Login processing...

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

Biology

En kraniotomi kirurgi förfarande för kronisk Brain Imaging

doi: 10.3791/680 Published: February 15, 2008

Summary

Denna video och protokoll visa hur man kan implantera en glastäckta kranial fönster hos gnagare. Dessa preparat kan användas för kronisk in vivo två-photon avbildning av hjärnbarken under tidsskalor på månader. Den kan också användas för andra typer av bildbehandling, inklusive optiska inneboende signalen avbildning.

Abstract

Avbildningstekniker blir allt viktigare i studien hjärnans funktion. Bland dem har två-photon laserskanning mikroskopi vuxit fram som en mycket användbar metod, eftersom det gör att studiet av den levande intakta hjärnan. Med lämpliga förberedelser, ger denna teknik observation av samma kortikala område kroniskt, från minuter till månader. I denna video visar vi en förberedelse för kronisk in vivo avbildning av hjärnan med hjälp av två-photon mikroskopi. Denna teknik var ursprungligen uppfunnen av Dr Karel Svoboda, som nu är en Howard Hughes Medical Institute Investigator på Janelia Farm. Förberedelser som det som visas här kan användas för avbildning av hjärnbarkens struktur (t.ex. dendritiska och axonal dynamik), för att spela in neuronala aktivitet med hjälp av kalcium-känsliga färgämnen, för att bilden kortikala dynamik blodflöde, eller för inneboende optisk avbildning studier. Djupt avbildning av hjärnbarken som är möjligt med optimal kraniell fönster operationer. Rörelseresultatet under de mest sterila förhållanden möjligt för att undvika infektioner, tillsammans med med stor försiktighet för att inte skada dura mater under operationen, kommer att resultera i en framgångsrik och långvarig glastäckta kraniell fönster.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here
  1. Bedöva möss med isofluran (4% för induktion, 1,5-2% för kirurgi) med hjälp av IACUC godkända förfaranden. Det är viktigt att svans och / eller nyper tå används för att säkerställa att djuret är helt sövd.
  2. Med hjälp av en gnagare trimmer, raka håret från nacken upp till ögonen.
  3. Placera musen i en stereotaxic ram, under en operation vatten recirkulerande filt. Ordentligt fast huvudet med örat barer.
  4. Applicera ögonsalva, för att förhindra djurets öga torkar ut.
  5. Administrera, subkutant, dexametason (0,2 mg / kg) och karprofen (5 mg / kg) för att förhindra svullnad i hjärnan och / eller en inflammatorisk reaktion, respektive.
  6. Innan operationen, sterilisera verksamhetsområdet genom att torka av huden med tre växlande swipes av 70% alkohol och Betadine.
  7. Alla kirurgiska instrument har redan steriliseras med en glaspärla autoklav. Använda sax som har steriliserats med etanol, ta bort hud över toppen av skallen, börjar med ett horisontellt snitt längs basen på huvudet, följt av två nedskärningar i rostralt riktning, nästan når ögonlocken, sedan två snedställda snitt att konvergera vid mittlinjen.
  8. En droppe av lidokain + adrenalin lösning tillämpas vid denna punkt på periostet att undvika alltför stora blödningar eller smärta. Med en skalpell, dra periostet till kanterna av skallen. Även lätt tillbaka muskulaturen i nacken.
  9. Försiktigt skrapa hela exponerade området av skallen med skalpell för att skapa en torr yta. Detta är mycket viktigt, eftersom det gör att limmet ska fästa bättre när den tillämpas senare.
  10. När en avbildning webbplats har valt, är ett redo att skapa kraniella fönster. Först försiktigt "rita" en cirkel på ca 4 mm i diameter med den pneumatiska Tandläkarborrmaskiner.
  11. Efter en viss borrning, tillämpa lidokain + adrenalin lösningen igen på skallen ytan. Stoppa borrning då ett mycket tunt lager av ben finns kvar. Genom att trycka försiktigt på mitten av kraniotomi att känna hur det ger så sätt kan man veta oftast att detta stadium har uppnåtts.
  12. Enligt en droppe koksaltlösning och dra nytta av benet trabekelantal - den svampiga struktur ben - Lyft bort kraniotomi från skallen med mycket tunn spets pincett. Den saltlösning är viktigt, eftersom det kommer att hjälpa till att lyfta upp skallen och förhindra blödningar av duran.
  13. Applicera Gelfoam som tidigare har indränkt i saltlösning till dura mater att stoppa små blödningar som ibland uppstår när skallen är borttagen.
  14. Efter torkning av dura mater ytan och se till att det inte finns någon blödning, försiktigt lägga en steril 5 mm glida täckglas ovanpå dura mater. (OBS: andra grupper också placera en droppe låg smältpunkt Agar (1,2%) över duran och lägga täckglas ovanpå agar).
  15. Applicera en droppe cyanoakrylatbaserat lim till motsatta halvklotet på skallen. Med hjälp av en nål försiktigt limmet runt fönstret samtidigt vara noga med att inte lägga den under glaset. Lim kan nu användas i ett tunt lager över hela ytan av skallen.
  16. När limmet har torkat, blanda tandvård akryl och tillämpa det i hela skallen ytan, som också täcker en liten kanten av locket glida, för att säkra den.
  17. Efter att ha säkrat locket glida, göra en liten väl runt fönstret med dentala akryl. Också bädda in en titan bar i dentala akryl. Denna bar kommer senare att användas för att fästa musen ordentligt på scenen i mikroskop för avbildning. Det är viktigt att se till att baren är nivå, så att den är parallell med den kraniella fönster. Placera ett papper under listen kan låta ribban ligga kvar nivå medan akryl härdar.
  18. Det dentala akryl är tillåtet att bota (härda) i 10 minuter, då det titan bar är fast på plats. Placera djuret i en varm bur tills den har återhämtat sig.
  19. Efter återhämtning från anestesi, kan djuret avbildas på samma dag.

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

Som vi har visat i videon och i det kompletterande siffror, kraniell fönster preparatet, i kombination med användning av två-photon mikroskopi, är ett mycket kraftfullt verktyg för att studera in vivo struktur och funktion i neocortex. Tekniken kräver rigorösa utbildning för att bekanta sig med aktuella anatomin och den fina kirurgiska ingrepp och färdigheter som denna förberedelse kräver. Endast orörda operationer kan användas för kronisk avbildning. Om dura är manipulerad överdrivet eller punkteras, bör preparatet inte användas för avbildning.

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).
En kraniotomi kirurgi förfarande för kronisk 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