Acrylharz-Form Based Leiter Fixationstechnik in Nagetiere
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
Kopffixierung oder Kopfrückhalte ist eine Technik zur Immobilisierung Kopf des Tieres durch das Anbringen eines Rahmens oder einer Platte auf dem Schädel für starre Klemm. Die Technik wurde für die präzise sensorische Stimulation, Verhaltenserkundung mit oder ohne neuronale Aufnahme in wachen Tieren 1-3 und für juxtacellular Kennzeichnung während der Schlaf-Wach-Zyklus 4 übernommen. Es ist auch für in vivo bildgebenden 5,6 eingesetzt. Jetzt Kopf Fixationstechnik ist ein häufig verwendetes Werkzeug in den Neurowissenschaften und Verhaltensforschung.
Grundsätzlich traditionellen Kopffixierung erfordert chirurgische Befestigung der Metall-Kopf-Beiträge auf der Oberseite des Schädels 6-8. Die Anlagen werden dann auf einer stationären Plattform eingeklemmt, was zu einer Immobilisierung des Kopfes. Neurophysiologische Forschung im wachen Tieren wie neuronale und / oder optischen Aufzeichnungs, Gehirn-Schaltung Intervention wird Bildgebung des Gehirns durch die Implantationschirurgie Dentalacryl begleitet. Deshalb,es scheint eine einfache Aufgabe, um den Kopf Fixierung in diesen Laboratorien durchzuführen, wenn es notwendig ist, experimentell. Die Rahmen sollten so gestaltet sein, um leicht und klein genug sein, nicht auf natürliche Verhalten Tieres in ihre Käfige zu stören. Es bietet auch mechanische Festigkeit, wenn sie der stationären Plattform eingeklemmt ist. Es hat weitere Biokompatibilität je nach Versuchszwecken. Daher ist es technisch schwierig zu entwerfen und fabrizieren wie Kopf-Beiträge in allgemeinen Laborgeräten.
In dieser Studie wird ein neuartiges Kopffixierungsmethode beschrieben, die mechanische Festigkeit durch praktische Klemm ohne Verwendung von Metall-Kopf-Beiträge. Durch Verwendung des Verfahrens, konnte Kopffixierung unter allgemeinen Laborbedingungen, wo Implantationschirurgie ist in der Regel bei Nagetieren für Gehirn-Studie durchgeführt, durchgeführt werden. Die Metall-Kopf-Beiträge sind mit Acrylharz-Zement teilweise durch eine maßgeschneiderte Kopffixierung Bar und dem Formverfahren geformt ersetzt wird während Senioren getantation der Operation. Die Fixierung Bar bietet hohe räumliche Kompatibilität mit anderen Implantaten, wie neuronale Aufnahme Sonden, Stimulationselektroden. Auch es erleichtert die Schritte der Spannkopf des Tieres auf der Fixierung Plattform, indem Verschrauben. Wir verwendeten diese Methode in der vorherigen Verhaltensstudie und wir festgestellt, dass dieses Verfahren einfach zu implementieren ist und bequem in praktischen Versuchen 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).
