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Summary November 18th, 2018
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光生物调节疗法是一种创新的非侵入性治疗各种神经和精神障碍的方法, 也可以改善健康的大脑功能。该方案包括一个分步指南, 以执行大脑光调节小鼠经颅光传递, 可适用于其他实验室啮齿类动物。
Transcript
以下实验方案的总体目标是使用小鼠体内低水平的红色激光进行颅内光生物调节治疗。这是通过激光探针在鼠标头上的直接接触来完成的。作为第一步，为了评估激光的传输，仔细解剖从头骨的脑组织。
然后测量通过头骨传输的光能加上头皮和脑组织的一毫米片。在治疗部分，直接接触头皮上的激光探针尖端。这种空间学习和记忆功能由巴恩斯迷宫任务评估。
随后，海马ATP水平由分光光度测量方法确定。激光传输数据显示，头皮表面约1%的前光从皮质表面达到一毫米深。巴恩斯迷宫任务的结果表明，经过两周的颅内红色激光治疗后，老年小鼠的空间记忆有所改善。
此外，研究结果表明，在经过激光治疗的老年小鼠中，海马的ATP水平有所提高。颅内光生物调节是一种非侵入性治疗方法，用于治疗各种神经和精神疾病，并改善健康的大脑功能。事实上，人们认为光生物调节疗法会导致线粒体中细胞色素c氧化酶的一氧化氮的光分离。
这些反过来增加了三元电子传输，最终导致ATP产量的增加。这种方法是一种安全且经济高效的光传递方法，由头部的辐射使用外部光源（包括激光和发光二极管）进行。几乎所有的颅光生物调节程序都采用红色到近红外光，波长从600纳米到1100纳米不等，功率范围从1到500毫瓦，流量从1到20焦耳每厘米方不等。
在一只麻醉深的老鼠中，小心地解剖头骨中的脑组织。首先，将完整的脑组织固定到阿加罗斯凝胶上，并准备所有必需的材料，包括氯化钠和胶水。然后，在振动器安装块的表面铺上一层薄薄的胶水。
小心地连接加糖块并调整其位置。将振动器刀片与块的上表面稍微匹配，并记录计数器值。用冰冷普通盐水溶液向振动罐加注。
调整振动器的速度和振动频率，并更改计数器以适当的值获得一毫米的切片厚度。打开振动器并按下启动按钮，将大脑横向切成厚度为一毫米的切片。首先，在光学玻璃表面添加一滴水。
然后，把大脑片放在玻璃上。在它上加入一滴水，并小心地放置第二个光学玻璃。请注意，应将一滴水添加到样品和玻璃边界中，以防止组织干燥和粗糙表面的光线散射。
将样品转移到光学实验室。设置光学设备并打开功率计。在开始使用激光设备操作之前，请戴上护目镜。
打开激光，使光束聚焦在镜面上，以引导光束照射到光电二极管的活动区域。首先，在功率计表面放置两个空白光学眼镜，从显示屏上读取透光功率。取下空白眼镜，轻轻地将大脑样本放在功率计表面，将光束聚焦在组织各自的区域，并读取传输功率。
这一次，在功率计表面放置一个空白光学玻璃，并读取透光功率。然后，取出空白玻璃，在功率计表面稍微放置一个光学玻璃，内有新鲜的头骨和头皮组织。将光束聚焦在梁上，读取传输功率。
最后，关闭激光设备和功率计。当前协议的治疗部分包括 3B 类激光仪器的应用，这需要适当的培训和安全指南。为了让动物适应新的环境，在开始治疗前大约20分钟将老鼠从家中的笼子带到治疗室。
首先，将激光装置插头插入电动保护器。用透明尼龙薄膜盖住激光探针的尖端，以防止对探头表面有任何刮伤。小心地将激光探针连接到设备的通道。
在开始使用激光设备操作之前，请戴上护目镜。打开激光设备并等待几秒钟的预热。观察设备面板上的激光就绪标志后，调整处理参数，包括辐照时间和操作模式。
在开始治疗之前，通过接触探头尖端到设备上功率计的有源区域来确定激光平均功率。在当前协议中，激光探针被放置在耳管区，面积约三毫米的足体，与耳朵前部底部之间的一条线。为了避免直接辐射到动物的眼睛，首先，将激光探针的尖端放在头部，然后，打开激光，稳定地按住探头，直到照射完成。
然后，关闭激光设备，将探头与设备断开。在步骤结束时，使用适当的光学清洁剂清洁激光探头。空间学习和记忆任务在巴恩斯迷宫中执行。
首先，请将不进入标志放在任务室门的外面。将视觉空间提示附加到周边墙。将摄像机放在迷宫平台上方。
用 70% 乙醇清洁迷宫平台的表面，以去除不需要的嗅觉提示。将少量床上用品从动物的家笼中加入逃生箱，作为嗅觉提示。在开始任务之前，将每只老鼠放入新笼子，然后将笼子转移到巴恩斯迷宫室。
要习惯，让动物在任务前在房间里保持30分钟。然后，将鼠标从笼子里取下，轻轻地将动物放在逃生箱中，并允许它在那里保留一分钟。一分钟后，轻轻地将鼠标从逃生箱中取下，将动物放在竞技场的中心，然后将启动室放在竞技场上。
十秒钟后，抬起起动室，让动物在竞技场上探索三分钟。安静地移动到计算机区域，佩戴耳罩，并触发由响亮的白噪声组成的负听觉刺激。然后，开始录像，并在计算机监视器上观察动物的行为。
请注意，黑色迷宫应用于测试白鼠。此外，在案例跟踪系统软件中，应将黑色垫子放置在迷宫下。设置视频跟踪软件程序，并从录制的视频中提取感兴趣的参数。
对于生化评估，解剖海马组织，在样品缓冲液中均匀化，将其离心，然后使用分光光度测量方法评估其ATP水平。660纳米激光通过老小鼠的头骨和头皮传输约16%，约10%的值被测量为激光传输通过一毫米片的老年脑组织。所有实验组在开放场试验中运动活动日志无统计学显著差异。
来自巴恩斯迷宫任务的数据表明，在训练的第三天和第四天，对照动物的延迟时间明显比年轻对照组的延迟时间长。然而，红色激光治疗显著缩短了第四天的延迟时间。在道具试验环节中，与年轻的对照动物相比，年龄控制动物在目标象限中花费的时间要短得多。
然而，与年龄对照小鼠相比，经过激光治疗的老年小鼠在目标象限中花费的时间要长得多。海马生物能量数据显示，老年控制动物的ATP水平下降。另一方面，红色激光治疗显著增加老年小鼠海马体中平均ATP含量。
我们描述了在小鼠中进行颅内光生物移植治疗程序的实验室方案。我们的协议可以适应任何其他实验室动物，经常使用在转化神经科学领域，如兔子，狗，猴子等。根据我们的调查，低水平的红光可以通过提高ATP的产生来恢复老年大脑中的海马功能，这反映在增强的空间记忆功能中。
在这种方法中，根据哪些大脑区域受病理学影响，需要优化调整几个物理和治疗参数，包括照射时间、治疗间隔、应用辐射和荧光，以达到更好的效果。颅内光生物调节疗法被提出，作为改善大脑新陈代谢和认知增强的有希望的方法，可能是年龄相关的认知衰退和神经退行性疾病的潜在策略。
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