Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

Ein Kraniotomie Chirurgie Verfahren für chronische Brain Imaging

doi: 10.3791/680 Published: February 15, 2008

Summary

Dieses Video-und Protokoll zu demonstrieren, wie man ein Glas überdachten kranialen Fenster in Nagetieren zu implantieren. Diese Zubereitungen können bei chronischen in vivo Zwei-Photonen-Imaging des Neokortex über Zeitskalen von Monaten verwendet werden. Es kann auch für andere Arten der Bildgebung, darunter optische Eigensicherheit Signal Bildgebung verwendet werden.

Abstract

Bildgebende Verfahren gewinnen zunehmend an Bedeutung in der Studie Gehirnfunktion. Unter ihnen hat Zwei-Photonen-Laser-Scanning-Mikroskopie als eine äußerst nützliche Methode, weil damit das Studium der lebenden intakten Gehirn ermöglicht. Bei entsprechender Vorbereitung, ermöglicht diese Technik die Beobachtung der gleichen kortikalen Bereich chronisch, von Minuten bis zu Monaten. In diesem Video zeigen wir eine Vorbereitung für chronische in-vivo-Bildgebung des Gehirns mittels Zwei-Photonen-Mikroskopie. Diese Technik wurde ursprünglich Pionierarbeit von Dr. Karel Svoboda, der jetzt ein Howard Hughes Medical Institute Investigator an Janelia Farm. Die Vorbereitungen wie das hier gezeigte können für die Bildgebung des Neokortex Struktur (z. B. dendritischen und axonalen Dynamik), verwendet werden, um neuronale Aktivität Datensatz mit Calcium-sensitiven Farbstoffen, zu Bild kortikalen Durchblutung Dynamik, oder intrinsische optische Bildgebung. Deep Imaging des Neocortex ist mit optimalen kranialen Fenster Operationen möglich. Unter dem meisten sterilen Bedingungen möglich, Infektionen zu vermeiden, zusammen mit mit äußerster Vorsicht, nicht zu beschädigen die Dura mater während der Operation wird in erfolgreiche und dauerhafte Glas überdachten kranialen Fenster führen.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here
  1. Anesthetize Mäuse mit Isofluran (4% für die Induktion, 1.5-2% für Chirurgie) mit IACUC genehmigten Verfahren. Es ist wichtig, dass Schwanz und / oder Zehen drückt verwendet werden, um sicherzustellen, das Tier vollständig betäubt.
  2. Mit einem Nagetier Trimmer, rasieren die Haare aus dem Nacken bis zu den Augen.
  3. Platzieren Sie die Maus in einem stereotaktischen Rahmen, über eine Operation Wasser re-zirkulierende Decke. Für eine sichere Befestigung des Kopfes mit Ohr Bars.
  4. Bewerben Augensalbe, um das Tier das Auge vor dem Austrocknen zu verhindern.
  5. Verwalten, subkutan, Dexamethason (0,2 mg / Kg) und Carprofen (5 mg / kg) zu verhindern, Schwellung des Gehirns und / oder eine entzündliche Reaktion, bzw..
  6. Vor Beginn der Operation zu sterilisieren operativen Bereich durch Abwischen der Haut mit drei wechselnden Seitenhiebe von 70% Alkohol und betadine.
  7. Alle chirurgischen Instrumente wurden bereits sterilisiert mit einer Glasperle Sterilisator. Mit einer Schere, die mit Ethanol sterilisiert wurden, entfernen Sie die Haut über der Oberseite des Schädels, beginnend mit einem horizontalen Schnitt entlang der Unterseite des Kopfes, durch zwei Schnitte in der rostralen Richtung und erreichte fast die Augenlider, dann zwei schräge Schnitte folgten dass an der Mittellinie zusammen.
  8. Ein Tropfen Lidocain + Adrenalin-Lösung ist an dieser Stelle auf die Knochenhaut angewendet starke Blutungen oder Schmerzen zu vermeiden. Mit einem Skalpell, Einfahren der Knochenhaut an den Rändern des Schädels. Auch leicht zurücknehmen die Muskulatur der Rückseite des Halses.
  9. Vorsichtig kratzen die gesamte freiliegende Fläche des Schädels mit dem Skalpell auf eine trockene Oberfläche zu schaffen. Dies ist sehr wichtig, da es ermöglichen wird der Kleber besser haften, wenn später angewendet.
  10. Sobald ein bildgebendes Ort gewählt worden ist, ist man bereit, die kraniale Fenster zu erstellen. Zuerst sanft "draw" einen Kreis von etwa 4 mm im Durchmesser mit der pneumatischen Dentalbohrers.
  11. Nach einem leichten Bohren, gelten Lidocain + Adrenalin-Lösung wieder auf der Kopfoberfläche. Stoppen Sie die Bohrungen, wenn eine sehr dünne Schicht von Knochen übrig bleibt. Indem Sie sanft auf die Mitte der Kraniotomie zu spüren, wie er nachgibt, kann man in der Regel wissen, dass dieses Stadium erreicht ist.
  12. Unter einem Tropfen Kochsalzlösung und unter Ausnutzung der Knochenbälkchen - die schwammartige Struktur des Knochens - Abheben der Kraniotomie aus dem Schädel mit sehr dünnen Spitze Pinzette. Die Saline ist wichtig, da es hilft, heben Sie den Schädel und Vorbeugung von Blutungen der Dura.
  13. Bewerben Gelfoam, die zuvor in Kochsalzlösung an die Dura mater, um kleine Blutungen, die gelegentlich auftritt, wenn der Schädel entfernt Stop eingelegt.
  14. Nach dem Trocknen der Dura mater Oberfläche und gewährleisten, dass es keine Blutung, legen Sie ihn vorsichtig ein steriles 5 mm Deckglas auf der Dura mater. (Hinweis: andere Gruppen auch einen Tropfen mit niedrigem Schmelzpunkt Agarose (1,2%) über die Laufzeit und legte das Deckglas auf dem Agar).
  15. Einen Tropfen Cyanacrylat-Klebstoff auf der gegenüberliegenden Hemisphäre auf dem Schädel. Mit Hilfe einer Nadel, sanft die Kleber auf der ganzen Fenster, während man aufpassen, nicht unter das Glas gelegt. Kleben Sie können nun in eine dünne Schicht über die gesamte Oberfläche des Schädels angewandt werden.
  16. Sobald der Leim getrocknet ist, mischen zahnärztliche Acryl und wenden sie in der Kopfoberfläche, in denen auch ein kleiner Rand des Deckglases, um es zu sichern.
  17. Nach Sicherung der Deckglas, machen Sie eine kleine, gut um das Fenster mit zahnärztlichen Acryl. Auch einbetten Titan bar in der zahnärztlichen Acryl. Diese Bar wird später verwendet, um die Maus sicher zu befestigen auf die Bühne des Mikroskops für die Bildgebung werden. Es ist wichtig, um sicherzustellen, dass die Bar-Ebene ist, so dass es parallel mit dem Schädel-Fenster ist. Platzierung ein Stück Papier unter die Stange kann damit die Messlatte für Niveau bleiben, während die Acryl härtet.
  18. Die zahnärztliche Acryl erlaubt ist, zu heilen (verhärten) für 10 Minuten, in welcher Zeit die Titan-bar ist fixiert. Legen Sie das Tier in einen warmen Käfig, bis es sich erholt.
  19. Nach Erwachen aus der Narkose, kann das Tier noch am selben Tag abgebildet werden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Wie wir in der Video-und in den ergänzenden Angaben, die kraniale Fenster Vorbereitung, mit dem Einsatz von Zwei-Photonen-Mikroskopie in Kombination gezeigt haben, ist ein sehr mächtiges Werkzeug, um in vivo die Struktur und Funktion des Neokortex zu studieren. Die Technik erfordert hartes Training, um sich mit der Anatomie und der feine chirurgische Eingriffe und Fähigkeiten, die diese Vorbereitung erfordert. Nur makellose Operationen können für chronische Bildgebung verwendet werden. Wenn die Dura stark oder durchbohrt manipuliert wird, sollte das Präparat nicht zur Bildgebung verwendet werden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).
  2. Lendvai, B., Stern, E. A., Chen, B., Svoboda, K. Experience-dependent plasticity of dendritic spines in the developing rat barrel cortex in vivo. Nature. 404, 876-881 (2000).
  3. Trachtenberg, J. T., Chen, B., Knott, G. W., Feng, G., Sanes, J. R., Welker, E., Svoboda, K. Long-term in vivo imaging of experience-dependent synaptic plasticity in adult cortex. Nature. 420, 788-794 (2002).
  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).
  5. Holtmaat, A., Wilbrecht, L., Knott, G. W., Welker, E., Svoboda, K. Experience-dependent and cell-type-specific spine growth in the neocortex. Nature. 441, 979-983 (2006).
Ein Kraniotomie Chirurgie Verfahren für chronische Brain Imaging
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter