Summary

Una procedura Grande laterale Craniotomia per Mesoscale Wide-field Optical Imaging di Brain Activity

Published: May 07, 2017
doi:

Summary

Questo protocollo presenta un metodo per creare una grande craniotomia unilaterale sulle regioni temporali e parietali della corteccia cerebrale del mouse. Ciò è particolarmente utile per l'imaging in tempo reale su un'area espansiva di un emisfero corticale.

Abstract

La craniotomia è una procedura comunemente eseguita per esporre il cervello per gli esperimenti in vivo. Nella ricerca del mouse, la maggior parte dei laboratori utilizzano una piccola craniotomia, in genere da 3 mm x 3 mm. Questo protocollo introduce un metodo per creare una finestra del cranio sostanzialmente quella da 7 x 6 mm esponendo più di un emisfero cerebrale sopra il mouse corteccia temporale e parietale (ad esempio, bregma di 2,5 – 4,5 mm laterale sul 0 – 6 mm). Per eseguire questo intervento, la testa deve essere inclinata di circa 30 ° e gran parte del muscolo temporale deve essere ritirato. A causa della grande quantità di rimozione ossea, questa procedura è previsto solo per gli esperimenti acuti con l'animale anestetizzato durante l'intervento chirurgico e sperimentare.

Il vantaggio principale di questo innovativo grande finestra cranica laterale è di fornire accesso simultaneo a entrambe le zone mediale e laterale della corteccia. Questo grande finestra del cranio unilaterale può essere utilizzato per studiare le dinamiche neurali tra le cellule,nonché tra le diverse aree corticali combinando multi-elettrodo registrazioni elettrofisiologiche, imaging dell'attività neuronale (ad esempio, l'imaging intrinseca o estrinseca), e la stimolazione optogenetic. Inoltre, questa grande craniotomia espone anche una grande area di vasi sanguigni corticali, consentendo la manipolazione diretta della vascolarizzazione corticale laterale.

Introduction

Craniotomia è una procedura standard utilizzato da neuroscienziati per rivelare una porzione del cervello. Sin dagli albori della elettrofisiologia, la craniotomia ha consentito innovazioni senza precedenti nel campo delle neuroscienze. mappatura densa della corteccia cerebrale con elettrodi ha portato ad ipotesi esperimenti di prova e teorie basate su queste mappe. Abbiamo recentemente entrati in una nuova era in cui la craniotomia è utilizzata per l'imaging in vivo del flusso sanguigno corticale 1, 2, 3 e architettura neurovascolari 4, permettendo la visualizzazione in tempo reale dell'attività corticale nelle aree esposte 5, 6, 7. Sebbene molti studi utilizzano craniotomie combinate con tecniche di imaging ottico in vivo per studiare la struttura e la funzione dei neuroni corticali, glia e corvascolarizzazione tici 8, 9, ulteriori indagini sono limitate da piccole aree della corteccia esposta (ma vedi 10).

Lo scopo di questo protocollo è quello di fornire un metodo per creare una grande craniotomia laterali, esponendo la corteccia cerebrale dalla linea mediana all'osso squammoso, e si estende oltre bregma e lambda. Questa grande craniotomia consente la visualizzazione simultanea delle cortecce di associazione (retrosplenial, cingolo, e parietale), motoria primaria e secondaria, somatosensoriale, visivo, e la corteccia uditiva. Questo metodo è stato precedentemente accoppiato con immagini a colori sensibile tensione (VSDI) per indagare come più aree corticali interagiscono tra loro durante l'attività spontanea e stimolo indotto corticale 5, 11, 12. Gli aspetti più difficili di questa procedura include il posizionamento della testadell'animale, che fissa la piastra di testa, ed evitando emorragia mentre separa il muscolo temporale dall'osso parietale. Si deve inoltre tener conto durante i processi di foratura e di rimozione del cranio come le curve cranio ad un angolo obliquo.

Protocol

Il seguente protocollo segue l'Università del Comitato Animal Care Lethbridge (ACC) le linee guida, ed è condotta in conformità con gli standard del Consiglio canadese Animal Care (CCAC). 1. Preparazione Per periodi di tempo prolungati, autoclave tutte le forniture chirurgiche aperte e garantire che la sterilità viene mantenuta per tutta la chirurgia. Se sono necessari più interventi chirurgici, autoclave tra interventi chirurgici. Assicurarsi che ci sia u…

Representative Results

Per studiare le interazioni tra le aree corticali all'interno di un singolo emisfero, abbiamo usato un ampio craniotomia estende attraverso il seno sagittale e 5 – 6 mm lateralmente. Questa finestra cranica inclusa primaria (motore, somatosensoriale, visivo, uditivo), secondari (motore, visivo), e di associazione (retrosplenial, cingolo, parietale associazione) cortecce di emisferi destro (Figura 3A). Per questo lavoro abbiamo utilizzato l'imag…

Discussion

Questo protocollo innovativo per una grande finestra cranica permette l'imaging simultaneo sulle zone temporali e parietali della corteccia cerebrale. Combinato con imaging ottico, può aiutare a rivelare dinamiche neurali all'interno di aree corticali durante l'attività spontanea e stimolo-indotta. Questo craniotomia espansiva espone anche una grande estensione della rete vascolare corticale, tra cui l'estremità prossimale dell'arteria cerebrale media (MCA), consentendo imaging in vivo de…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato sostenuto da un consiglio scientifico di ricerca scientifica del Canada (NSERC) Discovery Grant # 40352, Campus Alberta per l'Innovation Program Chair, Alberta Alzheimer Research Program a MHM e NSERC CREATE in borsa di dottorato BIF e borsa di studio post-laurea AIHS a MK. Ringraziamo Pu Min Wang per lo sviluppo di questo protocollo e per la formazione chirurgica, e Behroo Mirza Agha e Di Shao per la carriera.

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

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Citar este artigo
Kyweriga, M., Sun, J., Wang, S., Kline, R., Mohajerani, M. H. A Large Lateral Craniotomy Procedure for Mesoscale Wide-field Optical Imaging of Brain Activity. J. Vis. Exp. (123), e52642, doi:10.3791/52642 (2017).

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