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설치류 정위 수술

Overview

스테레오탁스(또는 스테레오틱) 수술은 살아있는 동물의 뇌를 조작하는 데 사용되는 방법입니다. 이 기술은 연구원이 정확하게 두개골에 해부학 적 랜드 마크에 대한 각 영역의 3D 좌표를 제공하는 스테레오 탁스 아틀라스의 사용을 통해 뇌 내깊은 구조를 대상으로 할 수 있습니다. 두개골이 노출된 후 마취된 동물은 스테레오탁스 프레임으로 알려진 특수 기기에 장착되어 정의된 좌표에 실험 도구를 정밀하게 배치할 수 있습니다. 스테레오탁스 수술은 병변을 생성하거나 유전자 발현을 조작하거나 뇌에 실험적인 제제를 전달하는 데 사용할 수 있는 다목적 접근법입니다.

이 비디오 기사는 스테레오탁스 아틀라스와 스테레오탁스 프레임을 사용하기 위한 지침, 프로브 움직임을 측정하기 위한 Vernier 스케일 읽기 에 대한 소개 등 입체 적 수술의 원리에 대한 일반적인 개요를 제공합니다. 후속 토론은 외과 적 절차를 수행하는 데 필요한 단계를 설명합니다. 마지막으로, 뇌 활동의 삽입과 뇌 조직의 유전자 조작과 같은 광범위한 기술적 응용 프로그램이 제시됩니다.

Procedure

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스테레오 탁스 수술은 살아있는 동물의 뇌를 조작하는 데 사용되는 강력한 기술입니다. 손상되지 않은 뇌 깊숙한 지역을 표적으로 하는 것은 일반적으로 외과 적 표적을 시각적으로 배치할 수 없다는 점에서 독특한 문제를 제기합니다. 스테레오탁티 또는 입체 수술은 눈에 보이는 랜드 마크에 자신의 공간 관계를 알고 뇌의 개별 영역을 대상으로 고안되었다. 3차원 좌표 시스템을 사용하여 공구는 뇌 활동을 측정하거나 병변을 만들거나 유전자 조작을 수행하기 위해 특정 위치로 지시할 수 있습니다. 이 비디오는 스테레오 탁스 수술의 원리를 다루고, 절차의 필수 단계를 시연하고, 기술의 다양한 응용 프로그램에 대해 논의합니다.

절차 적 세부 사항을 논의하기 전에 기술의 기본 원칙과 도구를 검토해 보겠습니다. 시작하려면 스테레오택시는 3차원 축에서 뇌의 표적 영역을 찾는 데 달려 있습니다. 이를 위해 스테레오전술 아틀라스가 사용됩니다. 이 문서는 염색 된 뇌의 연쇄 섹션에서 얻은 뇌의 3D 재구성입니다.

이 참조 프레임에서 공간 관계는 전방 후방, 내측 측측 및 등복부의 3축 세트를 사용하여 표현됩니다. 관심 영역의 위치를 결정하려면 아틀라스에서 적절한 뇌 영역을 찾아 그리드를 사용하여 해당 평범및 도르소벤트랄 좌표를 계산합니다. 전방 좌표는 페이지의 아래쪽 또는 위쪽에서 가져옵니다. 이 좌표는 봉합사라고 하는 뼈 판의 교차점에 의해 형성된 두개골의 랜드마크에서 측정됩니다. 가장 눈에 띄는 랜드 마크, bregma, 관상 봉합사와 처진 봉합사의 교차점으로 정의됩니다. 람다라고 하는 점은 더 후방입니다. 때리기 봉합사가 양도이봉과 교차하는 곳.

수술 중 계산된 위치를 정확하게 타겟팅하기 위해 스테레오탁스 프레임이라고 하는 장치가 사용됩니다. 프레임은 마운팅 클램프에 부착된 메인 프레임, 마이크로 조작기 및 프로브 홀더로 구성됩니다. 절개와 이어 바는 머리를 고정된 자세로 유지하기 위해 동물과 접촉합니다. 마이크로 조작기는 뇌 내에서 미리 결정된 좌표로 수술 프로브의 정확한 이동에 사용되며, 3차원 모두에 정확한 거리 측정을 위해 미끄러지는 Vernier 스케일을 갖추고 있습니다.

Vernier 축척을 읽으려면 먼저 배율의 오른쪽에 있는 체크 마크와 관련하여 0선의 위치를 식별합니다. 이 스케일은 10mm 단위로 표시되므로 1은 10이고 2는 20입니다. 여기서 0 마크의 위치는 판독값이 10mm에서 11mm 사이임을 보여줍니다. 소수점 의 오른쪽에 있는 첫 번째 숫자를 확인하려면 왼쪽 축척의 선이 오른쪽에 마크와 가장 잘 정렬되어 있는 선을 찾습니다. 왼쪽 축척을 사용하여 이 마크의 값을 식별하면 이 경우 9로 최종 판독값이 10.9mm입니다.

당신은 지금 스테레오 택시의 기본 원칙에 익숙해, 그래서 외과 수술이 수행되는 방법을 검토 할 수 있습니다. 수술 전에 마취 된 동물의 두피는 면도하고 분리됩니다. 동물을 스테레오텍 프레임에 고정시키기 위해 이어 바는 귀에 부드럽게 배치되고 앞니가 절개 막대에 배치됩니다. 눈 연고는 수술 중 각막 건조를 방지하기 위해 적용됩니다.

두개골을 드러내려면 메스로 작은 절개를 하십시오. 근육 조직을 부드럽게 분리하고 두개골 표면을 청소하십시오. 그런 다음 미세 조작기를 사용하여 프로브를 체형으로 낮추고 등소 벤트랄 좌표를 기록하십시오. 그런 다음 프로브를 올리고 람다에서이 절차를 반복하십시오. 람다 측정이 bregma의 등소벤트랄 좌표에서 0.1mm 미만인 경우 두개골은 수준으로 간주되어 진행할 준비가 됩니다. 그렇지 않은 경우 절개 막대를 올리거나 낮추고 측정값을 반복합니다.

이제 뇌가 수준이기 때문에 bregma로 돌아가 서 메디오-측면 및 antero 후방 좌표를 기록하십시오. 뇌 아틀라스의 표적 좌표를 기반으로 해당 부위에 도달하는 데 필요한 움직임을 계산하고 프로브를 대상 위치로 이동합니다. 두개골에이 위치를 표시하고 조심스럽게 뼈에 구멍을 만들기 위해 드릴을 사용합니다.

두개골 바로 아래에는 작은 바늘 끝으로 부드럽게 절제 할 수있는 두꺼운 내구성있는 멤브레인 두라를 발견 할 수 있습니다.

다음으로, 마이크로조작기 암은 프로브를 표적 등소벤트랄 좌표로 낮추기 위해 위치에 배치되며, 이 시점에서 원하는 조작을 수행할 수 있다.

이제 절차의 기본 단계를 이해하게 되었으므로 신경 과학자가 실험실에서 질문에 대답하기 위해 입체 수술을 사용하는 여러 가지 방법을 살펴보겠습니다.

우선, 스테레오택시는 실험체를 정밀한 뇌 부위에 전달하는 데 매우 유용합니다. 이 에이전트는 신경 투영 및 연결성, 화학 화합물, 또는 신경의 유전 조작을 위한 시약을 구상하기 위하여 이용된 추적자 염료를 포함할 수 있습니다. 예를 들면, 유전으로 조작된 바이러스의 주사는 감염된 세포에 관심있는 유전자의 납품 귀착될 것입니다. 여기서, 바이러스는 해마로 주입되어 뉴런의 작은 집단에서 GFP 발현을 초래했습니다.

한편, 작은 간섭 RNA의 바이러스 성 전달은 원하는 단백질의 발현을 방지할 수 있다. 이 예에서, 단백질 SOD1의 발현은 측면 심실로 스테레오택시 주입을 따르는 다른 뇌 영역에서 억제되었다.

대안적으로, 스테레오탁스 수술은 신경 활동을 동반하는 전기 신호의 기록을 위해 뇌에 전극을 배치하는 데 사용할 수 있다. 동물이 외과 수술에서 회복된 후, 전극은 마우스가 자유롭게 행동하는 동안 신경 발사를 관찰하기 위해 전기 생리학적 기록 시스템에 연결될 수 있다.

신경 활동을 측정하는 것 외에도 스테레오택시 수술은 미세 투석에 중요한 역할을 합니다. 이 기술은 깨어있는 동물의 뇌 조직에서 약물, 신경 전달 물질 또는 대사 산물 농도의 지속적인 모니터링을 할 수 있습니다. 이렇게 하려면 팁에 반과성 멤브레인이 있는 유체로 채워진 작은 프로브가 특정 뇌 부위에 이식됩니다. 신경 전달 물질을 포함 하 여 작은 solutes, 호르몬, 그리고 약물 프로브에 확산, 어디 그들은 분석을 위해 수집될 수 있습니다. 이 실험에서, 해마의 포도당 농도는 쥐가 공간 작업 메모리의 사용을 요구하는 작업을 완료하는 동안 국소 신경 활동에 대한 판독으로 측정되었다.

당신은 스테레오 탁사 수술에 JoVE의 비디오를 보았다. 이 비디오에서는 신경 과학 실험실에서 많은 응용 프로그램뿐만 아니라 절차의 원칙과 방법을 다루었습니다.

시청해 주셔서 감사합니다!

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