رئيس القائمة على الاكريليك الراتنج صب التثبيت تقنية في القوارض
Summary
Traditional head fixation techniques have used metallic frames attached on the skull as an interface for head fixation apparatus. This protocol demonstrates a frameless, acrylic resin molding based head fixation technique for behavioral tasks in rodents.
Abstract
Head fixation is a technique of immobilizing animal’s head by attaching a head-post on the skull for rigid clamping. Traditional head fixation requires surgical attachment of metallic frames on the skull. The attached frames are then clamped to a stationary platform resulting in immobilization of the head. However, metallic frames for head fixation have been technically difficult to design and implement in general laboratory environment. In this study, we provide a novel head fixation method. Using a custom-made head fixation bar, head mounter is constructed during implantation surgery. After the application of acrylic resin for affixing implants such as electrodes and cannula on the skull, additional resins applied on top of that to build a mold matching to the port of the fixation bar. The molded head mounter serves as a guide rails, investigators conveniently fixate the animal’s head by inserting the head mounter into the port of the fixation bar. This method could be easily applicable if implantation surgery using dental acrylics is necessary and might be useful for laboratories that cannot easily fabricate CNC machined metal head-posts.
Introduction
رئيس تثبيت أو رئيس الزجرية هو أسلوب من شل حركة رأس الحيوان عن طريق ربط الإطار أو لوحة على الجمجمة للقط جامدة. وقد تم اعتماد هذه التقنية لالتحفيز الحسي الدقيق، والاستشعار السلوكي مع أو بدون تسجيل العصبي في الحيوانات المستيقظة 1-3 والعلامات juxtacellular خلال دورة النوم واليقظة 4. كما أنها تستخدم في الجسم الحي تصوير الدماغ 5،6. الآن تقنية رأس تثبيت أداة تستخدم عادة في علم الأعصاب والبحوث السلوكية.
في الأساس، رئيس التثبيت التقليدية يتطلب مرفق جراحي من المعدن الرأس المشاركات على الجزء العلوي من الجمجمة 6-8. ثم فرضت المرفقات إلى منصة ثابتة، مما أدى إلى شل حركة الرأس. بحث العصبي في الحيوانات المستيقظة مثل العصبية و / أو تسجيل البصرية، تدخل دوائر الدماغ، ويرافق تصوير الدماغ عن طريق الجراحة زرع باستخدام الأكريليك الأسنان. بناءا عليه،يبدو مهمة بسيطة لتنفيذ تثبيت الرأس في تلك المختبرات عندما يكون ذلك ضروريا تجريبيا. وينبغي تصميم الإطارات لتكون خفيفة الوزن وصغيرة بما فيه الكفاية على عدم تعكير صفو السلوك الطبيعي الحيوان في أقفاص وطنهم. كما يوفر الصلابة الميكانيكية عندما فرضت على منصة ثابتة. لديها أيضا توافق مع الحياة اعتمادا على أغراض تجريبية. وبالتالي، فمن الصعب من الناحية الفنية لتصميم وتصنيع هذه الوظائف الرأس في معدات المختبرات العامة.
في هذه الدراسة، وصفت طريقة رئيس تثبيت الرواية، وتوفير صلابة ميكانيكية من خلال لقط مريحة دون استخدام المعادن الرأس المشاركات. باستخدام الطريقة، يمكن أن يتم تثبيت الرأس تحت ظروف المختبر العامة، حيث عادة ما يتم إجراء جراحة زرع في القوارض لدراسة الدماغ. يتم استبدال المعادن الرأس المشاركات مع الاكريليك الاسمنت الراتنج مصبوب جزئيا بار رئيس التثبيت حسب الطلب وعملية الصب يتم خلال implanجراحة الكساء. يوفر شريط تثبيت التوافق مكانية عالية مع غرسات أخرى، مثل تحقيقات تسجيل العصبية، أقطاب التحفيز. كما أنه يبسط خطوات تحامل رأس الحيوان على منصة تثبيت عن طريق إزالة المسمار الربط. استخدمنا هذه الطريقة في الدراسة السلوكية السابقة وخلصنا إلى أن هذه الطريقة هي سهلة التنفيذ ومريحة في التجريب العملي 9.
Protocol
Representative Results
Discussion
This protocol demonstrates a simple and convenient head fixation method using materials at hand. For physically successful head fixation, the first critical steps during surgery is to rinse and dry the skull surface clearly before applying the dental adhesive resin cement. Second, this method does not uses screws implanting under temporal muscles and only depends on the screws on the skull, their perpendicular implantation against the surface of skull rim is crucial10. This reduces the possibility of accidenta…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported by Basic Science Research Program through the NRF funded by the Ministry of Education, Science and Technology (2010-0022362) and (2012R1A2A2A02046812).
Materials
| Dental acrylic resin | Lang Dental Manufacturing | Ortho-Jet | to make molded mounter |
| Paraffin film | Bemis | Parafilm | to prevent adhesion of acrylic resin to the bar |
| Dental adhesive | Sun Medical | Super-Bond C&B | to bond between acrylic resin and skull |
| Plexglass or other acrylic plate | to make fixation bar and box platform | ||
| Cyanoacrylate | to bond acrylic plates |
References
- Mayrhofer, J. M., et al. Novel two-alternative forced choice paradigm for bilateral vibrotactile whisker frequency discrimination in head-fixed mice and rats. J Neurophysiol. 109, 273-284 (2013).
- Bryant, J. L., Roy, S., Heck, D. H. A technique for stereotaxic recordings of neuronal activity in awake, head-restrained mice. J Neurosci Methods. 178, 75-79 (2009).
- Ollerenshaw, D. R., et al. Detection of tactile inputs in the rat vibrissa pathway. J Neurophysiol. 108, 479-490 (2012).
- Lee, M. G., Manns, I. D., Alonso, A., Jones, B. E. Sleep-wake related discharge properties of basal forebrain neurons recorded with micropipettes in head-fixed rats. J Neurophysiol. 92, 1182-1198 (2004).
- Lutcke, H., et al. Optical recording of neuronal activity with a genetically-encoded calcium indicator in anesthetized and freely moving mice. Front Neural Circuits. 4, 9 (2010).
- Dombeck, D. A., Khabbaz, A. N., Collman, F., Adelman, T. L., Tank, D. W. Imaging large-scale neural activity with cellular resolution in awake, mobile mice. Neuron. 56, 43-57 (2007).
- Kimura, R., et al. Reinforcing operandum: rapid and reliable learning of skilled forelimb movements by head-fixed rodents. Journal of neurophysiology. 108, 1781-1792 (2012).
- Hadlock, T., Kowaleski, J., Mackinnon, S., Heaton, J. T. A novel method of head fixation for the study of rodent facial function. Experimental neurology. 205, 279-282 (2007).
- Roh, M., Jang, I. S., Lee, M. G. Push-in Head Restraining Apparatus for Intracranial Self Stimulation Tasks in Rats. Korean J Physiol Pharmacol. 18, 103-108 (2014).
- Schwarz, C., et al. The head-fixed behaving rat–procedures and pitfalls. Somatosensory & motor research. 27, 131-148 (2010).
- Guo, Z. V., et al. Procedures for Behavioral Experiments in Head-Fixed Mice. PLoS ONE. 9, (2014).
- Osborne, J. E., Dudman, J. T. RIVETS: a mechanical system for in vivo and in vitro electrophysiology and imaging. PLoS One. 9, e89007 (2014).
