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Neuroscience

モルモットの内リンパ性水力を誘導する改訂された外科的アプローチ

Published: June 4, 2020 doi: 10.3791/60597

Summary

この記事では、実験的な内リンパ性水力を誘導するために、モルモット内リンパ嚢を抹消し、細かいピックで内リンパ管を傷つけるための硬膜外アプローチを示しています。

Abstract

内リンパ水腫は、メニエール病に最も頻繁に関連するスカラ培地の拡大であるが、病態生理学的メカニズムは不明のままである。低周波難聴の起源など、内リンパ水力の属性を十分に研究するためには、信頼性の高いモデルが必要です。モルモットは、内リンパ水たばきによって推定的に影響を受ける低周波領域で聞こえるので、良いモデルです。これまでの研究では、内リンパ水力は、内リンパ管と嚢の掘削を伴う硬膜内または硬膜外アプローチを介して外科的に誘発できることを実証している。しかし、内リンパ管と嚢の危険な掘削を避ける硬膜外アプローチを用いて内リンパ水力モデルを作成できるかどうかは不明であった。本研究の目的は、内リンパ嚢を抹消し、内リンパ管を細かいピックで負傷させることによって、術後30日で実験的な内リンパ水球を誘導する改訂された硬膜外アプローチを実証することであった。サンプルサイズは7匹のモルモットで構成されていました。聴覚の機能測定が行われ、その後、側頭骨が組織学的分析のために採取された。このアプローチは、内リンパ水たくりの達成に86%の成功率を持っていた。脳脊髄液漏れのリスクは最小限であった。このサンプルでは、術後半円形の運河に対する周術期の死亡または負傷は起こらなかった。提示された方法は、30日の比較的迅速な時点で内リンパ水たまりを誘導する安全で信頼性の高い方法を示しています。臨床的な意味は、提示された方法は、さらに内リンパ水性水力に関連することができる低周波難聴の起源を探求するための信頼性の高いモデルを提供することです。

Introduction

内リンパ水腫は、スカラメディアの拡大である。内リンパ水性水たんの存在は、スカラ媒体の断面積を用いて測定することができる。臨床内リンパ性水力は、メニエール病に見られるような低周波感神経難聴に関連付けることができると考えられている。しかし、難聴の起源は不明のままである。内リンパ水力に関連する低周波難聴の起源を十分に研究するためには、信頼性の高いモデルが必要です。

1965年、木村とシュクネヒトは、硬膜内アプローチ1を用いてモルモットに内リンパ水節を誘導する方法を説明した。彼らの技術は、後頭蓋フォッサアプローチを使用して、オペルキュラムにアクセスし、フォッサをsubarcuateにしました。このステップには、硬膜を切開し、リンガーの溶液を浸した綿パッドで小脳を後退させ、内リンパ管と内リンパ嚢の中間部分を掘削する。骨ワックスをオペルキュラムに入れ、遠位内リンパ嚢から内リンパ管を分離した。頭蓋骨欠損は、吸収性ゼラチン粉末(例えば、Gelfoam)を配置し、上の筋肉を再近似することによって閉じた。内リンパ性ヒドロプスの組織学的証拠は、術後1、3、7、14、21、および30で一貫して発見され、硬膜内アプローチが組織学的に確認された内リンパ性水文学的水力を誘導する信頼できる方法であることを実証した。木村やシュクネヒトと同じ硬膜内アプローチを用いたが、異なる時間点を有するが、SaltとDeMottは、内腔の第2ターンにおけるスカラ培地が4日目以降2日目に有意に拡大したことを確認した。木村とシュクネヒトの硬膜内アプローチを用いて脳脊髄液(CSF)漏れを誘発する実際の罹患率は、当初の研究では報告されなかったが、CSF漏れの存在は髄膜炎のリスクを高める可能性がある。CSFの喪失は、回リンパの流出を引き起こし、モルモット3の内リンパ体積の同時一時的な拡大をもたらすことが示唆されている。内リンパ水たたまきを誘発する硬膜外アプローチは、より安全な選択肢であろう。

1989年、アンドリュースとボーマーは、内リンパ性嚢および管に到達するための2つの硬膜外外科的アプローチを、中頭蓋窩アプローチまたは後頭蓋窩アプローチを介して、内リンパ嚢4を抹消する方法を説明した。彼らは、ダイヤモンドドリルでオペルキュラムを取り除き、内リンパ嚢の中間部分を掘削するか、細かいピックを使用して内リンパ嚢と管を破壊することを説明した。1993年、リー、ライト、マイヤーホフは、内リンパ嚢とダクトを通る掘削を含む同様のアプローチを説明したが、同時に人工内水道管5を妨害するという点で異なった。彼らは、内リンパ嚢を消滅させ、人工内耳管通管を閉塞した4週間後に、神学を介して評価された内リンパ水溶液の存在を実証した。Megerianらは、内リンパ嚢および管管の内側部分を直接掘削して内リンパ嚢および管6に入ることを示す硬膜外硬膜外硬膜外の義務を示すビデオ記事を最初に公開した。彼らは、手術後28週で犠牲となったモルモットの内リンパ性ヒドロプスの組織学的証拠と、16kHz領域6の難聴を実証した。硬膜外アプローチを用いて、早期に組織学的に確認された内リンパ性ハイドロプスと低周波難聴を誘発できるかどうかは不明であった。

このレポートの全体的な目標は、内リンパ嚢を抹消し、内リンパ管を細かいピックで負傷させることによって、術後30日で実験的な内リンパ水球を誘導する硬膜外アプローチを実証することです。この技術の使用の背後にある根拠は、ペトロウス側頭骨を掘削する必要性を避け、それによって誤って硬膜を傷つけてCSF漏れを引き起こすリスクを取り除き、後部半規管を負傷させる可能性を軽減し、シグモイド・シヌスの損傷のリスクを減らすことです。

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Protocol

プロトコルセクションに記載されているすべての手順は、セントルイス制度動物の世話と使用委員会でワシントン大学によって承認されたプロトコルに記載されているように行われました.

1. 動脈導入とバイタルサインのモニタリング

注:本研究では、社内の繁殖コロニーから得られた色素性NIH株モルモットを用いた。

  1. 少なくとも350グラムの重さのどちらかのセックスのモルモットを使用してください。
  2. モルモットを新生児温かいイソレットに入れ、ケタミン/キシラジン混合物を腹腔内(50mg/kgケタミンおよび10mg/kgキシラジン)で誘導麻酔に与える。足指ピンチ反射が失われるまでモルモットを観察してください。
  3. つま先ピンチ反射の喪失が起こると、一般的に人間の使用のために宣伝されたヘアトリマーで後部首とモルモットの頭を剃ります。
  4. 12 mLの皮下ボーラスを動物の背面に注入します。
  5. モルモットのスパインを脚を上げた温暖化パッドの上に置き、腹腔内に27.5Gの蝶の針を置きます。空気のみが吸引されることを確認して、蝶の針が腹腔内空間の正しい位置にあることを確認します。血液または体液が吸引された場合、血管系または腸系への送達が懸念される。蝶の針は麻酔の反復投与のために使用される。
  6. モルモットを起こしやすい位置にひっくり返し、頭を定位ホルダーに固定します。
  7. パルスオキシメータを足に固定します。色素モルモットを使用する場合、色素足は酸素飽和を読み取るのを防ぐことができます。したがって、色素化されていない足の上にパルスオキシメーターを置きます。
  8. 体温を監視するために直腸温度プローブを挿入します。直腸プローブは、体温を38°Cに保つ温暖化ブランケットシステムの一部です。直腸プローブが所定の位置に置かれるまで、暖かい毛布をオンにして、暖かい毛布を過熱させないようにしてください。直腸プローブを配置するのが困難な場合は、モルモットの体と一緒に置くことができます。
  9. モルモットの両眼に潤滑剤を塗布して、角膜擦過を防ぎます。
  10. 90%以上の酸素飽和レベルを維持するために、鼻の近くに位置するゴムチューブを介して必要に応じて補足酸素を投与します。
  11. エンロフロキサシン 0.5 mg/kg を抗生物質予防として皮下に与える。
  12. 0.25 mg/kg ブピバカインを与える 1:100,000 局所麻酔と血管収縮効果の予想切開部位で皮下1:100,000エピネフリン.
  13. メンテナンス麻酔を20分ごとに4サイクル提供し、必要に応じてバイタルサインに基づいてのみ提供します。体温、呼吸数、酸素飽和度、心拍数などにより、麻酔の深さを日常的に監視します。
  14. バイタルサインを15分ごとに監視します(温度、呼吸数、心拍数、酸素飽和度)。

2. 手術準備

  1. モルモットの頭部が定位ホルダーにしっかりと配置されたら、後ろにマスキングテープを置いて、咬合部の上の皮膚に沿って十分な緊張を提供します。テープの端を立体的ホルダーに固定します。
  2. オクシプットと後頸部の上に皮膚をヨウ素溶液と70%エタノールを3回無菌で自由に準備します。
  3. この時点で、無菌の予防措置とオートクレーブされた器具を使用してください。モルモットの上に無菌ドレープを置きます。

3. 外科的処置

  1. 15枚の刃を使用して、後部咬傷に沿って小さな正中線切開を行い、後部首に伸びる。皮膚の下に入ると、虹彩はさみを使って後頭部の骨から右後頸部の筋肉を取り外す。筋肉を切断している間に出血が起こった場合は、滅菌綿球で圧力をかけることによって制御する。
  2. 5-0吸引と無菌灌漑を備えた#3mm、#2mm、および#1mmダイヤモンドバリの組み合わせを使用して、外部後頭紋、ランボイド隆起、後頭腫縫合線、および前頭部の後部マージンによって境界される頭蓋骨外解術を行う。
    1. 後頭部の骨を硬膜から分離しながら、塩水湿した綿のボールを骨の下にそっと置きます。
  3. #0.5mmのダイヤモンドバリでシグモイドのサイヌスを骨格化し、その上に骨を慎重に取り除きます。
  4. シグモイドの正腸が露出したら、綿球を使用してシグモイド正腸内介を静かに引き込み、3-0吸引を使用して切り替えます。
  5. オペルキュラムをペトロウス側頭骨の中に位置するスリットのような構造として識別する。サブアルクフォッサは優れた位置にあり、シグモイド副鼻脊部はそれに仲介されます。その後、内リンパ嚢の余分なオセウス部分は、オペルキュラムに入る明確な嚢として視覚化され、シグモイド・サイヌスの上に付着した硬膜に取り付けられる。オペルキュラムは楕円形で、約3〜4mm×1.5~2mmです。しかし、手術の観点から見ると、オペルキュラムはおよそ1mmのスリットとして現れる。外科ビューから嚢の可視部分は、小さくない場合、オペルキュラの可視部分とほぼ同じ大きさである。
  6. 内リンパ嚢の余分な骨外部分を明確に可視化し、内リンパ嚢の外発性および内腔部分の間の緊張を高めるために、シグモイド正弦内に穏やかな引き込みを適用する。
    1. 細かい角度のピックを使用して、内リンパ嚢の中間部分を穏やかに消します。排泄プロセスは、硬膜とオペルキュラムの間に目に見える接続を残さなく、重要です。その後、オペルキュラムの内側に細かいピックを置き、骨の内側に沿って広く擦り傷を与えます。
    2. 細かいピックを内リンパ管の方向に回し、盲目的に裏地を破壊します。この時点で、オペルキュラム内の血管から何らかの出血が起こる可能性がある。それは綿の小片と制御することができる。
  7. 空のオペルキュラムを小さな綿で乾かします。綿を乾燥させておくために必要に応じて3-0吸引を使用します。
  8. 側頭骨の扁良膜部分に沿って擦り傷を小さいキュレットを使用して骨粉塵を得る。オペルキュラムに骨粉をたっぷり詰めます。綿のボールと吸引を使用して、骨粉で梱包しながらエリアを乾燥させておきます。
  9. 骨ワックスをオペルキュラムに塗布して密封します。余分な骨ワックスが頭蓋骨に外れないようにしてください。
  10. 骨の欠陥をカバーするために骨のワックスを使用してください。
  11. 中断された方法で4-0編組、吸収可能な縫合糸で後頸部筋肉に近似。
  12. 4-0の編組、吸収可能な縫合糸を使用して、下切削閉鎖を行います。

4. 手続後のケア

  1. カスタム定位ホルダーからモルモットを取り出し、温暖化アイソレットに移します。
  2. 2 mg/kg アティパメゾールと 24 mL の授乳リンゲル溶液 (切開部から離れて) を与える。キシラジンの利尿作用により、ラクチンゲル溶液を与える。術後鎮痛のカバレッジのために0.2 mg/kgのメロキシカムを皮下に投与する。
  3. モルモットが麻酔から完全に出現するまで、15分ごとにバイタルサインを得る。
  4. 回復期間中に手術の終わりから約2時間のラクタル化リンガーの溶液の追加の12 mL液状ボーラスを与える。
  5. モルモットが警戒し、アンビュル、ボイド、腸の動きをしたら、モルモットを動物施設に戻します。モルモットが麻酔から完全に出現するには、約2〜4時間が必要です。
  6. モルモットは、最初の3回の術後日に毎日2回監視します。不快感の徴候が観察された場合, 0.2 mg/kg メロキシカムを必要に応じて 24 時間ごとに皮下投与.あるいは、症状がメロキシカムによって十分に管理されていない場合、ブプレノルフィン(0.05mg/kg)を皮下投与してもよい。
  7. モルモットが術前の体重に達するまで、1日2回、1日2回皮下に12mLの液体ボーラスを与える。モルモットが術後3日目より前に術前の体重に達した場合は、流体ボルスを停止します。モルモットが最初の3日後に体重を減らし続ける場合は、通常、粉砕されたモルモット食品ペレットと混合された人間の消費のために宣伝されたサプリメント栄養シェイクを使用してください。
  8. モルモットは、毎週終点まで監視します。

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Representative Results

提示された方法は、内リンパ嚢を抹消し、2人の男性と5人の女性からなる7匹のモルモットの細かいピックで内リンパ管を傷つけるために硬膜外アプローチを使用した。手術の平均期間は、切開から閉鎖まで2時間であった。ドリル時間の合計は5~10分でした。モルモットが麻酔から完全に出現するには、最大4時間が必要でした。サンプルには術中または術後の死亡はなかった。モルモットのいずれにも後半円形の運河や硬膜にけがはなかった。シグモイド・サイヌスの損傷は、1匹のモルモット(データ分析から除外)で起こった。

モルモットは、犠牲の日(術後30日目)に、聴覚神経重なった波形(ANOW)および人工内耳複合作用電位(CAPs)を含む聴覚機能測定を行う第2の処置を受けた。ANOW と CAP の測定を行い、前に説明した方法7,8,9を使用して分析行いました。ANOWは純粋に神経の測定は、心尖語の人工内野の半分77、8、98,の神経興奮から始まる。聴覚機能テストの後、耳はすぐに収穫され、前に説明した方法を使用して組織学的分析のために準備された10.成功した組織学的準備は6つの耳で完了したが、片耳はレーズナーの膜に涙を示した。涙を流した耳は組織学的分析から排除されたが、生理学的分析に留まる。スカラメディアの断面領域をImageJ11を用いて測定した。側頭骨の組織学的解析では、左の内耳痛と比較して、右の内耳内に7匹のモルモットのうち6匹の内リンパ水たまりが見られた(図1)。図1において、手術された右耳(赤)上のスカラメディア断面積は、逆耳、左耳(青)に比べて拡大され、右耳に内リンパ水腫を示す。各ターンにわたるスカラメディアの断面領域も定量化され、モルモットの制御と比較された(図2)。1つの耳からの措置は、レーズナーの膜が引き裂かれる原因となった組織学的調製の問題のために図2に含まれなかった。コントロールモルモットは、恥の手術を受けたか(内リンパ嚢は同定されたが妨げられていない)か、聴覚機能措置を行うために必要な手術以外の手術を受けていなかった。対照と比較して、断面領域は一般に、内リンパ嚢の義務化後30日生存する耳の方が大きかった(図2)。ANOWの閾値(≤1 kHz)は、対照モルモットと比較して内リンパ水たまりを示した7匹のモルモットのうち6頭で増加し、低周波難聴の存在を示した(図3)。聴覚脳幹応答の波1、または人工内科化合物作用電位(CAP)は、閾値が7匹のモルモットのうち6個で8kHzを超える周波数で正常範囲内であった(図3)。

Figure 1
図1 モルモットの中小透小切りのヒストリヒストリヒストリこのモルモットは、硬膜外アプローチを用いて内リンパ嚢を義務付けた30日後に生存した。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 2
図2:人工内膜長の関数としてのスカラ媒体の断面領域。7つの個々の耳のうち6つからの措置は赤です。灰色の破線は、コントロール耳からの測定値の±1標準偏差を表します。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

Figure 3
図3:術後30日目に測定された聴覚機能測定(ANOWおよびCAPs)。ANOWメジャーは≤1 kHzで、CAP対策は>1 kHzで行われました。個々の耳からの測定は赤です。灰色の破線は、コントロールモルモットのしきい値の±1標準偏差を表します。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

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Discussion

提示された硬膜外法は、組織学的に確認された内リンパ水力および低周波難聴を達成する際に86%の成功率を示した。この方法は、術後30日目までに内リンパ水力の組織学的証拠を確実に達成し、硬膜内アプローチ2を用いた以前の研究と一致する。既存の方法に関する方法の意義は、CSFリークが必要とされないことであり、したがって、代償性、内リンパ容積の一時的な膨張をもたらすことが示唆されている潜在的な交論変数を除去する3。全体的に、この方法は、実験的な内リンパ水力を誘導する迅速で安全で信頼性の高い方法を示しています。

提示された方法は、以前の研究と比較していくつかの強みを有する。第一に、このアプローチは硬膜外であり、CSFリークの潜在的な罹患率および交戦効果を最小限に抑えた。第二に、ドリルの代わりに細かいピックを使用して、内リンパ嚢を消射し、内リンパ管を傷つける方法は、後部半規管への潜在的な傷害を回避する。重要なステップは、硬膜とオペルキュラ間の目に見える接続を確保することです。第三に、ドリルの代わりに側頭骨に細かいピックを使用して、この方法は、ペトロウス側頭骨の掘削によって引き起こされる音響外傷の可能性を最小限に抑えた。最後に、この方法は、モルモットの迅速な回復と成功した術後コースを確実にするために、最適化された周術動物プロトコルを提供します。この方法の制限はケタミン/キシラジンの使用であり、イソフルランの送達を可能にする立体的な装置を使用することによって克服され得る。

結果の科学的な意味は、30日の比較的迅速な時点で内リンパ水たを誘導する安全で信頼性の高い方法の開発です。臨床的な意味は、この方法が関連する低周波難聴の起源をさらに探求するために、内リンパ水たまりの信頼性の高いモデルを提供することです。この方法の将来の応用は、内リンパ水力に関連する低周波難聴の起源をさらに研究するために使用される。結論として、提示された方法は、内リンパ嚢を抹消し、モルモットで術後30日で実験的な内リンパ水力を誘導するために細かいピックで内リンパ管を傷付けることを含む修飾後頭部、硬膜外アプローチである。

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Disclosures

著者らは開示するものは何もない。

Acknowledgments

シャノン・M・レフラーのフィギュアと材料表の支援に感謝します。本論文で報告された研究は、国立衛生研究所内の国立難聴およびその他のコミュニケーション障害研究所、トレーニング助成金「臨床医/研究者の育成」、賞番号T32DC000022(C.V.V.)、R01 DC014997(J.T.L)によって支援されました。コンテンツは著者の責任であり、必ずしも国立衛生研究所の公式見解を表すものではありません。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
12 mL syringe Henke-Sass Wolf 5100-X00V0
1 mL and 3 mL syringe BD Precision(Ordered from Fischer Sci) 14-826-87 15859152
27.5 butterfly gauge needle Terumo Surflo Winged Infusion Set, Terumo Corporation, Japan) (Ordered from McKesson) 448407
4-0 suture McKesson 1034507
4 x 4 gauze sponges Dukal (Ordered form McKesson) 374454
60 mL syringe Fisher Sci 22-031-375
Anspach otologic drill Anspach SC2100
atipamezole Zoetis 107204-6
autoclave Fisher sci 15-103-0508
autoclave bags McKesson 524881
bayonet separator Olympus AL 130564
bupivicaine auro Medics Pharma 555150-169-10
clear sterile drape 3M 1020
cotton balls Fisherbrand (ordered from Fisher Sci) 22-456-885
cotton swabs McKesson 508716
diamond burrs #3, #2, #1, and #0.5 mm Anspach QD8-3SD; QD8-2SD; QD8-1SD; QD8-05SD
diaper pad McKesson 945330
disposable 15 blade Swann-Morton 0305
enrofloxacin Hospira 0409-4888-01
epinephrine McKesson 63739-0456
eye ointment Dechra Vet Products 17033-211-38
Freer elevator Grace Medical 215100FX
gelfoam Pfizer (Ordered from McKesson) 82830
hair trimmers Oster Power Pro Cordless (ordered from Amazon) 078400-020-000
iodine scrub Purdue Pharma (ordered from mcKesson) 521243
iris scissors Olympus CL-542114
ketamine Henry Schein Animal Health 55853
lactated ringers B. Braun Medical (ordered from McKesson) 186662
lancet knife by Rosen Grace Medical 151100FX referred to as curette in the text
lubricant Milex (ordered from Cooper Surgical) MX5030
masking tape 3M (ordered from fisher sci 19047259
metal rectangle basin Amazon B07NQDBC6T
needle holder Olympus CR 213015-ENT
needles: 27 gage, 18 gauge BD Precision(Ordered from Fischer Sci) 14-826-48 14-826-5D
neonatal warming isollete Air Borne Life Support Systems 731-1800
operating microscope Carl Zeiss OPMI pico
oxygen tank AirGas OX USP200
pulse ox CapnoTrue (Ordered from Medacx) M-3090112001
rectal probe with heating blanket Harvard Apparatus probe: PY2 50-7217 Heating Blanket: PY2 50-7214
red body holder Lichtenhan Lab N/A In-house product
right angle Olympus BV-230337
rosen needle Olympus AM-130566 customized, it is the instrument I use to tear the sac
rubber tubing for O2 administration Fisher Sci 14-171-104
saran wrap Fisher Sci NC9617977
stereotactic head holder WUSTL Instrument Machine Shop N/A In-house product
sterile drapes Cardinal Health 7553
suction tube by Baron Grace Medical 034903FX 034905FX #3 and #5 Suction
tissue forceps adson brown Grace Medical 325112FX
Weitlander retractor Olympus Grace Medical BL200011 100313FX
xylazine Akorn 59399-110-20

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References

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神経科学、問題160、内リンパ性ヒドロプス、内リンパ性嚢義務、内リンパ嚢アブレーション、聴覚神経重症波形、メニエール病の動物モデル、排外アプローチ
モルモットの内リンパ性水力を誘導する改訂された外科的アプローチ
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Valenzuela, C. V., Lee, C., Buchman, More

Valenzuela, C. V., Lee, C., Buchman, C. A., Lichtenhan, J. T. A Revised Surgical Approach to Induce Endolymphatic Hydrops in the Guinea Pig. J. Vis. Exp. (160), e60597, doi:10.3791/60597 (2020).

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