하나의 전극에서 기록된 두 개의 뉴런(노란색 및 녹색 파형)의 스파이크 활성을 보여줍니다. 오른쪽 패널은 14개의 전극에서 기록된 로컬 필드 전위 진동을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 3: 전극 트랙을 시공하는 니슬 스테인드 티슈 섹션. 이 섹션(대기선에 대한 전방 좌표: +8.0, Paxinos와 Watson34의아틀라스에 따르면) 검은 색 삼각형으로 표시된 대로 푸타멘의 팁이 있는 전극 트랙을 묘사합니다. 배율 표시줄 = 1mm. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
이 작품은 마모셋 뇌에서 마이크로 전극 기록 어레이의 이식에 관여하는 절차에 대한 자세한 설명을 제공합니다. 이 동일한 프로토콜은 다른 작은 영장류에서 수제 또는 시판 여부에 관계없이 전극을 이식 할 때 쉽게 사용할 수 있습니다. 또한, 그것은 쉽게 뇌 구조의 정확한 타겟팅을 필요로 하는 다른 실험 적인 끝에 대 한 적응 될 수 있다. 따라서 이 프로토콜은 가장 다양할 수 있는 측면이기 때문에 입체 좌표 및 두개골 드릴링 기법에 대해 의도적으로 모호합니다. 예를 들어, 이 수술에 사용된 어레이를 이식하기 위해 각개두개는 각 반구에 두 개의 적절한 크기의 창을 열기 위해 수행되었습니다. 그러나, 튼튼한 이식 할 때, 가이드 캐뉼라와 같은 개별 구조는이 또는 durectomy가 필요하지 않습니다. 오히려, 경막의 수준에 간단한 버 구멍은 충분합니다. 마찬가지로, 비전기 임플란트가 관련될 때 나사를 접지할 필요가 없습니다. 따라서, 외과 적 프로토콜에서 3.9 단계는 생략 될 수 있다. 대신, 치과 아크릴은 단순히 노출 된 두개골, 임플란트 및 나사를 커버하는 데 사용할 수 있습니다.
입체 신경 외과의 특정 실험 목표에 관계없이 주어진 절차의 성공적인 구현은 주로 좋은 외과 적 관행을 중심으로 돌아갑니다. 이것은 엄격한 프로토콜이 수술 후 감염을 방지하기 위해 무균 조건하에서 수술을 수행하기 위해 따라야한다는 것을 의미35. 가장 중요한 순간 중 일부는 마취를 유도하고 제거하는 것입니다. 따라서 동물의 활력 징후(심박수, 혈액 산소 포화도 및 체온)를 전체 수술 시술 전반에 걸쳐 모니터링하는 것이필수적이다(36). 산소 포화도가 동시 감소하여 심박수가 감소하는 경우 가슴이 정상적으로 팽창하고 수축하고 있는지 확인하십시오. 심박수 와 산소 포화도를 회복하기 위해 수행 할 수있는 첫 번째 일은 이소플루란 농도를 감소시키는 것입니다. 이 문제를 해결 하지 않는 경우, 아트로핀 심 박수를 증가 하 고 동물을 안정화 하려고 근육 내 관리 될 수 있습니다. 이전 경험에 따르면 충분한 이소플루란없이 200 bpm 이상의 심박수가 동물을 깨울 수 있기 때문에 이것은 매우 신중하게 수행해야합니다.
설치류와 달리 영장류의 모든 좌표는 일반적으로 브레그마및 람다34가아닌 내외 좌표를 기준으로 측정됩니다. 따라서, 동물의 머리를 입체적 장치에서 고정하기 전에 전극 어레이 및 기타 프로브의 중외 제로 좌표를 측정하는 것이 중요하다. 또한 마모셋에서 수평 평면은 궤도 뼈의 하부 마진과 외부 청각 고기의 중심을 통과하는 평면으로 정의됩니다. 따라서, 머리를 입체적 프레임에 고정하기 전에 궤도 뼈의 하부 표면을 이어 바의 중심에 맞추는 것이 중요하다. 또한 마모셋의 측두근육은 두개골의 넓은 부위를 덮습니다. 따라서, 많은 신경 표적은 이 근육에 의하여 또는 아주 가까운 가까이에서 수행될 두개두근을 요구합니다. 이 근육은 마모셋 커뮤니케이션(38)을위해 중요하기 때문에, 외과의사는 손상을 최소화하기 위하여 두개골에서 이 근육을 천천히 그리고 주의깊게 분리해야 합니다.
설치류 또는 마모셋을 관련시키는 행동 작업에 익숙한 연구원은 NHP를 자유롭게 행동하기에서 전기 생리학을 수행할 때 몇 가지 한계를 알고 있어야 합니다. 첫째, 현재의 배열 및 고밀도 어레이 또는 다중 어레이와 관련된 다른 배열에서는 적절한 습관 후에도 케이블 커넥터를 부착하기 위해 빛 마취를 유도해야 할 가능성이 높습니다. 이 절차는 NIH 및 기타 국가의 규제 지침범위 내에 있지만 마모셋의 정신적, 육체적 스트레스를 줄이기 위해 아껴서 수행해야 합니다. 더욱이, 연구원은 동물이 데이터 수집을 시작하기 전에 마취에서 완전히 회복되도록 하는 것이 중요합니다, 그렇지 않으면 마취는 데이터39를혼동할 수 있습니다. 또 다른 관련 제한사항은 케이블 자체의 물리적 존재입니다. 무선 레코딩 솔루션이40으로제공되고 있는 동안, 더 일반적인 유선 옵션은 동물에 물리적 인 제한을 부과합니다. 마지막으로, 사용되는 실험 챔버는 또한 마모셋에 사용할 수 있는 거동 범위를 제한할 것이다. 설치류와 달리 마모셋은 사용 중인 실험 챔버에 따라 불가능한 독특한 동작(예: 등반)을 표시합니다.
재료 과학 및 공학의 발전은 새로운 신경 인터페이스41로이어지고 있습니다. 이 원고에 기술된 것과 같은 효과적인 신경 외과 적 절차는 연구원이 마모셋에 있는 이 새롭고 다가오는 공구를 실행하는 것을 허용할 것입니다. 분자 생물학의 동시 발전과 결합3,4,5,마모셋은 신경 과학에서 중요한 기본 및 임상 질문에 대한 조사를 허용할 가능성이 있습니다.
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Disclosures
저자는 공개 할 것이 없다.
Acknowledgments
저자는 촬영 및 편집에 대한 기술 적 지원에 대한 베르나르도 루이스에게 감사드립니다. 이 작품은 산토스 두몬트 연구소 (ISD), 브라질 교육부 (MEC) 및 쿠르데나카오 드 아페르페이소아멘토 드 페소알 드 니벨 슈페리어 (CAPES)에 의해 지원되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipments | |||
| 683 Small Animal Ventilator | Harvard Apparatus, Inc. | 55-0000 | |
| Anesthesia Assembly | BRASMED | COLIBRI | |
| Barber Clippers | Mundial | HC-SERIES | |
| Dental Drill | Norgen | B07-201-M1KG | |
| Homeothermic Heating Pad and Monitor | Harvard Apparatus, Inc. | 50-7212 | |
| Marmoset Stereotaxic Frame | Narishige Scientific Instrument Lab | SR-6C-HT | |
| Patient Monitor and Pulse Oximeter | Bionet Co., Ltd | BM3 | |
| Stereotaxic Micromanipulator | Narishige Scientific Instrument Lab | SM-15R | |
| Surgical Microscope | Opto | SM PLUS IBZ | |
| Instruments | |||
| Allis tissue forceps | Sklar | 36-2275 | |
| Alm Retractor, rounded point, 4x4 teeth | Rhosse | RH11078 | |
| Angled McPherson Forceps | Oftalmologiabr | 11301A | |
| Curved Surgial Scissors | Harvard Apparatus, Inc. | 72-8422 | |
| Curved Tissue Forceps | Sklar | 47-1186 | |
| Delicate Dissection forceps | WPI | WP5015 | |
| Dental Drill Bit | Microdont | ISO.806.314.001.524.010 | |
| Essring Tissue Forceps | Sklar | 19-2460 | |
| FG 1/4 Dental Drill Bit | Microdont | ISO.700.314.001.006.005 | |
| Halsey Needle Holder | WPI | 15926-G | |
| Halstead Mosquito forceps | WPI | 503724-12 | |
| Hemostatic Forceps, Straight | Sklar | 17-1260 | |
| Jewler Forceps | Sklar | 66-7436 | |
| McPherson-Vannas Optathalmic microscissor, 3 mm point | Argos Instrumental | ARGOS-4004 | |
| Pereosteal Raspatory | Golgran | 38-1 | |
| Scalpal Handle | Harvard Apparatus, Inc. | 72-8354 | |
| Screwdrivers | Eurotool | SCR-830.00 | |
| Sodering Iron | Hikari | 21K006 | |
| Surgical Scissor | Harvard Apparatus, Inc. | 72-8400 | |
| Toothed forceps | WPI | 501266-G | |
| Disposables/Single Use | |||
| 1 ml sterile syringe with 26 G needle | Descarpack | 7898283812785 | |
| 130 cm x 140 cm surgical field, presterilized | ProtDesc | 7898467276344 | |
| 24G Needle, presterilized | Descarpack | 7898283812846 | |
| 50 cm x 50 cm surgical field, presterilized | Esterili-med | 110100236 | |
| Cotton Tipped Probes, Presterilized | Jiangsu Suyun Medical Materials Co. LTD | 23007 | |
| Cotton tipped Qutips | Higie Topp | 7898095296063 | |
| Electrode Array | Home made | ||
| Endotracheal tube without cuff, internal diameter 2.0 mm, outer diameter 2.9 mm | Solidor | 7898913077201 | |
| Tinned copper wire, 0.15 mm diameter | |||
| M1.4x3 Stainless steel screws | USMICROSCREW | M14-30M-SS-P | |
| Medical Tape | Missner | 7896544910102 | |
| Nylon surgical sutures | Shalon | N540CTI25 | |
| Scalpal Blade, presterilized | AdvantiVe | 1037 | |
| solder | Kester | SN63PB37 | |
| Sterile Saline 0.9% | Isofarma | 7898361700041 | |
| Sterile Surgical Gloves | Maxitex | 7898949349051 | |
| Sterile Surgical Gown | ProtDesc | 7898467281208 | |
| Surgical Gauze, 15 cm x 26 cm presterilized | Héika | 7898488470315 | |
| Gelfoam | Pfizer | ||
| Drugs/Chemicals | |||
| 0.25mg/ml Atropine | Isofarma | ||
| 10% Lidocaine Spray | Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda. | 7896676405644 | |
| 2.5% Enrofloxacino veterinary antibiotic | Chemitec | 0137-02 | |
| Dexametasona Veterinary Anti inflammatory | MSD | R06177091A-00-15 | |
| Hydrogen Peroxide | Farmax | 7896902211537 | |
| Isoflourane | BioChimico | 7897406113068 | |
| Jet Acrylic polymerization solution | Artigos Odontológicos Clássico | ||
| Jet Auto Polymerizing Acrylic | Artigos Odontológicos Clássico | ||
| Ketamine 10% | Syntec | ||
| Lidocaine and Phenylephrine 1.8 ml local anesthetic | SS White | 7892525041049 | |
| Povidone-Iodine solutiom | Farmax | 7896902234093 | |
| Riohex 2% surgical Soap | Rioquímica | 7897780209418 | |
| Silver Paint | SPI Supplies | 05002-AB | |
| Tramadol chloride 50 mg/ml | União Química | 7896006245452 | |
| Refresh gel (polyacrylic acid) | Allergan |
References
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