Implantes de cabeza para la neuroimagen de ratas despiertas con la cabeza fija
Summary
Se describe un nuevo procedimiento detallado para la obtención de imágenes funcionales de ratas despiertas con la cabeza fija.
Abstract
Los anestésicos, comúnmente utilizados en la investigación científica preclínica y fundamental, tienen una influencia depresiva en las funciones metabólicas, neuronales y vasculares del cerebro y pueden influir negativamente en los resultados neurofisiológicos. El uso de animales despiertos para estudios de investigación es ventajoso, pero plantea el gran desafío de mantener a los animales tranquilos y estacionarios para minimizar los artefactos de movimiento a lo largo de la adquisición de datos. Las imágenes despiertas en roedores de menor tamaño (por ejemplo, ratones) son muy comunes, pero siguen siendo escasas en ratas, ya que las ratas son más grandes, más fuertes y tienen una mayor tendencia a oponerse a las restricciones de movimiento y la fijación de la cabeza durante los largos períodos requeridos para obtener imágenes. Se describe un nuevo modelo de neuroimagen de ratas despiertas con la cabeza fija utilizando eslingas cosidas a mano personalizadas, implantes de cabeza impresos en 3D, gorras para la cabeza y un marco para la cabeza. Los resultados adquiridos después de un único ensayo de estimulación de bigote único sugieren un aumento en la intensidad de la respuesta funcional evocada. La adquisición de la respuesta funcional evocada de ratas despiertas con la cabeza fija es más rápida que la de ratas anestesiadas, confiable, reproducible y puede usarse para estudios longitudinales repetidos.
Introduction
La mayoría de las investigaciones de neuroimagen científica básica, preclínica y traslacional se adquieren de animales anestesiados 1,2. Los anestésicos facilitan la experimentación, pero influyen continuamente en el metabolismo del cerebro y del cuerpo, la presión arterial y la frecuencia cardíaca3. El tipo de anestesia y la duración y vía de administración agregan variables de confusión a la interpretación de los datos que podrían contribuir para la reproducibilidad y fallas traslacionales4. Un cuello de botella importante de los estudios de neuroimagen de ratas despiertas y con la cabeza fija es el requisito de mantener a la rata estacionaria y tranquila durante los procesos de preparación y adquisición de datos. Los pequeños movimientos producen artefactos de movimiento injustificados, que pueden afectar negativamente el análisis y las interpretaciones de los datos.
Se ha ideado un nuevo modelo de neuroimagen de ratas despiertas con la cabeza fija utilizando eslingas personalizadas, implantes de cabeza impresos en tres dimensiones (3D), gorras para la cabeza y un marco para la cabeza que ofrece varias ventajas para una fácil experimentación. El implante de cabeza 3D es ligero y cubre una pequeña porción del cráneo necesaria para la transfixia. Los implantes y tapas de cabeza impresos en 3D están diseñados utilizando software de diseño asistido por computadora (CAD). Los protocolos de estimulación de bigotes, adquisición de datos, análisis de datos y resultados de ratas anestesiadas han sido descritos en detalle en trabajos previos 5,6,7.
Protocol
Representative Results
Discussion
El uso de imágenes de ratas despiertas y con la cabeza fija ofrece muchas ventajas en términos de facilidad y personalización. Las eslingas diseñadas a medida permiten que las ratas se envuelvan a través de material de red transpirable, eliminando la necesidad de encerrar a los animales en cámaras de restricción de plástico cerradas durante largos períodos de tiempo10,11. Las ratas se mantienen tranquilas y libres de estrés durante las largas sesiones d…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a Clara Jones, James Stirwalt, Linh Hoang, Young Joon Ha y Amirsoheil Zareh por su ayuda durante el entrenamiento de las ratas y la preparación de las hondas. El financiamiento fue proporcionado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH, Número de subvención: NS119852) y la Fundación Leducq (Número de subvención: 15CVD02).
Materials
| Rats | Charles River | Sprague Dawley | |
| Isoflurane | Pivetal | 21295098 | General anesthetic |
| Lidocaine HCl 2% injection | Phoenix | L-2000-04 | Local anesthetic |
| Atropine sulfate injection | Vedco | 5098907512 | Help in respiration |
| Lactated Ringer's injection solution | Vedco | 50989088317 | |
| Flunixin injection | Vedco | 6064408670 | Pain management |
| Enrosite injection (Enrofloxacin 2.27%) | VetOne | 501084 | Avoid infection |
| PromAce injection (Acepromazine maleate) | Beohringer Ingelheim | 136059 | |
| Animax ointment | Dechra Veterinary Products | 122-75 | active ingredients of nystatin 1000units per gram, neomycin sulfate 2.5mg per gram, thiostrepton 2500 units per gram, and triamcinolone acetonide 1mg per gram |
| Puralube ophthalmic ointment | Dechra Veterinary Products | 211-38 | |
| Povidone-iodine PVP prep pads | Medline | MDS093917 | Betadine generic |
| Isopropyl alcohol swabs | BD | 326895 | |
| Vetbond tissue adhesive | 3M | 1469SB | |
| Bur (drill bit), standard operatory carbide | SS White Burs | 14829 | #3 bur |
| Screws, 00-90 x 1/8 flat head stainless steel | J.I. Morris | F0090CE125 | Anchor screws |
| Stereotaxic system | Kopf Instruments | 1430 | |
| Homeothermic heating blanket | Harvard Apparatus | 50-7220-F | |
| Pulse oximeter & heart rate monitor | Kent Scientific | MouseStat Jr. | |
| Petrolatum | Fisher Scientific | P66-1LB | Vaseline generic |
| Wire, bare copper | Fisher Scientific | 15-545-2C | 20 gauge |
| Teets Cold Cure powder | Pearson Dental | C73-0054 | active ingredient: Methyl Methacrylate |
| Teets Cold Cure liquid | Pearson Dental | C73-0078 | active ingredient: Methyl Methacrylate |
| Silicone mold rubber | Smooth-On | Body Double Fast | silicon polymer |
| Metricide 28 (Germicide) | Metrex | Oct-05 | |
| India ink, black | Pelikan | 301051 | |
| Dental drill | NSK Dental | Ultimate XL-F | |
| 3D printer | Prusa Research | i3 MK3S+ | |
| Sew on fasteners | Velcro | 90030 | |
| Pet screening utility fabric | Joann | 10173334 | Netting material |
| Bur (drill bit), standard operatory carbide | SS White Burs | 14829 | #1 bur |
Referencias
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