Summary

Técnica de fijación en el acrílico resina de moldeo basado en Jefe en roedores

Published: January 12, 2016
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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

Cabeza de fijación o la cabeza de restricción es una técnica de inmovilizar la cabeza del animal uniendo un marco o placa en el cráneo para la sujeción rígida. La técnica se ha adoptado para la estimulación sensorial precisa, detección de comportamiento con o sin grabación neural en animales despiertos 1-3 y para el etiquetado juxtacellular durante el ciclo de sueño-vigilia 4. También se utiliza para in vivo de imágenes cerebrales 5,6. Ahora técnica de fijación de cabeza es una herramienta de uso común en la neurociencia y la investigación del comportamiento.

Básicamente, la fijación de la cabeza tradicional requiere unión quirúrgica de metales cabeza postes en la parte superior del cráneo 6-8. Los archivos adjuntos se sujetan a continuación a una plataforma estacionaria, lo que resulta en la inmovilización de la cabeza. La investigación neurofisiológica animales despiertos en neural tales como y / o grabación óptica, cerebro intervención circuitos, imágenes del cerebro se acompaña de cirugía de implantación con acrílicos dentales. Por lo tanto,parece una tarea sencilla para aplicar la fijación de la cabeza en esos laboratorios cuando es experimentalmente necesario. Los marcos deben ser diseñados para ser ligero y lo suficientemente pequeño como para no perturbar el comportamiento natural de los animales en sus jaulas. También proporciona rigidez mecánica cuando sujeta a la plataforma estacionaria. Tiene más biocompatibilidad dependiendo de los fines experimentales. Por lo tanto, es técnicamente difícil diseñar y fabricar este tipo de cabeza cargos en el equipo general de laboratorio.

En este estudio, un método de fijación de la cabeza novela se describe, proporcionando rigidez mecánica a través de sujeción cómoda y sin emplear dispositivos metálicos cabeceras de mensajes. Al utilizar el método de fijación de cabeza podría hacerse en condiciones de laboratorio en general, donde la cirugía de implantación se realiza generalmente en roedores para el estudio del cerebro. Las cabeceras de postes de metal son reemplazadas con cemento de resina acrílica moldeada parcialmente por una barra de fijación de la cabeza a medida y el proceso de moldeo se realiza durante IMPLANcirugía tación. La barra de fijación proporciona una alta compatibilidad espacial con otros implantes, tales como sondas de grabación neuronales, electrodos de estimulación. También simplifica los pasos de sujeción la cabeza del animal en la plataforma de fijación quitando el tornillo de sujeción. Se utilizó este método en el estudio del comportamiento anterior y llegamos a la conclusión de que este método es fácil de implementar y conveniente en la experimentación práctica 9.

Protocol

Declaración de Ética: Este experimento fue aprobado por el Comité Institucional Cuidado de Animales y el Empleo de la Universidad Nacional de Kyungpook, y se realizó de acuerdo a la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio (Instituto Nacional de la Salud, 1996). Después de experimento, los animales fueron sacrificados bajo la eutanasia dióxido de carbono. 1. Diseño de la barra de la Cabeza-fijación para ratas NOTA: Este…

Representative Results

Este método de fijación de cabeza es aplicable tanto a ratas y ratones. Totales ocho ratas recibieron implantación bilateral de electrodos de estimulación en el haz medial del cerebro anterior. Para cuatro de ellos, electrodos de alambre de tungsteno personalizados (Microdrive) fueron implantados, además, en el área de la extremidad anterior M1 (Figura 2C). Para los ratones (n = 2), cuatro electrodos de alambre de acero inoxidable se implantaron en áreas corticales frontales / occipitales. Durant…

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. Ollerenshaw, D. R., et al. Detection of tactile inputs in the rat vibrissa pathway. J Neurophysiol. 108, 479-490 (2012).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Schwarz, C., et al. The head-fixed behaving rat–procedures and pitfalls. Somatosensory & motor research. 27, 131-148 (2010).
  11. Guo, Z. V., et al. Procedures for Behavioral Experiments in Head-Fixed Mice. PLoS ONE. 9, (2014).
  12. Osborne, J. E., Dudman, J. T. RIVETS: a mechanical system for in vivo and in vitro electrophysiology and imaging. PLoS One. 9, e89007 (2014).

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Cite This Article
Roh, M., Lee, K., Jang, I., Suk, K., Lee, M. Acrylic Resin Molding Based Head Fixation Technique in Rodents. J. Vis. Exp. (107), e53064, doi:10.3791/53064 (2016).

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