깨어 있는 머리 고정 쥐의 신경 영상을 위한 머리 임플란트
Summary
깨어 있는 머리 고정 쥐의 기능적 이미징을 위한 상세한 새로운 절차가 설명됩니다.
Abstract
전임상 및 기초 과학 연구에 일반적으로 사용되는 마취제는 뇌의 대사, 신경 및 혈관 기능에 우울한 영향을 미치며 신경 생리학적 결과에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 연구 연구에 깨어 있는 동물을 사용하는 것은 유리하지만 데이터 수집 전반에 걸쳐 모션 아티팩트를 최소화하기 위해 동물을 침착하고 정지 상태로 유지해야 하는 주요 과제를 제기합니다. 더 작은 크기의 설치류(예: 생쥐)에서 깨어 있는 이미징은 매우 일반적이지만 쥐가 더 크고 강하며 이미징에 필요한 오랜 기간 동안 움직임 제한 및 머리 고정에 반대하는 경향이 더 크기 때문에 쥐에서는 부족합니다. 맞춤형 손으로 꿰매는 슬링, 3D 프린팅된 머리 임플란트, 헤드 캡 및 헤드프레임을 사용하여 깨어 있는 머리 고정 쥐의 신경 영상의 새로운 모델에 대해 설명합니다. 단일 수염 자극에 대한 단일 시도 후 얻은 결과는 유발된 기능적 반응의 강도가 증가했음을 시사합니다. 깨어 있는 머리가 고정된 쥐에서 유발된 기능적 반응을 얻는 것은 마취된 쥐보다 빠르고 신뢰할 수 있고 재현 가능하며 반복적인 종단 연구에 사용할 수 있습니다.
Introduction
대부분의 기본, 전임상 및 중개 과학적 신경 영상 조사는 마취 된 동물 1,2에서 획득됩니다. 마취제는 실험을 용이하게 하지만 뇌와 신체의 신진대사, 혈압 및 심박수에 지속적으로 영향을 미칩니다3. 마취제의 종류와 투여 기간 및 경로는 재현성 및 번역 실패에 기여할 수 있는 데이터 해석에 교란 변수를 추가합니다4. 깨어 있는 머리 고정 쥐 신경 영상 연구의 주요 병목 현상은 준비 및 데이터 수집 과정 전반에 걸쳐 쥐를 고정시키고 침착하게 유지해야 한다는 요구 사항입니다. 작은 움직임은 부당한 모션 아티팩트를 생성하여 데이터 분석 및 해석에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
맞춤형 슬링, 3차원(3D) 프린팅된 머리 임플란트, 헤드 캡 및 헤드프레임을 사용하여 깨어 있는 머리 고정 쥐의 새로운 신경 영상 모델이 고안되어 쉽게 실험할 수 있는 몇 가지 이점을 제공합니다. 3D 헤드 임플란트는 가볍고 트랜스픽션에 필요한 두개골의 작은 부분을 덮습니다. 3D 프린팅된 머리 임플란트 및 캡은 CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어를 사용하여 설계되었습니다. 수염 자극, 데이터 수집, 데이터 분석 및 마취된 쥐의 결과는 이전 연구 5,6,7에서 자세히 설명되었습니다.
Protocol
모든 절차는 국립 보건원 (National Institute of Health) 지침을 준수했으며 캘리포니아 대학교 어바인 동물 관리 및 사용위원회 (University of California, Irvine Animal Care and Use Committee)의 승인을 받았습니다. 7마리의 수컷 및 1마리의 암컷 쥐(Sprague-Dawley, 체중: 185-350 g)를 본 연구에 사용하였다. 연구 완료 후, 래트를 이산화탄소 과다 투여를 사용하여 희생시켰다. 1. 다른 구성 요소의 디?…
Representative Results
마취된 쥐의 단일 시험에서 나온 대표적인 광학 이미징 신호와 깨어 있는 쥐의 합산된 반응(수집된 40건의 시험)이 표시됩니다(그림 4). 깨어 있는 쥐의 단일 수염 자극에 대한 신호 강도는 마취된 쥐보다 더 높은 임계값에서 시각화될 수 있으며, 이는 깨어 있는 동물로부터 더 강한 신호를 보여줍니다. 쥐의 C2 수염을 5Hz에서 1초 동안 자극하고 기능적 반응을 기준선과 비교하?…
Discussion
깨어 있는 머리 고정 쥐 이미징을 사용하면 용이성과 사용자 정의 측면에서 많은 이점을 얻을 수 있습니다. 맞춤형으로 설계된 슬링은 쥐를 통기성 있는 그물망 재료로 감쌀 수 있게 하여 동물을 밀폐된 플라스틱 구속실에 장기간 가둘 필요가 없습니다10,11. 쥐는 쥐의 약한 진정 수준(1.0-2.5mg/kg)보다 낮은 매우 낮은 용량의 아세프로마진을 사용하여 연속…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Clara Jones, James Stirwalt, Linh Hoang, Young Joon Ha 및 Amirsoheil Zareh에게 쥐 훈련과 슬링 준비에 도움을 주신 것에 감사드립니다. 자금은 국립 보건원(NIH, 보조금 번호: NS119852)과 Leducq 재단(보조금 번호:15CVD02)에서 제공했습니다.
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 |
References
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Cite This Article
Bhatti, M., Malone, H., Hui, G., Frostig, R. D. Head Implants for the Neuroimaging of Awake, Head-Fixed Rats. J. Vis. Exp. (187), e64324, doi:10.3791/64324 (2022).