概要

Cirurgia estereotástrica para implante de matrizes de microeletrodos no Marmoset comum (Callithrix jacchus)

Published: September 29, 2019
doi:

概要

Este trabalho apresenta um protocolo para realizar um implante estereotódico e neurocirúrgico de matrizes de microeletrodos no marmoset comum. Este método permite especificamente gravações electrofisiológicas em animais de comportamento livre, mas pode ser facilmente adaptado a qualquer outra intervenção neurocirúrgica semelhante nesta espécie (por exemplo, cânula para a administração de medicamentos ou eletrodos para estimulação cerebral).

Abstract

Marmosets (Callithrix jacchus) são pequenos primatas não-humanos que estão ganhando popularidade em pesquisas biomédicas e pré-clínicas, incluindo as neurociências. Phylogenetically, estes animais são muito mais perto dos seres humanos do que roedores. Eles também exibem comportamentos complexos, incluindo uma ampla gama de vocalizações e interações sociais. Aqui, um procedimento Neurosurgical Stereotaxic eficaz para a implantação de matrizes do elétrodo da gravação no marmoset comum é descrito. Este protocolo igualmente detalha as etapas pre-e postoperative do cuidado animal que são exigidos executar com sucesso tal cirurgia. Finalmente, este protocolo mostra um exemplo do potencial local do campo e das gravações da atividade do ponto em um marmoset de comportamento livre 1 semana após o procedimento cirúrgico. Globalmente, este método oferece uma oportunidade para estudar a função cerebral em marmosets acordados e livremente comportando. O mesmo protocolo pode ser prontamente utilizado por pesquisadores que trabalham com outros pequenos primatas. Além disso, pode ser facilmente modificada para permitir outros estudos que necessitem de implantes, como estimulação de eletrodos, microinjeções, implante de optrodes ou cânulas de guia, ou ablação de regiões discretas de tecido.

Introduction

Os saguis comuns (Callithrix jacchus) estão ganhando o reconhecimento como um organismo modelo importante em muitos campos da pesquisa, incluindo a neurociência. Estes primatas do novo mundo representam um importante modelo animal complementar para os roedores e outros primatas não humanos (NHPs), como o macaque rhesus. Como roedores, estes animais são pequenos, fáceis de manipular, e relativamente econômicos para cuidar e raça1,2,3,4, emcomparação com nhps maior. Além disso, estes animais têm uma propensão para geminação e alta fecundidade em relação a outros nhps1,2,3. Outra vantagem que o marmoset tem sobre muitos outros primatas é que as modernas ferramentas de biologia molecular3,4,5,6,7 e um genoma seqüenciado2 ,3,4,5,8 foram usados para modificá-los geneticamente. Ambos os animais Knock-in usando Lentivirus5, e knock-out animais usando nucleases de zinco-dedo (ZFNs) e transcrição ativador-como nucleases EFETORAS (Talens)7, produziram animais fundadores viáveis.

Uma vantagem em relação aos roedores é que os saguões, como primatas, são filogeneticamente mais próximos dos humanos3,5,6,9,10,11. Como os seres humanos, os saguis são animais diurnos que dependem de um sistema visual altamente desenvolvido para orientar muito do seu comportamento10. Além disso, os saguis exibem complexidade comportamental, incluindo uma ampla gama de comportamentos sociais, como o uso de diferentes vocalizações3, permitindo que os pesquisadores endereçam questões não possíveis em outras espécies. De uma perspectiva neurocientífica, os saguis têm lissencefalia cérebros, ao contrário do mais comumente usado Rhesus macaque9. Além disso, os saguis têm um sistema nervoso central similar aos seres humanos, incluindo um córtex pré-frontal mais altamente desenvolvido9. Juntas, todas essas características posicionam os saguis como um modelo valioso para estudar a função cerebral na saúde e na doença.

Um método comum para estudar a função cerebral envolve a implantação de eletrodos em locais anatomicamente específicos por meio de neurocirurgia estereotaxica. Isso permite a gravação cronical da atividade neural em diferentes áreas-alvo em animais acordados e de comportamento livre12,13. A neurocirurgia estereotómica é uma técnica indispensável usada em muitas linhas de pesquisa, pois permite direcionamento preciso de regiões neuroanatômicas. Comparado à literatura do macaque e do roedor, há poucos estudos publicados que descrevem a neurocirurgia Stereotaxic específica ao marmoset, e tendem a fornecer o detalhe escasso das etapas envolvidas na cirurgia. Além disso, aqueles com maior detalhe concentram-se principalmente nos procedimentos para a gravação de eletrofisiologia em animais de cabeça restrita14,15,16,17.

A fim de facilitar a adoção mais ampla de saguis como modelo de organismo na pesquisa em neurociência, o presente método define etapas específicas necessárias para uma neurocirurgia estereotóica bem-sucedida nesta espécie. Além da implantação de matrizes de gravação, conforme detalhado no presente método, a mesma técnica pode ser adaptada para muitas outras extremidades experimentais, incluindo a implantação de eletrodos estimulantes para o tratamento de doenças18 ou condução causalmente comportamento do circuito19; implantação de cânulas guia para extração e quantificação de neurotransmissores20, injeções de reagentes, incluindo aquelas para indução de modelos de doenças12 ou para os estudos de traçado de circuitos15; ablação de regiões discretas do tecido21; implantação de optrodes para estudos optogenéticos22; implantação de janelas ópticas para análise microscópica cortical23; e implantação de matrizes eletrocorticográficas (ECoG)24. Assim, o objetivo geral deste procedimento é delinear as etapas cirúrgicas envolvidas na implantação de matrizes de microeletrodos para gravações eletrofisiológicas crônicas em marmosets de comportamento livre.

Protocol

Experimentos com animais foram realizados de acordo com o guia nacional de saúde para o cuidado e uso de animais de laboratório e aprovados pelo Comitê de ética do Instituto Santos Dumont (protocolo 02/2015AAS). 1. preparação da cirurgia Fixe cada matriz de eletrodo a um suporte de eletrodo compatível com o quadro estereotódico a ser usado. Conecte um suporte do elétrodo ao micromanipulador Stereotaxic e ajuste um Microwire às coordenadas interaural. Repita isto p…

Representative Results

A finalidade deste estudo era descrever um procedimento Neurosurgical Stereotaxic para a implantação de matrizes do microelétrodo para gravações eletrofisiológicos no marmoset comum. Uma cirurgia típica (da indução anestésica à recuperação da anestesia) durará aproximadamente 5 − 7 h, dependendo do número de matrizes implantadas. Aqui, duas matrizes foram implantadas simetricamente, uma em cada hemisfério cerebral. Cada matriz continha 32 microfios de aço inoxidável dispostos em sete feixes visando v?…

Discussion

Este trabalho fornece uma descrição detalhada dos procedimentos envolvidos na implantação de matrizes de gravação de microeletrodos no cérebro de marmoset. Este mesmo protocolo pode ser prontamente utilizado na implantação de eletrodos, sejam eles caseiros ou comercialmente disponíveis, em outros pequenos primatas. Adicionalmente, pode facilmente ser adaptado para outras extremidades experimentais que exigem a segmentação precisa de estruturas do cérebro. Portanto, este protocolo é propositadamente vago em …

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores gostariam de agradecer a Bernardo Luiz pela assistência técnica com a filmagem e edição. Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Santos Dumont (ISD), pelo Ministério da educação (MEC) e pela coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nível superior (CAPES).

Materials

Equipments
683 Small Animal Ventilator Harvard Apparatus, Inc. 55-0000
Anesthesia Assembly BRASMED COLIBRI
Barber Clippers Mundial HC-SERIES
Dental Drill Norgen B07-201-M1KG
Homeothermic Heating Pad and Monitor Harvard Apparatus, Inc. 50-7212
Marmoset Stereotaxic Frame Narishige Scientific Instrument Lab SR-6C-HT
Patient Monitor and Pulse Oximeter Bionet Co., Ltd BM3
Stereotaxic Micromanipulator Narishige Scientific Instrument Lab SM-15R
Surgical Microscope Opto SM PLUS IBZ
Instruments
Allis tissue forceps Sklar 36-2275
Alm Retractor, rounded point, 4×4 teeth Rhosse RH11078
Angled McPherson Forceps Oftalmologiabr 11301A
Curved Surgial Scissors Harvard Apparatus, Inc. 72-8422
Curved Tissue Forceps Sklar 47-1186
Delicate Dissection forceps WPI WP5015
Dental Drill Bit Microdont ISO.806.314.001.524.010
Essring Tissue Forceps Sklar 19-2460
FG 1/4 Dental Drill Bit Microdont ISO.700.314.001.006.005
Halsey Needle Holder WPI 15926-G
Halstead Mosquito forceps WPI 503724-12
Hemostatic Forceps, Straight Sklar 17-1260
Jewler Forceps Sklar 66-7436
McPherson-Vannas Optathalmic microscissor, 3 mm point Argos Instrumental ARGOS-4004
Pereosteal Raspatory Golgran 38-1
Scalpal Handle Harvard Apparatus, Inc. 72-8354
Screwdrivers Eurotool SCR-830.00
Sodering Iron Hikari 21K006
Surgical Scissor Harvard Apparatus, Inc. 72-8400
Toothed forceps WPI 501266-G
Disposables/Single Use
1 ml sterile syringe with 26 G needle Descarpack 7898283812785
130 cm x 140 cm surgical field, presterilized ProtDesc 7898467276344
24G Needle, presterilized Descarpack 7898283812846
50 cm x 50 cm surgical field, presterilized Esterili-med 110100236
Cotton Tipped Probes, Presterilized Jiangsu Suyun Medical Materials Co. LTD 23007
Cotton tipped Qutips Higie Topp 7898095296063
Electrode Array Home made
Endotracheal tube without cuff, internal diameter 2.0 mm, outer diameter 2.9 mm Solidor 7898913077201
Tinned copper wire, 0.15 mm diameter
M1.4×3 Stainless steel screws USMICROSCREW M14-30M-SS-P
Medical Tape Missner 7896544910102
Nylon surgical sutures Shalon N540CTI25
Scalpal Blade, presterilized AdvantiVe 1037
solder Kester SN63PB37
Sterile Saline 0.9% Isofarma 7898361700041
Sterile Surgical Gloves Maxitex 7898949349051
Sterile Surgical Gown ProtDesc 7898467281208
Surgical Gauze, 15 cm x 26 cm presterilized Héika 7898488470315
Gelfoam Pfizer
Drugs/Chemicals
0.25mg/ml Atropine Isofarma
10% Lidocaine Spray Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda. 7896676405644
2.5% Enrofloxacino veterinary antibiotic Chemitec 0137-02
Dexametasona Veterinary Anti inflammatory MSD R06177091A-00-15
Hydrogen Peroxide Farmax 7896902211537
Isoflourane BioChimico 7897406113068
Jet Acrylic polymerization solution Artigos Odontológicos Clássico
Jet Auto Polymerizing Acrylic Artigos Odontológicos Clássico
Ketamine 10% Syntec
Lidocaine and Phenylephrine 1.8 ml local anesthetic SS White 7892525041049
Povidone-Iodine solutiom Farmax 7896902234093
Riohex 2% surgical Soap Rioquímica 7897780209418
Silver Paint SPI Supplies 05002-AB
Tramadol chloride 50 mg/ml União Química 7896006245452
Refresh gel (polyacrylic acid) Allergan

参考文献

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記事を引用
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