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Biology

一种慢性脑功能成像开颅手术过程

doi: 10.3791/680 Published: February 15, 2008

Summary

此视频和协议演示如何植入一个玻璃覆盖在啮齿类动物中颅窗口。这些准备工作可以用于慢性体内超过个月的时间尺度大脑皮层的双光子成像。它也可以用于其他类型的影像,包括光学内在信号成像技术。

Abstract

在研究脑功能成像技术正变得越来越重要。其中,双光子激光扫描显微镜已成为一个非常有用的方法,因为它允许现场完整的大脑研究。有了相应的准备,这种技术可以观察相同的皮层区域的长期,从几分钟到几个月。在这段视频中,我们展示一个使用双光子显微镜的大脑成像在体内慢性准备。这种技术最初是首创的卡雷尔斯沃博达博士,谁是现在,霍华德休斯医学研究所在Janelia农场调查。像这里所显示的筹备工作,可以成像新皮层的结构(例如,树突和轴突动态),用于记录神经元的活动,使用钙敏感染料,图像皮层的血流动力学,或内在的光学成像研究。大脑皮层深处的成像是可能的最佳颅窗口手术。经营下,最可能的无菌条件下,以避免感染,使用格外小心,手术过程中不损伤硬脑膜,将导致成功和长期颅窗户玻璃覆盖。

Protocol

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  1. 与异氟醚麻醉小鼠(归纳为4%,手术1.5-2%),使用IACUC核准程序。重要的是,尾巴和/或脚趾捏的使用,以确保动物是完全镇静。
  2. 使用灭鼠微调,从颈后的头发剃的眼睛。
  3. 鼠标放置在一个立体框架,通过手术水重新循环毯。牢固头部与耳酒吧。
  4. 应用眼膏,以防止动物的眼睛干燥。
  5. 管理,皮下注射,地塞米松(0.2毫克/公斤)和卡洛芬(5毫克/公斤),以防止大脑和/或炎症反应的肿胀,分别。
  6. 在手术开始之前,与三个交替刷卡时70%的酒精和优碘擦拭皮肤消毒的经营面积。
  7. 所有手术器械已经预先使用一个玻璃珠的灭菌消毒。使用已消毒用乙醇的​​剪刀,取下的头骨顶部的皮肤,开始削减在延髓的方向,几乎达到眼睑,然后两个斜削减,所有沿头底部的水平削减在中线,衔接。
  8. 利多卡因+肾上腺素溶液下降是应用在这一点上骨膜,以避免过度出血或疼痛。用手术刀,收回骨膜,颅骨的边缘。此外,轻轻收回颈后的肌肉。
  9. 用手术刀轻轻刮整个头骨的暴露面积,创造一个干燥的表面。这是非常重要的,因为这将使胶水更好地坚持,以后应用。
  10. 一旦成像的网站已被选定,一个是准备建立颅窗口。首先,轻轻地“画”与气动牙钻的直径约4毫米的圆。
  11. 颅骨表面上轻微的钻探后,再次申请利多卡因+肾上腺素溶液。停止一个非常薄的骨层时,左钻。开颅觉得如何让中心轻轻推,通常可以知道,达到这个阶段。
  12. 下一个一滴生理盐水和骨小梁的优势 - 海绵骨结构 - 解除远离颅骨非常薄的尖镊子开颅。生理盐水是重要的,因为这将有助于抬起的颅骨和防止硬脑膜出血。
  13. 先前已在生理盐水硬脑膜停止任何头骨被删除时,有时会出现小出血中浸泡的应用明胶海绵。
  14. 干燥后的硬脑膜表面,并确保没有出血,轻轻打下硬脑膜上无菌的5毫米玻璃盖玻片。 ( :其他团体也将下降低熔点琼脂糖(1.2%),硬脑膜和琼脂上放盖玻片)。
  15. 应用cyanocrylate基于胶头骨相反半球下降。一针的帮助下,轻轻地适用于所有在窗口胶水而小心不要放在玻璃下。现在可以适用于整个头骨的表面薄薄的一层胶。
  16. 一旦已经干涸的胶水,牙科丙烯酸混合,并将其应用于整个头骨表面,也包括一个小盖玻片边缘,以确保它。
  17. 确保盖玻片后,各地的牙科丙烯酸窗口中的一个小的好。此外,嵌入在牙科丙烯酸钛棒。这间酒吧,稍后将用于连接鼠标牢固成像显微镜阶段。这一点很重要,以确保酒吧是水平,因此,它是与颅窗口平行。扎下配售一张纸,可以让酒吧保持水平,而丙烯酸变硬。
  18. 牙科丙烯酸允许10分钟固化(硬化),时间是固定的钛棒到位。放置在一个温暖的笼子里的动物,直到它恢复。
  19. 从麻醉中恢复后,动物可以在同一天进行成像。

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Discussion

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正如我们在视频和补充数字,颅窗口准备,结合双光子显微镜的使用,是一个非常强大的工具,研究新皮层的结构和功能,在体内。技术要求严格的训练,成为熟悉有关解剖和精细的手术程序,这个准备工作所需要的技能。只有原始的手术,可用于慢性成像。如果过度或刺破硬脑膜是操纵,准备不应该被用于成像。

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Materials

Name Type Company Catalog Number Comments
Carprofen (Rimadyl) Drug Pfizer Pharma GmbH
Isoflurane (Aerrane) Surgery Baxter Internationl Inc.
Dexamethasone Drug Baxter Internationl Inc.
Ortho-Jet Powder Reagent LANG To be mixed with the acrylic
Jet-Acrylic Liquid Reagent LANG To be mixed with Ortho-Jet Powder
Round Glass Cover Slip Tool Electron Microscopy Sciences 72195-05 5 mm diameter
Gelfoam Surgery Pharmacia Corporation (Pfizer)
Titanium bars are custom-made

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References

  1. Svoboda, K., Denk, W., Kleinfeld, D., Tank, D. W. In vivo dendritic calcium dynamics in neocortical pyramidal neurons. Nature. 85, 161-165 (1997).
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  4. Portera-Cailliau, C., Weimer, R. M., DePaola, V., Caroni, P., Svoboda, K. Diverse modes of axon elaboration in the developing neocortex. PLoS Biol. 3, (2005).
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Mostany, R., Portera-Cailliau, C. A Craniotomy Surgery Procedure for Chronic Brain Imaging. J. Vis. Exp. (12), e680, doi:10.3791/680 (2008).More

Mostany, R., Portera-Cailliau, C. A Craniotomy Surgery Procedure for Chronic Brain Imaging. J. Vis. Exp. (12), e680, doi:10.3791/680 (2008).

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