Stereotactically destekli ablasyon sıçan işitsel korteks ve beyin lezyon lokalizasyonu
11 Ekim 2017
Biz stereotactically güdümlü konumunu, pozlama ve ablasyon Sıçanlarda işitsel korteks için bir yöntem açıklanmaktadır. Ablasyon lokalizasyonu koordinat harita otopsi kullanarak değerlendirilir.
Bu prosedürün genel amacı, işitsel korteksin stereotaktik olarak yönlendirilen ablasyonunu ve lezyonu beyin yüzeyinin bir resmi üzerinde lokalize etmek için bir koordinat haritasının kullanılmasını tanımlamaktır. Bu yöntem, işitsel sinirbilim araştırmacılarının ses algısındaki yoldaki kortikallerin rolünü ele almalarına yardımcı olabilir. Mekanizmaların yanı sıra çizgi konumsal plastisitesi.
Bu tekniğin temel avantajı, herhangi bir araştırmacı tarafından uyarlanabilecek temel yöntemler kullanılarak işitsel korteksin cerrahi olarak maruz kalmasına ve ablasyonuna izin vermesidir. Dolayısıyla bu yöntem işitsel sinirbilim alanında faydalı olabilir, ayrıca görsel ve somatosensoriyel gibi diğer sistemlerde de uygulanabilir. Bu yöntem aynı zamanda tek taraflı işitsel korteks ablasyonunun diğer kortikal alanlarda uyguladığı kusurları incelemek için de kullanılabilir.
Bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi kritiktir, çünkü stereotaksik koordinatların temporal kemiğe uygun şekilde tanımlanması ve çevrilmesi, işitsel korteksi doğru bir şekilde bulmak için gereklidir. Bu işleme başlamak için, anestezi uygulanmış fareyi vücut ısısını korumak için bir ısıtma yastığına yerleştirin. Ardından, iki kulak çubuğu ve bir ısırma çubuğu kullanarak hayvanın kafasını stereotaksik bir çerçevede sabitleyin.
Saç derisini tıraş edin ve cerrahi bölgeyi povidon-iyot ile dezenfekte edin. Bir neşter kullanarak, kafatasını ortaya çıkarmak için orta hat boyunca bir kesi yapın ve kafatasının yüzeyini kaplayan periosteuumu geri çekin. Bundan sonra, kafatasının yüzeyini kaplayan kanı nazikçe çıkarmak için steril bir pamuklu uç kullanın.
Bregma, Lambda ve interaural çizgiyi görselleştirmek için, temporal kasta kafatasındaki dorsal girişinin yakınında bir neşter ile bir kesi yapın. Bundan sonra, bir iğne ve dikiş materyali kullanarak kası dışarı çekin ve temporal kemiği ortaya çıkarmak için dikiş materyalini stereotaktik çerçeveye sabitleyin. Steril bir düz iğneyi, kafatasının yüzeyinin hemen üzerine gelene kadar yavaşça indirin, böylece iğnenin ucu interaural sıfıra ayarlanır.
Bu noktayı sıfır olarak ayarlayın. Bunu takiben, dört nokta kullanarak AC'yi hedefleyin. Ardından, bu dört noktanın her birini görselleştirmek için iğneyi temporal kemiğin hemen üzerine indirin.
Noktaları temporal kemik üzerinde bir işaretleyici ile işaretleyin ve bir dikdörtgen çizmek için birleştirin. Dikdörtgen, kemikte bir pencere açmak için bir kılavuz görevi görecektir. Bu prosedürde, bir elektrikli matkap ve küçük bir matkap ucu kullanarak pencereyi açın.
Dikdörtgenin çevresini kemik çıkana kadar 8.000 rpm'de delin. Subkortikal yapılara zarar vermemek için delme yüzeyini soğuk steril tuzlu su ile durulayarak soğutun. Kemik yol verdiğinde, beyni delmemeye dikkat edin.
Sınırlar kaybolduğunda, kaplama kemiğini ince forseps ile yukarı çekin ve soğuk steril tuzlu su içinde saklayın. Cerrahi bir mikroskop kullanarak, meninksleri mikrocerrahi bir bıçakla nazikçe kesin ve iki ince uçlu forseps kullanarak çıkarın. Kanama meydana gelirse, ameliyat bölgesini soğuk steril tuzlu su ile durulayın.
Ardından, steril 20 gauge künt uçlu bir iğneye bağlı bir cerrahi aspirasyon cihazı kullanarak AC'yi nazikçe aspire edin. Sadece altı kortikal tabakayı aspire edin, alttaki beyaz maddeyi değil. Bu nokta kritiktir ve çok dikkatli bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekir.
Aspirasyon bittiğinde, ameliyat bölgesini çıkarılan kemikle örtün ve emilebilir bir hemostatik gazlı bez uygulayın. Temporal kasın orijinal pozisyonunu geri kazanmasına izin verin ve ardından yara klipslerini kullanarak cildi dikin. Bundan sonra, yaraya antibiyotik merhem sürün.
Daha sonra, ameliyatın bitiminden bir saat sekiz saat sonra, analjezik olarak farenin arkasına deri altına Buprenorfin enjekte edin. Hayvanı uyanana kadar ısıtma yastığı üzerinde tutun ve iyileşmesi için barınma kafesine geri koyun. AC ablasyonlu sıçan ile yapılan araştırma tamamlandığında, 0.1 mililitre sodyum pentobarbitalin intraperitoneal enjeksiyonu ile terminal anestezi uygulayın.
İntrakardiyak bir Ringer solüsyonu ve formaldehit profüzyonu gerçekleştirdikten sonra, kafatasını ortaya çıkarmak için cildi ve kası kafadan çıkarın. Spencer makasını kullanarak orbital kemiğe enine bir kesim yapın. Bundan sonra, kafatasının arkasını çıkarın ve beyni ortaya çıkarmak için kafatasının üst kenarları boyunca kesmek için rongeurs kullanın.
Beyne zarar vermemeye dikkat edin. Beyin açığa çıktığında, ince uçlu forsepsler kullanarak dura materini dikkatlice çıkarın. Beyni nazikçe altına almak ve yükseltmek için parmağınızı kullanın.
Sonra beyni kaldırın ve serbest kalana kadar sinirleri kesin. Daha sonra, beyni formaldehit çözeltisine batırın ve 24 saat boyunca dört santigrat derecede saklayın. Fiksasyon sonrası, beyni dikkatlice sagital bir sıçan beyin matrisine yerleştirin ve beynin yan yüzeyini açığa çıkarın.
Bir kamera tutucu kullanarak korteks yüzeyinin 21 santimetre yukarısına bir kamera yerleştirin. Ardından, süper makro çekim modunu seçin ve beyin yüzeyinin bir resmini çekin. Bunu takiben, bir görüntü düzenleyici programı kullanarak görüntüleri açın ve %50 küçültünBregma, Lambda ve işitsel sıfır referanslarını tanımlayın ve resimlerdeki konumlarını işaretleyin.
Ablasyonun konturunu beynin yan resminin üzerine çizin. İşitsel korteksin birincil ve ikincil bölgelerinin bulunduğu koordinat haritasını editör programının dosyasına aktarın. Ardından haritaya tıklayın ve ablasyonlu beynin yanal fotoğrafına bindirmek için sürükleyin.
Koordinat haritasının Bregma ve Lambda referanslarının, yanal beyin resminde tanımlanan Bregma ve IA referanslarıyla çakışmasını sağlayın. Daha sonra, beynin resmini haritaya göre ayarlamak ve çakışmalarını sağlamak için Rhinal fissür'ü referans olarak kullanın. Beyaz maddenin sağlam olduğunu doğrulamak önemlidir.
Bu, başlangıçta beynin seri bölümünün immün boyaması ile yapılabilir. Protokolümüzün etkinliğini göstermek için, AC-ablated üç sıçanı bir hafta boyunca hayatta tuttuk ve daha sonra yetişkin koklea, GluA2 ve GluA3'te bulunan en ilgili AMPA alt birimlerinin ekspresyonundaki değişiklikleri incelemek için kokleaları topladık. AC ablasyonlu sıçanlardan ve sahte kontrol hayvanlarından elde edilen transkriptler arasındaki karşılaştırma, her iki kokleada GluA2 için bir aşağı regülasyon ve GluA3 için bir yukarı regülasyon gösterdi, bu da önceki çalışmamızla uyumludur.
Ameliyatı denerken, üç şeyi hatırlamak önemlidir: temporal kemiği minimum basınçla en düşük hızda delmek, kan damarlarının kırılmasını önlemek için meninksleri dikkatlice çıkarmak ve aspirasyonu gri maddeyle sınırlamak. Bir kez ustalaştıktan sonra, işitsel korteksin cerrahi maruziyeti ve ablasyonu, uygun şekilde yapılırsa 45 dakikadır. Bu prosedürü takiben, işitsel korteks eksikliğinin diğer duyusal sistemlerin işlevini nasıl etkilediği gibi ek soruları yanıtlamak için fizyolojik, davranışsal ve / veya immünositokimyasal yöntemler uygulanabilir.
Genel Bakış
Bu makale, sıçanlarda işitsel korteksin stereotaktik olarak yönlendirilen ablasyonu için bir yöntem açıklamaktadır. Teknik, postmortem olarak değerlendirilen bir koordinat haritası kullanarak lezyonun kesin lokalizasyonunu sağlar.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- İşitsel işleme
- Cerrahi teknikler
Arka Plan
- İşitsel korteks, ses algısında önemli bir rol oynar.
- Kortikal fonksiyonları anlamak, işitsel nörobilim araştırmalarına yardımcı olabilir.
- Tek taraflı ablasyon, diğer kortikal alanları etkileyebilir.
- Yöntemin doğru uygulanması için görsel gösterim esastır.
Çalışmanın Amacı
- İşitsel korteks ablasyonu için detaylı bir protokol sağlamak.
- Ses algısında kortikal roller üzerinde araştırma yapmayı kolaylaştırmak.
- Yöntemin diğer duyu sistemlerine uyarlanmasını sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Sıçanın kafasının stereotaktik bir çerçevede sabitlenmesi.
- Hedeflenen ablasyon için kafatasının kesimi ve açılması.
- İşitsel korteksin kesin lokalizasyonu için bir koordinat haritası kullanımı.
- Görüntüleme teknikleri kullanılarak lezyonun postmortem değerlendirilmesi.
Ana Sonuçlar
- Yöntem, işitsel korteksin başarılı bir şekilde ablasyonunu sağlar.
- Postmortem analiz, lezyonların doğru lokalizasyonunu doğrular.
- Diğer kortikal alanlar üzerindeki etkileri inceleme potansiyeli gösterilmiştir.
- Protokol, diğer duyu sistemleri için uyarlanabilir.
Sonuçlar
- Açıklanan yöntem, işitsel korteks araştırmaları için etkilidir.
- Kortikal fonksiyonlar üzerindeki daha ileri çalışmalar için temel sağlar.
- Görsel ve prosedürel netlik, araştırmada tekrarlanabilirliği artırır.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
This protocol enables precise stereotactic ablation and postmortem lesion mapping of the rat auditory cortex, supporting mechanistic studies of cortical function in sensory processing pathways. The method provides a reproducible preclinical model for investigating target engagement and downstream neural effects following cortical perturbation, relevant to de-risking hypotheses in CNS target validation. By combining surgical intervention with coordinate-based lesion confirmation, it enhances data interpretability and reduces ambiguity in linking cortical ablation to phenotypic outcomes.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of auditory cortex function in sound perception pathways to validate mechanistic hypotheses about cortical targets.
- Operational Value: Uses standardized stereotactic coordinates to ensure consistent targeting across experiments, reducing variability in lesion placement.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates lesion-defined models suitable for screening compensatory changes in connected sensory systems, such as contralateral cortical or subcortical nuclei.
- Operational Value: Relies on basic neurosurgical tools (drill, suction, forceps) accessible to most academic and industrial discovery labs, supporting broad adoption.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates study of unilateral auditory cortex ablation effects on gene expression in peripheral systems like the cochlea, enabling cross-level mechanistic de-risking.
- Operational Value: Includes postmortem validation via coordinate mapping and immunostaining to confirm lesion extent and white matter integrity, improving model reliability.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery biology phase, where targeted cortical ablation supports hypothesis testing and pathway clarification before advancing to lead identification or phenotypic screening.
- Discovery Biology: Supports functional interrogation of cortical targets by enabling precise ablation and postmortem confirmation of lesion localization.
- Screening: Prepares validated lesion models for downstream assessment of molecular or physiological readouts in interconnected neural circuits.
- Analytics: Enables quantitative comparison of molecular markers (e.g., GluA2/GluA3 expression) between ablated and control tissues using qPCR or immunostaining.
- Translational Research: Links central cortical manipulation to peripheral biomarker changes, supporting translational continuity from CNS to sensory periphery.
- Enterprise Reuse: Adaptable to other sensory systems (visual, somatosensory), allowing reuse of the surgical and mapping framework across discovery programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by confirming lesion location and extent, increasing confidence in target–phenotype relationships.
- Operational Value: Employs reproducible stereotactic steps and coordinate-based validation, enhancing inter-lab consistency.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions by revealing whether cortical target modulation produces expected downstream effects.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of targets based on functional validation in disease-relevant neural circuits.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotactic neurosurgery and microsurgical techniques to avoid damaging subcortical structures during bone drilling and meningeal removal.
- Depends on sterile instruments, a stereotaxic frame, surgical microscope, and imaging setup for postmortem brain visualization.
- Necessitates standardization of coordinate mapping procedures to ensure accurate lesion localization across operators and sessions.
- Must be adapted carefully when applying to other sensory systems due to differences in cortical anatomy and stereotactic coordinates.
- Limited to acute or subchronic studies due to postoperative survival constraints; chronic effects require additional recovery and monitoring protocols.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:16
Location of the AC in the Temporal Bone of the Rat
3:04
Surgical Exposure and Ablation of the AC
5:07
Tissue Collection
6:18
Localization of the AC Lesions
7:56
Results: Changes in mRNA Levels of AMPA Receptor Subunits GluA2 and GluA3 After Unilateral AC Ablation 7 Days Post-Lesion
8:38
Conclusion
