Araştırma makalesi

Farelerde ve sıçanlarda çekirdek sıcaklığını korumak için pille çalışan homeotermik ısıtma pedi

DOI:

10.3791/69074

⸱

10 Ekim 2025

 ,  , 
1Department of Physiology & Biophysics, Miller School of Medicine, University of Miami, 2Department of Otolaryngology, Miller School of Medicine, University of Miami

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu rapor, anestezi uygulanmış küçük memeliler için kullanılmak üzere düşük maliyetli, montajı kolay, taşınabilir bir ısıtma yastığının yapımını ve kullanımını açıklamaktadır.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Anestezi, çekirdek vücut ısısını düşürür ve bu, bir deney hayvanının fizyolojik durumunu ciddi şekilde tehlikeye atar. Daha da önemlisi, hipotermi nöral fonksiyonun birçok yönünü değiştirir. Anestezi uygulanmış hayvanlarda sinir sistemi aktivitesi kaydedilirken, hayvanın çekirdek sıcaklığı stabilize edilmelidir. Küçük hayvanlar için ticari ısıtma yastıkları kolayca bulunabilse de, genellikle pahalıdırlar, biraz hacimlidirler ve güç kabloları ve 120/240V kaynak gerektirirler. Sonuç olarak, anestezi uygulanmış bir hayvanın bir yerden (örneğin cerrahi oda) diğerine (örneğin görüntüleme donanımı) taşınması, güç kablolarının taşınmasını içerir. Üstelik ticari cihazlar her zaman özel stereotaksik çerçeveler, mikroskop aşamaları veya tutma kutuları ile uyumlu değildir. Bu rapor, fareler ve sıçanlar için düşük maliyetli, pille çalışan, sıcaklık kontrollü bir ısıtma pedini açıklar ve geçerliliğini ve kullanışlılığını belgeler. Cihaz, bir hayvanın çekirdek sıcaklığını sürekli olarak izler ve normotermiyi korumak için ısıtma yastığını otomatik olarak ayarlar. 30 dakikadan kısa sürede inşa edilebilir, bileşenler kolayca temin edilebilir ve maliyeti 100 dolardan azdır. Cihazın taşınabilir olması, cerrahi hazırlıklar gibi işlemleri tek bir yerde yürüten ve anestezi uygulanan hayvanı deneysel kayıtlar için başka bir yere taşıyan araştırmacılar için kolaylık sağlıyor. Cihaz, ortam oda sıcaklığı ±ile çekirdek vücut sıcaklığı arasındaki >15°'lik farka rağmen, anestezi uygulanmış bir fare normotermiğini 6 saatten fazla bir süre boyunca ek sıcaklık (örn. ısı lambası) olmadan 0,7° tutabilir. Bu rapor, farelerde uzun bir süre boyunca nöronal aktivitenin in vivo görüntülenmesi için ısıtma yastığının nasıl kullanılabileceğini göstermektedir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Farelerin ve sıçanların beyinlerinde in vivo nöral aktiviteyi araştırmak için günümüz yöntemleri, karmaşık fonksiyonel görüntüleme teknikleri ve/veya çoklu elektrot dizileri 1,2,3,4 kullanır. Bu tür birçok çalışmada, deney hayvanı derin bir şekilde sakinleştirilir veya cerrahi bir anestezi düzlemindedir. Yine de, anestezinin hayvanlarda termoregülasyon sistemini etkisiz hale getirdiği iyi bilinmektedir; anestezi uygulanmış bir hayvanın çekirdek sıcaklığı hızla düşer. Örneğin, sıçanlarda ve farelerde, yaygın olarak kullanılan bir anestezik olan Ketamin'in intraperitoneal enjeksiyonu hızla hipotermiye yol açar 5,6,7. Gerçekten de hipotermi, hem insanlarda hem de kemirgenlerde genel anesteziyi zorlaştırır 8,9,10,11. Sonuç olarak, anestezi uygulanmış hayvanlar 12,13,14,15,16,17,18 üzerinde çok çeşitli deneyler için bir hayvanın çekirdek vücut sıcaklığını korumak için bir cihaz gereklidir.

Hipotermi, sinirbilimde özel bir sorundur. Düşük sıcaklık, beyni ve nöronal işlevi çeşitli şekillerde etkiler. Anestezi sırasında hafif hipotermi, hiperosmolar solüsyonlarla perfüzyon gibi deneysel hakaretlere karşı kan-beyin bariyerini güçlendirir19; daha şiddetli hipotermi kan-beyin bariyerini bozar20. Hipotermi, merkezi21 ve periferik22 sinirlerdeki sinir iletim hızını azaltır ve sinaptik iletimin23,24 birçok yönünü değiştirir (bkz. soğukkanlı hayvanlarda25). Açıkçası, bir deney hayvanının çekirdek vücut sıcaklığının korunması, nöronal aktiviteyi incelerken kritik öneme sahiptir ve özellikle anestezi uygulanmış hayvanlar için bir tür ısıtma cihazının önemini vurgular.

Küçük hayvanlar için piyasada bulunan birkaç ısıtma pedi vardır ve bunların çoğu, hayvanı sabit bir çekirdek sıcaklığında 26,27,28,29,30,31,32 tutmak için sıcaklık probu geri bildirimli kontrolörler içerir. Bu ticari cihazlar güvenilir ve istikrarlıdır, ancak genellikle hantal ve maliyetlidir. Kemirgenler için diğer, daha özel homeotermik ısıtma üniteleri tanımlanmıştır, ancak genel kullanım için sınırlı uygulanabilirliğe sahiptir 33,34,35,36,37. Ayrıca, yaygın olarak bulunan homeotermik ısıtma cihazları, 120 V veya 240 V prize takılması gereken güç kaynaklarına sahiptir. Bu faktörler sınırlayıcı olabilir. 120/240 V güç gereksinimi, bir hayvanın gerçek kaydın gerçekleştiği yerden farklı bir yerde deney için cerrahi olarak hazırlanması durumunda özellikle can sıkıcı olabilir. Preparatın kısa bir mesafeye bile taşınması, bir kontrol cihazının/güç kaynağının ve güç kablosunun taşınmasını gerektirir. Ayrıca, pedleri ısıtmak için güç kaynakları/kontrolörleri elektrofizyolojik kayıtlarda gürültüye neden olabilir.

Farelerde duyusal nöron aktivitesinin in vivo fonksiyonel görüntülemesini kullanan çalışmalarda, son derece ucuz, yapımı kolay ve son derece taşınabilir bir homeotermik ısıtma pedi tasarlanarak bu ağırlaşmaların üstesinden gelinmiştir. Bu ısıtma yastığı, dronlara güç sağlamak için kullanılanlar gibi küçük bir lityum polimer (LiPo) pil ile çalışır. Bu cihazı inşa etmek için minimum beceri gerekir. Tüm parçalar, çevrimiçi siparişle kolayca temin edilebilen kullanıma hazır ürünlerdir. Gerekli olan tek alet küçük bir tornavida, bir havya ve bir tel kesici/sıyırıcıdır. Toplam maliyet 100 doların oldukça altındadır ve tüm inşaat 30 dakikadan az sürer. Bileşenlerinin küçük boyutu ve esnek düzeni, homeotermik ısıtma pedini özel bir stereotaksik çerçeveye, kayıt platformlarına, gözlem kafeslerine veya bu raporda olduğu gibi dik bir konfokal mikroskop aşamasına kolayca uyarlanabilir hale getirir.

Bu homeotermik ısıtma pedi, cerrahi olarak maruz kalan kraniyal duyusal gangliyonlarda nöronal aktivitenin in vivo kalsiyum görüntülemesi için yaygın olarak kullanılmış olmasına rağmen38,39, sedasyonlu veya anestezi uygulanmış küçük kemirgenlerin kullanıldığı herhangi bir çalışma bu cihazdan faydalanacaktır. Deneyimler, tam şarjlı LiPo pillerle çalıştırıldığında, ısıtma yastığının anestezi uygulanmış bir farenin çekirdek vücut sıcaklığını 6 saatten fazla sabit tuttuğunu göstermiştir.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Isıtma yastığının yapımı için gereken tüm öğeler ticari olarak temin edilebilir. Farelerin kullanımı ve bu protokolü doğrulamak için açıklanan tüm hayvan prosedürleri, Miami Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC), IPROTO202200000139 tarafından onaylandı. Bu cihazı test etmek ve doğrulamak için kullanılan hayvanlar, her iki cinsiyetten 18-30 g olan C57BL / 6 farelerdi. Özellikle kalsiyum görüntüleme için fareler, duyusal nöronlarda GCaMP6'ları eksprese eden transgenik farelerdi. Kullanılan reaktifler ve ekipman Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. Montaj Araçları

Gerekli aletler küçük, oluklu bir tornavida (örneğin 2 mm başlı), bir havya ve bir tel kesici/sıyırıcıdan oluşuyordu.

2. Isıtma yastığının montajı

İnşaat için gerekli malzemeler yerleştirildi (Şekil 1). Bunlar arasında (A) 12V 15W 50 mm x 100 mm silikon ısıtma yastığı (50 mm x 100 mm fareler için uygun bir boyuttu, daha büyük silikon kauçuk ısıtma yastıkları ise fareler için daha uygundur); (B) boncuk termistörü; (C) JST-XH 2 pinli denge fişi kurşun soket erkek konnektör; (D) JST fiş konnektörü 2 AWG uçlu 20 pinli erkek; (E) 7.4V 1200 mAh LiPo Pil; (F) sıcaklık kontrol devresi; ve (G) kısa uzunlukta 20 AWG bağlantı teli.

figure-protocol-1
Şekil 1: Homeotermik ısıtma yastığı yapımı için parçaların yerleşimi. Bunlar arasında (A) 12V 15W 50 mm x 100 mm silikon ısıtma yastığı (50 mm x 100 mm fareler için uygun bir boyuttu, daha büyük silikon kauçuk ısıtma yastıkları ise fareler için daha uygundur); (B) boncuk termistörü; (C) JST-XH 2 pinli denge fişi kurşun soket erkek konnektör; (D) JST fiş konnektörü 2 AWG uçlu 20 pinli erkek; (E) 7.4V 1200 mAh LiPo Pil; (F) sıcaklık kontrol devresi; ve (G) kısa uzunlukta 20 AWG bağlantı teli. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Silikon ısıtma yastığından gelen iki kablo, sıcaklık kontrol devresinin #2 ve #4 terminallerine yerleştirildi ve terminal vidaları Şekil 2'de gösterildiği gibi sıkıldı. Kablolar, kontrol panosu terminaline takılmadan önce kalaylandı.

figure-protocol-2
Şekil 2: Silikon ısıtma yastığı sıcaklık kontrol devresine bağlıdır. Sıcaklık kontrol devresi ile birlikte gelen termistör probu burada gösterilmektedir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2 pimli erkek JST fişinden gelen kablolar daha sonra Şekil 3'te gösterildiği gibi sıcaklık kontrol devresine bağlandı. Kırmızı (pozitif) uç terminal #1'e ve siyah (negatif) kablo terminal #2'ye bağlandı. #20 ve #1 terminalleri arasına kısa bir 3 Ga bağlantı kablosu jumper'ı eklendi (Şekil 3). Isıtma yastığı uçlarından kısa bir bağlantı teli parçası kurtarıldı. Yukarıdaki gibi, kablolar kontrol panosu terminaline kenetlenmeden önce kalaylandı.

figure-protocol-3
Şekil 3: JST fişinden gelen kablolar, sıcaklık kontrol devresinin 1 ve 2 numaralı terminallerine bağlanır. Kırmızı uç (pozitif) terminal 1'e ve siyah kablo (negatif) terminal 2'ye bağlanmalıdır. Terminal 1 ve 3 kısa bir bağlantı kablosuyla bağlanır. Anlaşılır olması için silikon ısıtma yastığı bağlantıları (Şekil 2) gösterilmemiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

3. Termistör ve prob kurulumu

JST-XH fişinden gelen uçlar boncuk termistörüne lehimlendi.  Daha da önemlisi, termistör uçları ve lehim bağlantıları, termistörün kısa devre yapmasını önlemek için büzülme borusu ile dikkatlice yalıtılmıştır. Sıcaklık kontrol cihazıyla birlikte gönderilen termistör probunun fişi çekildi, çıkarıldı ve Şekil 4'te gösterildiği gibi boncuk termistör probu ile değiştirildi. Boncuk termistörü, farenin veya sıçanın çekirdek sıcaklığını izlemek için rektal bir termal prob görevi gördü.

figure-protocol-4
Şekil 4: Rektal termal probun hazırlanması. (A) JST-HX fişi, boncuk termistörüne lehimlenmiştir. (B) Sıcaklık kontrol cihazıyla birlikte gelen termistör probu çıkarılır. (C) Boncuk termistör kablosu kontrolöre takılıdır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

4. Son entegrasyon ve montaj

İnşaat tamamlandı ( Şekil 5). Cihaz kullanıma hazırdı ve deney için uygun bir platforma monte edilebiliyordu. LiPo pil, denetleyiciye güç sağlamak için JST fişine takıldı. Tamamen çalışır durumdaki birimin bir örneği Şekil 5'te gösterilmektedir. Bazı durumlarda, sıcaklık kontrol devresi dört köşesine takılan uzun ara parçalara (örneğin, 1" #6 naylon vidalar) monte edilmiştir. Bu şekilde, 7.4 V LiPo pil, sıcaklık kontrol devresinin altına düzgün ve rahat bir şekilde oturur.

figure-protocol-5
Şekil 5: Ortam sıcaklığı 22 °C olan bir odada çalışan, tamamen tamamlanmış bir homeotermik ısıtma yastığı cihazı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

5. Cihazın çalıştırılması ve kullanımı

Homeotermik ısıtma yastığını çalıştırmak için, boncuk termistörüne az miktarda vazelin yerleştirildi ve bu daha sonra anestezi uygulanmış veya sakinleştirilmiş bir farenin rektumuna nazikçe yerleştirildi. Bu rapor için, 18-30 g farelere Ketamin/Ksilazin (80 mg/kg Ketamin ve 10 mg/kg Ksilazin) ile anestezi uygulandı ve ardından cerrahi anestezi düzlemini korumak için Ketamin takviye dozları uygulandı. Termistörün uçları, sondanın yerinden çıkmasını önlemek için hayvanın kuyruğuna bantlandı. Hayvan, silikon ısıtma yastığının üzerine yüzüstü yerleştirildi. Cihaz, 7.4 V LiPo pil takılarak çalıştırıldı. Termostat kontrol cihazındaki Set düğmesine basıldı. Ayarlanan sıcaklığın yanında "H" (ısıtma) belirdi. Sıcaklık ayarını etkinleştirmek için Set düğmesine bir kez daha basıldı. Ayarlanan sıcaklığı istenen spesifikasyona değiştirmek için Yukarı veya Aşağı düğmesine basıldı. Örneğin, 37°'lik bir ayar sıcaklığı kullanıldı. Ayar düğmesi 3 saniye basılı tutuldu (veya 6 saniye boyunca hiçbir düğmeye basılmadı) ve ardından cihaz tamamen çalışır hale geldi. Sıcaklığın ayarlanmasına ilişkin talimatlar, sıcaklık kontrol devresiyle birlikte gelen teknik özellikler sayfasına da dahil edilmiştir.

Hayvanın çekirdek sıcaklığı ayarlanan sıcaklıktan (örneğin 37°) düşük olduğunda, silikon ısıtma yastığına güç sağlayan röle kapandı. Silikon ısıtma yastığına akım iletildi, kırmızı ışık yandı ve rektal prob ayarlanan sıcaklığı belirli bir miktarda aşana kadar silikon ped ısınmaya başladı ("histerezis"; fabrika ayarı 0,5° idi). Rektal prob ayarlanan sıcaklık artı histerezisi (bu örnekte 37,5°) aştığında röle açıldı, kırmızı ışık söndü, silikon ısıtma yastığından güç kesildi ve ısıtma yastığı ve hayvan soğumaya başladı (ortam oda sıcaklığıSet düğmesine üç kez basılarak ve Yukarı veya Aşağı düğmeleri kullanılarak ayarlanabilir. Kullanıcıların ilgisini çekmesi halinde, seri arayüz kontrolü de dahil olmak üzere, sıcaklık kontrol cihazının çalıştırılmasına ilişkin daha ayrıntılı talimatlar cihazla birlikte sağlanmıştır.

6. Takip prosedürleri

Bu raporda açıklanan deneylerin sonunda, farelere aşırı dozda Ketamin, CO2 ve servikal çıkık ile insani bir şekilde ötenazi yapıldı. Spesifik olarak, hayvanlara 2x Ketamin dozu, ardından 10 SCFH'de (Saatte Standart Fit Küp) verilen basınçlı bir silindirden CO2 ve son olarak servikal çıkık enjekte edildi.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Homeotermik ısıtma yastığı için iki yöntem değerlendirilmiş ve doğrulanmıştır.

İlk olarak, cihazın kritik bir analitik testinde, küçük (18.5 g) bir erkek fare, nispeten serin bir ortamda ısıtma yastığı üzerinde 6 saat boyunca derin anestezi altında tutuldu. Spesifik olarak, fareye bir Ketamin/Ksilazin karışımı (80 mg/kg Ketamin ve 10 mg/kg Ksilazin) enjekte edildi ve klimalı bir odada (ortam sıcaklığı, 20.3°) açıkta, kapaksız olarak ısıtma yastığı üzerinde tutuldu. Fareyi cerrahi anestezi düzleminde tutmak için gerektiğinde Ketamin takviye enjeksiyonları yapıldı. Fare, Ketamin güçlendirici enjeksiyonundan sonra geçen süreye bağlı olarak (Ketamin'in solunum üzerindeki bilinen etkisi ile tutarlı) tahmini düşük 110/dk'dan en yüksek 215/dk'ya kadar değişen 6 saatin tamamı boyunca normal bir solunum hızını sürdürdü. Hayvanın çekirdek sıcaklığı, cihazın boncuk termistör probu ve bağımsız olarak boncuk termistör probuna paralel olarak yerleştirilmiş ticari bir RET-4 rektal prob (Physitemp) ile izlendi. Ayrıca, anestezi uygulanmış farenin hemen altındaki silikon kauçuk ısıtma yastığının yüzey sıcaklığının bir kaydı tutuldu. Kontrolör 35°'ye ayarlandı. Veriler, ortam oda sıcaklığı (20 °) ile ayarlanan çekirdek sıcaklığı (35°) arasındaki 15°'lik farka rağmen, farenin çekirdek sıcaklığının 6 saat boyunca 1,3°'den daha az değiştiğini göstermektedir (Şekil 6). Daha da önemlisi, farenin çekirdek sıcaklığı herhangi bir ek ısıtma cihazı (ısı lambası, battaniye vb.) olmadan 35±0,6°'de kaldı. LiPo pil 6 saatlik süre içinde bir kez değiştirildi.

figure-results-1
Şekil 6: Homeotermik ısıtma yastığının doğrulanması. Anestezi uygulanmış bir fare, 6 saat boyunca başka bir ısı kaynağı olmadan açık bir odada (ortam sıcaklığı, 20 °C) bir platformda tutuldu. Cihaz, farenin çekirdek sıcaklığını 35 °C'de tutacak şekilde ayarlandı. (A) Deney düzeneği. (B) Cihazın rektal boncuk termistör probu tarafından kaydedilen sıcaklıklar (kırmızı noktalarla temsil edilir); bağımsız bir RET-4 (Physitemp) rektal prob (mor noktalarla temsil edilir); ve farenin altındaki silikon ısıtma yastığına yerleştirilmiş ayrı bir sıcaklık probu ile (siyah gövdeli daire noktalarıyla temsil edilir). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

İkincisi, pille çalışan ısıtma yastığı, duyusal nöronlarda GCaMP6'ları eksprese eden transgenik farelerde duyusal ganglion aktivitesinin in vivo tarama konfokal kalsiyum görüntülemesi için yaygın olarak kullanılmaktadır38,39. Deneyler tipik olarak 6 saat veya daha fazla sürer ve fare bu süre boyunca cerrahi anestezi düzleminde kalır. Deneyimler, cerrahi hazırlık ve görüntüleme sırasında farenin çekirdek sıcaklığının 31,5 °C'de tutulmasının optimal olduğunu göstermiştir. Cerrahi hazırlık, derin anestezi uygulanmış farelerde trigeminal ve/veya genikulat gangliyonların tek taraflı olarak açığa çıkarılmasından oluşur. Bu ameliyat, görüntülemenin gerçekleştiği yerden ayrı bir odada gerçekleştirilir ve anestezi uygulanmış farenin, yaklaşık 40 m'lik bir mesafe boyunca ısıtma yastığı takılı olarak özel yapım bir stereotaksik cihaza sabitlenmiş olarak taşınmasını gerektirir. Ortam oda sıcaklıkları 20-24 °C arasında değişir. Cihazın rektal sıcaklık probu (boncuk termistörü) tarafından ölçülen farenin çekirdek sıcaklığı sürekli olarak sabit kaldı ve hayvan, herhangi bir yardımcı ısıtma olmaksızın 6+ saat boyunca stabil fizyolojik durumda tutuldu. Nöral aktivite sağlam kalmıştır (Şekil 7), pille çalışan ısıtma pedinin hayvan normotermik kalmasını sağlamak için güvenilirliğini doğrulamaktadır.

figure-results-2
Şekil 7: Nöronal aktivitenin in vivo görüntülenmesi sırasında kullanımda olan ısıtma yastığı.Isıtma pedi, anestezi uygulanmış bir farenin çekirdek sıcaklığını sabit tutar ve birkaç saat boyunca sağlam, güvenilir nöronal aktivite kayıtlarını destekler. (A) Farenin ısıtma pedi üzerine yerleştirildiğini, kafasının konfokal bir mikroskobun 20x uzun mesafeli objektifi altında özel yapım bir tutucu ile stabilize edildiğini gösteren görünüm. Burada gösterildiği gibi, görüntüleme için fare çekirdek sıcaklığı 31,5 °C'de tutulur. Bir tarama lazeri (488 nm), cerrahi olarak açığa çıkan genikulat ganglionu aydınlatır ve kalsiyuma duyarlı raportör GCaMP6'ları eksprese eden tat duyu nöronlarında tat uyandırılmış aktiviteyi görüntüler. Büyük beyaz manifold (sağ altta) tat uyaranlarını ağız boşluğuna yönlendirir. (B) Ağız boşluğuna 300 mM sükroz çözeltisinin 5 saniyelik bir sunumunu takiben tat ile uyarılmış tepkiler (GCaMP6s floresansında değişiklik, ΔF/F) gösteren 5 genikulat ganglion nöronundan temsili örnekler. Bu tepkiler deneyin başında görüntülendi. Kırmızı çizgideki işaretler uyaran dağıtımını gösterir. (C) 6 saat sonra kaydedilen 5 farklı ganglion nöronundan gelen yanıt örnekleri. Fare, tüm süre boyunca cerrahi bir anestezi düzleminde ısıtma yastığı üzerinde tutulmuştu. Tat uyandıran tepkilerin genlikleri, süreleri ve gecikmeleri, birkaç saat önce kaydedilenlere oldukça benzer. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Bu testler homeotermik kontrol cihazını doğrular ve ısıtma yastığı cihazının anestezi uygulanmış bir kemirgeni uzun süreler boyunca sabit bir çekirdek sıcaklığında tutma yeteneğini kesin olarak ortaya koyar.

VERİ KULLANILABİLİRLİĞİ:

Şekil 6 ve Şekil 7 için eksiksiz veri tabloları Ek Dosya 1'de yer almaktadır.

Ek Dosya 1: Şekil 6 ve Şekil 7 için veri tabloları. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu rapor, anestezi uygulanmış fare ve sıçanlarda normotermiyi korumak için küçük, taşınabilir, pille çalışan bir homeotermik ısıtma yastığını tanımladı. Bu cihaz, oda sıcaklığı ile çekirdek vücut sıcaklığı arasındaki büyük farka rağmen, derin anestezi uygulanmış farelerin çekirdek vücut sıcaklığını herhangi bir ek ısıtma kaynağı olmadan birkaç saat boyunca sabit tutmuştur. Farelerde kraniyal ganglion aktivitesinin konfokal in vivo görüntülenmesi için bu ısıtma yastığının faydası gösterilmiştir.

Cihazın tüm bileşenleri çevrimiçi olarak mevcuttur. Tüm bileşenlerin toplam maliyeti 100 dolardan azdır. Üniteyi oluşturmak için yaygın olarak bulunan araçlar kullanılır. Cihazı oluşturmak için ilkel lehimleme dışında özel bir beceri gerekmez. Isıtma pedi, genellikle dronlar için kullanılan yüksek kapasiteli bir LiPo pil ile çalışır. Son olarak, parçalar açıklandığı gibi yerleştirildiğinde tüm cihaz 30 dakikadan daha kısa sürede monte edilebilir. Pille çalışan bu küçük homeotermik ısıtma yastığı, anestezi uygulanmış hayvanların bir bölgede (cerrahi süit gibi) hazırlandığı ve deneysel prosedürler için başka bir bölgeye (görüntüleme donanımı gibi) nakledildiği deneysel durumlar için özellikle kullanışlıdır. Cihaz pille çalıştığı için çıkarılacak güç kablosu ve hareket ettirilecek ayrı bir termokontrol ünitesi yoktur. Üstelik pille çalıştığı için elektrofizyolojik kayıtlar için elektriksel gürültü üretmez, bu da 120/240 V ile çalışan ticari cihazlarda rahatsız edici bir sorundur. Son olarak, ısıtma yastığı özel yapım stereotaksik çerçevelere, tutma kutularına, hayvan kafeslerine veya diğer durumlara kolayca uyarlanabilir.

Termal ısıtma yastığının ana sınırlaması, LiPo pil şarjının deney süresi boyunca dayanamayabilmesidir. Tipik olarak, tam şarjlı 1200 mAh pil, hayvan ile oda arasındaki sıcaklık farkına bağlı olarak üniteye 4-6 saat güç sağlar. Basit bir çözüm, hazır bir yedek pil bulundurmak ve/veya daha büyük kapasiteli 2200 mAh LiPo pil kullanmaktır.

Yapım kolaylığı ve rahatlığına rağmen, bu cihazı çevreleyen tuzaklar vardır. Isıtma yastığına güç sağlamak için kullanılanlar gibi LiPo piller tehlikeli olabilir40,41. Drone'lara ve oyuncaklara güç sağlamak için yaygın olarak kullanılsalar da LiPo pillerin bazı riskleri vardır. Özellikle, LiPo pillerin aşırı şarj edilmesi ciddi bir yangın riskidir42. Kullanıcılar, LiPo pili gece boyunca veya daha uzun süre şarjda bırakmamaları konusunda uyarılır. Diğer bir endişe ise, inşaat sırasında 1 ve 2 numaralı terminallerin yanlışlıkla kısa bağlantı kablosuna bağlanması nedeniyle aküye kazara kısa devre yapılması olasılığıdır (Şekil 3). Ayrıca, kırmızı (pozitif) kablo sıcaklık kontrol devresinin terminal 1'e ve siyah (negatif) kablo terminal 2'ye (Şekil 3) bağlanacak şekilde akü konnektör uçlarında doğru polariteyi korumak çok önemlidir. Polaritenin ters çevrilmesi elektrik devresini bozabilir. Son olarak, kullanıcılardan kablo uçlarını sıcaklık kontrol devresine takmadan önce kalaylamaları istenir. Bu, kullanım sırasında kabloların yanlışlıkla dışarı çıkmasını önlemeye yardımcı olacaktır.

Özetle, burada açıklanan homeotermik pille çalışan ısıtma yastığı, anestezi uygulanmış fareler veya sıçanlar kullanan çalışmalara büyük fayda sağlayacaktır.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hiç kimse.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri Hibe numaraları DC018733 ve DC017303 tarafından desteklenmiştir

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Elektronik Termostat KontrolörüDrokhttps://www.droking.com/Digital-Temperature-Controller-DC6.0-30V-Adjustable-Temperature-with-Heating-and-Cooling-Mode-Tester?search=Temperature%20Controller& description=trueKişi başı $9.50
JST Fiş Konnektörü 2 Pin Erkek ve 20 AWG kablosueBoothttps://www.amazon.com/dp/B01M5AHF0Z?ref_=ppx_hzsearch_conn_dt_b_fed_asin_title_1$7.19,  10 PR
JST-XH 2.54mm 1S 2 Pin Denge Fişi Lead Socket erkek konnektör  Elechawkhttps://www.amazon.com/dp/B07YKHV46N?psc=1& ref=ppx_yo2ov_dt_b_product_details$7.99,  5 PR
LiPo Bataryası, 7.4V 1200mAh Urgenexhttps://urgenexrc.com/products/7-4v-1200mah-rc-car-battery-rechargeable-lipo-battery-with-jst-plug-1200mah-30c?srsltid=AfmBOoowx-Bx8OfWtBPB78OfJoyADUDFV9hm7fh9msRGAvQKkKuJWGOj Her biri $26.99
NTC BONCUK Termistörü 10KOhm 3380K NXFT15XH103FA2B025Muratahttps://www.mouser.com/ProductDetail/Murata-Electronics/NXFT15XH103FA2B025?qs=MY6wChARw2wvHNDuqPRh8A%3D%3D& utm_id=22515856461& utm_source=google& utm_medium=CPC& utm_marketing_tactic=amercorp& gad_source=1& gad_campaignid=22525919680& gbraid=0AAAAADn_wf0gqCND-9aGWrXUwlVMWV3Hk& gclid=Cj0KCQjwjdTCBhCLARIsAEu8bpJw9wURxCTvI_-xRP9WEQMbL9_vz9zB83t2Oan7POSJAM64i_GaFE4aAkRtEALw_wcBHer biri 0.60 $
Silikon ısıtma pedi, 12V 15W 50 mm x 100 mm & nbsp;Dernordhttps://www.amazon.com/DERNORD-Silicone-Heating-Rubber-Flexible/dp/B0BDYBTNCD?ref_=ast_sto_dp& th=1$15.99,  4/Sayfa

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ye, Z., et al. Ultra-high density electrodes improve detection, yield, and cell type identification in neuronal recordings. bioRxiv. , (2024).
  2. Jun, J. J., et al. Fully integrated silicon probes for high-density recording of neural activity. Nature. 551 (7679), 232-236 (2017).
  3. Grienberger, C., Giovannucci, A., Zeiger, W., Portera-Cailliau, C. Two-photon calcium imaging of neuronal activity. Nat Re. Methods Primers. 2 (1), 1-67 (2022).
  4. Yamada, S., Wang, Y., Monai, H. Transcranial cortex-wide Ca2+ imaging for the functional mapping of cortical dynamics. Front Neurosci. 17, 1-10 (2023).
  5. Lin, M. T., Chen, C. F., Pang, I. H. Effect of Ketamine on thermoregulation in rats. Can J Physiol Pharmacol. 56 (6), 963-967 (1978).
  6. Fahim, I., Ismail, M., Osman, O. H. Role of 5-hydroxytryptamine in ketamine-induced hypothermia in the rat. Br J Pharmacol. 48 (4), 570-576 (1973).
  7. Murphy, T. J., Murnane, K. S. The serotonin 2c receptor agonist WAY-163909 attenuates ketamine-induced hypothermia in mice. Eur J Pharmacol. 842, 255-261 (2019).
  8. Wu, J., et al. Central neural circuits orchestrating thermogenesis, sleep-wakefulness states and general anesthesia states. Curr Neuropharmacol. 20 (1), 223-253 (2022).
  9. Simegn, G. D., Bayable, S. D., Fetene, M. B. Prevention and management of perioperative hypothermia in adult elective surgical patients: a systematic review. Ann Med Surg (Lond.). 72, 1-7 (2021).
  10. Lenhardt, R. Body temperature regulation and anesthesia. Handb Clin Neurol. 157, 635-644 (2018).
  11. Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, part I: Anesthetic considerations in preclinical research. ILAR J. 53 (1), E55-E69 (2012).
  12. Lu, J., Wang, W., Liu, H., Liu, H., Wu, H. Cisplatin induces calcium ion accumulation and hearing loss by causing functional alterations in calcium channels and exocytosis. Am J Transl Res. 11 (11), 6877-6889 (2019).
  13. De Diego-Garcia, L., Sebastian-Serrano, A., Bianchi, C., Di Lauro, C., Diaz-Hernandez, M. ATP measurement in cerebrospinal fluid using a microplate reader. Methods Mol Biol. 2041, 233-241 (2020).
  14. Lavon, H., et al. Dexmedetomidine promotes metastasis in rodent models of breast, lung, and colon cancers. Br J Anaesth. 120 (1), 188-196 (2018).
  15. Zhang, E. Q., Knight, C. G., Pang, D. S. Heating pad performance and efficacy of 2 durations of warming after isoflurane anesthesia of Sprague-Dawley rats (Rattus norvegicus). J Am Assoc Lab Anim Sci. 56 (6), 786-791 (2017).
  16. Poorman, M. E., et al. Open-source, small-animal magnetic resonance-guided focused ultrasound system. J. Ther Ultrasound. 4 (1), 22-28 (2016).
  17. Roehl, A. B., et al. Accidental renal injury by an external heating device during surgery in rats. Lab Anim. 45 (1), 45-49 (2011).
  18. Taylor, D. K. Study of two devices used to maintain normothermia in rats and mice during general anesthesia. J Am Assoc Lab Anim Sci. 46 (5), 37-41 (2007).
  19. Chi, O. Z., Liu, X., Weiss, H. R. Effects of mild hypothermia on blood-brain barrier disruption during isoflurane or pentobarbital anesthesia. Anesthesiology. 95 (4), 933-938 (2001).
  20. Kiyatkin, E. A., Sharma, H. S. Permeability of the blood-brain barrier depends on brain temperature. Neuroscience. 161 (3), 926-939 (2009).
  21. Dibaj, P., Schomburg, E. D. In vivo recording of nerve conduction velocity of spinal CNS fibers in the mouse. Physiol Res. 66 (3), 545-548 (2017).
  22. Stecker, M. M., Baylor, K. Peripheral nerve at extreme low temperatures 1: effects of temperature on the action potential. Cryobiology. 59 (1), 1-11 (2009).
  23. Kochs, E. Electrophysiological monitoring and mild hypothermia. J Neurosurg Anesthesiol. 7 (3), 222-228 (1995).
  24. Urits, I., et al. A comprehensive update of current anesthesia perspectives on therapeutic hypothermia. Adv Ther. 36 (9), 2223-2232 (2019).
  25. Montgomery, J. C., Macdonald, J. A. Effects of temperature on nervous system: implications for behavioral performance. Am J Physiol. 259 (2 Pt 2), R191-R196 (1990).
  26. Homeothermic monitoring system - temperature controller thermostar. , Conductscience. Available at: https://conductscience.com/lab/homeothermic-monitoring-system-temperature-controller-thermostar/ (2025).
  27. Small animal heating pads & warming systems. , Kentscientific. Available at: https://www.kentscientific.com/products/warming/ (2025).
  28. Heating devices. , E-Zsystems. Available at: https://www.ezsystemsinc.com/product-category/heating-devices/ (2005).
  29. Rodent warmer x1. , Braintreescientific. Available at: https://www.braintreesci.com/temperature-measurement-control/rodent-warmer/rodent-warmer-x1/ (2025).
  30. Thermostar homeothermic monitoring system. , Bioseblab. Available at: https://www.bioseblab.com/en/bioseblab-equipment/883-1931-thermostar-homeothermic-monitoring-system.html#/664-size-s_7cm_x_10cm (2025).
  31. Stoelting warming systems. , Stoelting. Available from: https://stoeltingco.com/Neuroscience/Stoelting-Warming-Systems~10631 (2025).
  32. Animal temperature heating pad w/pid controller. , Medilumine. Available at: https://medilumine.com/product/animal-temperature-heating-pad-w-pid-controller (2025).
  33. Gilchrist, S., et al. An MRI-compatible high frequency AC resistive heating system for homeothermic maintenance in small animals. PLoS One. 11 (11), e0164920(2016).
  34. Beale, C. N., et al. Use of air-activated thermal devices during recovery after surgery in mice. J Am Assoc Lab Anim Sci. 57 (4), 392-400 (2018).
  35. Zarndt, B. S., et al. Use of a far-infrared active warming device in guinea pigs (Cavia porcellus). J Am Assoc Lab Anim Sci. 54 (6), 779-782 (2015).
  36. Chan, C. E., Hare, M. T., Martin, G. W., Gordon, C. J., Swoap, S. J. The heat is on: A device that reduces cold stress-induced tachycardia in laboratory mice. J Therm Biol. 79, 149-154 (2019).
  37. Kersemans, V., et al. A carbon-fiber sheet resistor for MR-, CT-, SPECT-, and PET-compatible temperature maintenance in small animals. Tomography. 5 (2), 274-281 (2019).
  38. Leijon, S., et al. Oral thermosensing by murine trigeminal neurons: Modulation by capsaicin, menthol and mustard oil. J Physiol. 597 (7), 2045-2061 (2019).
  39. Asencor, A. I., Dvoryanchikov, G., Makhoul, V., Tsoulfas, P., Chaudhari, N. Selectively imaging cranial sensory ganglion neurons using AAV-PHP.S. eNeuro. 9 (3), 1-14 (2022).
  40. Safety and robustness. , Anonymous. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_polymer_battery#Safety (2025).
  41. Mikolajczak, C., Kahn, M., White, K., Long, R. T. Lithium-ion batteries hazard and use assessment. , Springer Science & Business Media. (2012).
  42. Ouyang, D., Liu, J., Chen, M., Wang, J. Investigation into the fire hazards of lithium-ion batteries under overcharging. Appl Sci. 7 (12), 1314(2017).

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

ekirdek Is KorunmasAnestezize FarelerAnestezize S anlarPil G l CihazS cakl k KontrolHayvan FizyolojisiIn Vivo G r nt lemeN ral FonksiyonTa nabilir Is t c Ped

İlgili makaleler