إجراء حج القحف الجانبي الكبير ل ميسوسكيل التصوير البصري الميداني واسعة النطاق من نشاط الدماغ
Summary
يعرض هذا البروتوكول وسيلة لخلق حج القحف من جانب واحد كبير على المناطق الزمنية والجداري من الماوس القشرة المخية. وهذا مفيد خصوصا للتصوير في الوقت الحقيقي على مساحة شاسعة من الكرة الأرضية القشرية.
Abstract
حج القحف هو إجراء يقوم عادة لفضح الدماغ لإجراء التجارب في الجسم الحي. في مجال البحوث الماوس، معظم معامل الاستفادة من حج القحف صغيرة، وعادة 3 ملم × 3 مم. هذا البروتوكول يقدم طريقة لإنشاء إطار الجمجمة أكبر بكثير 7 مم × 6 مم تعريض أكثر من نصف الكرة المخية على الماوس القشور الزمنية والجداري (على سبيل المثال، bregma 2،5-4،5 مم، الأفقي 0-6 ملم). لإجراء هذه الجراحة، يجب إمالة الرأس حوالي 30 درجة والكثير من العضلات الزمنية يجب أن تراجع. ويرجع ذلك إلى كمية كبيرة من إزالة العظام، ويهدف هذا الإجراء فقط للتجارب الحادة مع الحيوان تخدير طوال الجراحة والتجربة.
والميزة الرئيسية لهذا الإطار الجمجمة الجانبي كبير المبتكرة هي توفير الوصول في وقت واحد إلى كل المناطق وسطي والجانبية من القشرة. ويمكن استخدام هذه النافذة الجمجمة من جانب واحد كبير لدراسة ديناميات العصبية بين الخلايا،وكذلك بين المناطق القشرية المختلفة من خلال الجمع بين متعدد القطب التسجيلات الكهربية، والتصوير من نشاط الخلايا العصبية (مثل التصوير جوهري أو خارجي)، والتحفيز علم البصريات الوراثي. بالإضافة إلى ذلك، كما يكشف هذا حج القحف كبير مساحة كبيرة من الأوعية الدموية القشرية، مما يسمح للتلاعب المباشر من الأوعية الدموية القشرية الجانبي.
Introduction
حج القحف هو إجراء القياسية المستخدمة من قبل علماء الأعصاب ليكشف عن جزء من الدماغ. منذ فجر الكهربية، وقد سمح حج القحف اختراقات غير مسبوقة في مجال علم الأعصاب. وقد أدى رسم الخرائط كثيفة من قشرة الدماغ مع أقطاب لفرضيات تجارب اختبار النظريات وبناء على هذه الخرائط. لقد دخلنا مؤخرا حقبة جديدة حيث يتم الاستفادة حج القحف لتصوير في الجسم الحي من تدفق الدم القشرية 1 و 2 و 3 و 4 العمارة الوعائية العصبية، مما يمكن التصور في الوقت الحقيقي من النشاط القشرية داخل المناطق المكشوفة 5 و 6 و 7. على الرغم من أن العديد من الدراسات تستخدم craniotomies جنبا إلى جنب مع تقنيات التصوير الضوئي في الجسم الحي لدراسة بنية ووظيفة الخلايا العصبية القشرية، الدبقية، وكورالأوعية الدموية tical 8، 9، المزيد من التحقيقات تقتصر التي كتبها مناطق صغيرة من قشرة يتعرض (ولكن انظر 10).
والغرض من هذا البروتوكول هو توفير وسيلة لخلق حج القحف الجانبي كبير، وفضح القشرة الدماغية من خط الوسط حتى العظم صدفي، وتتجاوز bregma وامدا. هذا حج القحف كبير يتيح العرض المتزامن للقشرات الجمعيات (خلف الطحال، الحزامي، والجداري)، والسيارات الابتدائي والثانوي، الحسية والبصرية، والقشرة السمعية. وقد اقترنت هذه الطريقة سابقا مع التصوير الجهد صبغة حساسة (VSDI) لمعرفة كيف تتفاعل متعددة المناطق القشرية مع بعضهم البعض خلال عفوية والناجم عن التحفيز النشاط القشرية 5 و 11 و 12. وتشمل الجوانب الأكثر تحديا من هذا الإجراء تحديد المواقع الرأسمن الحيوان، وتحديد لوحة الرأس، وتجنب نزف في حين فصل العضلات الزمنية من العظام الجداري. يجب أيضا أن تؤخذ الرعاية أثناء عمليات الحفر والجمجمة إزالة كما منحنيات الجمجمة في زاوية منحرف.
Protocol
Representative Results
Discussion
هذا البروتوكول مبتكرة لنافذة الجمجمة كبير يمكن التصوير في وقت واحد على المناطق الزمنية والجداري من القشرة الدماغية. جنبا إلى جنب مع التصوير الضوئي، فإنه يمكن أن يساعد في الكشف عن ديناميات العصبية داخل المناطق القشرية خلال النشاط العفوي والناجم عن التحفيز. كما يعرض ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل العلوم الطبيعية والهندسة مجلس البحوث كندا (NSERC) اكتشاف غرانت # 40352، حرم ألبرتا لبرنامج كرسي الابتكار وبرنامج بحوث الزهايمر ألبرتا إلى MHM، وNSERC CREATE في BIF زمالة الدكتوراه وAIHS الزمالة العليا لMK. نشكر بو مين وانغ لتطوير هذا البروتوكول والتدريب الجراحي، وبهرو ميرزا آغا ودي شاو لتربية.
Materials
| Heating Pad | FHC | 40-90-2 | |
| Fine Scissors | Fine Science Tools | 14058-09 | |
| Forceps | Fine Science Tools | 11251-35 | 2 or more pairs are recommended |
| Spring scissors | Fine Science Tools | 15000-00, 15000-10 | 1 pair should be designated for dura removal |
| Jet tooth shade powder | LANG Dental | Jet Tooth Shade Powder | to be mixed with the Jet Liquid |
| Jet tooth shade liquid | LANG Dental | Jet Tooth Shade Liquid | to be mixed wihth the Jet Powder |
| Drill Heads – Carbide Burs FG 1/4 389 | Midwest Dental | 385201 | |
| Agarose Powder | Sigma-Aldrich | A9793 | |
| Gelfoam | Sinclair Dental Canada | Pfizer Gelfoam | |
| Isoflurane | Western Drug Distribution Centre Ltd | 124125 | |
| Lidocaine 2% Epinephrine | Western Drug Distribution Centre Ltd | 125299 | |
| Dexamethazone 5 mg/mL | Western Drug Distribution Centre Ltd | 125231 | |
| Butyl cyanoacrylate glue (VetBond) | Western Drug Distribution Centre Ltd | 12612 |
Referências
- Sigler, A., Mohajerani, M. H., Murphy, T. H. Imaging rapid redistribution of sensory-evoked depolarization through existing cortical pathways after targeted stroke in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (28), 11759-11764 (2009).
- Shih, A. Y., et al. Two-photon microscopy as a tool to study blood flow and neurovascular coupling in the rodent brain. J Cereb Blood Flow Metab. 32 (7), 1277-1309 (2012).
- Grinvald, A., Hildesheim, R. VSDI: a new era in functional imaging of cortical dynamics. Nat Rev Neurosci. 5 (11), 874-885 (2004).
- Blinder, P., Shih, A. Y., Rafie, C., Kleinfeld, D. Topological basis for the robust distribution of blood to rodent neocortex. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (28), 12670-12675 (2010).
- Mohajerani, M. H., et al. Spontaneous cortical activity alternates between motifs defined by regional axonal projections. Nat Neurosci. 16 (10), 1426-1435 (2013).
- Mohajerani, M. H., McVea, D. A., Fingas, M., Murphy, T. H. Mirrored bilateral slow-wave cortical activity within local circuits revealed by fast bihemispheric voltage-sensitive dye imaging in anesthetized and awake mice. J Neurosci. 30 (10), 3745-3751 (2010).
- Lippert, M. T., Takagaki, K., Xu, W., Huang, X., Wu, J. Y. Methods for voltage-sensitive dye imaging of rat cortical activity with high signal-to-noise ratio. J Neurophysiol. 98 (1), 502-512 (2007).
- Misgeld, T., Kerschensteiner, M. In vivo imaging of the diseased nervous system. Nat Rev Neurosci. 7 (6), 449-463 (2006).
- Kerr, J. N., Denk, W. Imaging in vivo: watching the brain in action. Nat Rev Neurosci. 9 (3), 195-205 (2008).
- Aronoff, R., et al. Long-range connectivity of mouse primary somatosensory barrel cortex. Eur J Neurosci. 31 (12), 2221-2233 (2010).
- McVea, D. A., Mohajerani, M. H., Murphy, T. H. Voltage-sensitive dye imaging reveals dynamic spatiotemporal properties of cortical activity after spontaneous muscle twitches in the newborn rat. J Neurosci. 32 (32), 10982-10994 (2012).
- Sweetnam, D., et al. Diabetes impairs cortical plasticity and functional recovery following ischemic stroke. J Neurosci. 32 (15), 5132-5143 (2012).
- Yin, Y. Q., et al. In vivo field recordings effectively monitor the mouse cortex and hippocampus under isoflurane anesthesia. Neural Regeneration Research. 11 (12), 1951-1955 (2016).
- Sharp, P. S., et al. Comparison of stimulus-evoked cerebral hemodynamics in the awake mouse and under a novel anesthetic regime. Scientific Reports. 5, 12621 (2015).
- Kyweriga, M., Mohajerani, M. H., Kianianmomeni, A. Optogenetics: Methods and Protocols. Methods in Molecular Biology. 1408, 251-265 (2016).
- Grutzendler, J., Gan, W. B. . Imaging in neuroscience and development : a laboratory manual. , (2005).
- Vanni, M. P., Murphy, T. H. Mesoscale transcranial spontaneous activity mapping in GCaMP3 transgenic mice reveals extensive reciprocal connections between areas of somatomotor cortex. J Neurosci. 34 (48), 15931-15946 (2014).
- Xie, Y., et al. Resolution of High-Frequency Mesoscale Intracortical Maps Using the Genetically Encoded Glutamate Sensor iGluSnFR. J Neurosci. 36 (4), 1261-1272 (2016).
- Chan, A. W., Mohajerani, M. H., LeDue, J. M., Wang, Y. T., Murphy, T. H. Mesoscale infraslow spontaneous membrane potential fluctuations recapitulate high-frequency activity cortical motifs. Nat Commun. 6, 7738 (2015).
- Lim, D. H., et al. In vivo Large-Scale Cortical Mapping Using Channelrhodopsin-2 Stimulation in Transgenic Mice Reveals Asymmetric and Reciprocal Relationships between Cortical Areas. Front Neural Circuits. 6, (2012).
- Ferezou, I., et al. Spatiotemporal dynamics of cortical sensorimotor integration in behaving mice. Neuron. 56 (5), 907-923 (2007).
- Mohajerani, M. H., Aminoltejari, K., Murphy, T. H. Targeted mini-strokes produce changes in interhemispheric sensory signal processing that are indicative of disinhibition within minutes. Proc Natl Acad Sci U S A. 108 (22), E183-E191 (2011).
- Madisen, L., et al. Transgenic mice for intersectional targeting of neural sensors and effectors with high specificity and performance. Neuron. 85 (5), 942-958 (2015).
