Method Article
توضح هذه المقالة إعداد نافذة تصوير مصنوعة خصيصا تكملها قنية التسريب وزرعها على منطقة CA1 في قرن آمون في الفئران.
تصوير الأنشطة العصبية في قرار خلية واحدة في الحيوانات يتصرف مستيقظا هو نهج قوي جدا للتحقيق في وظائف الدائرة العصبية في نظم علم الأعصاب. ومع ذلك، فإن ارتفاع امتصاص وتناثر الضوء في أنسجة الثدييات يحد من التصوير داخل الجسم في الغالب إلى مناطق الدماغ السطحية، مما يترك مناطق الدماغ العميق، مثل قرن آمون، بعيدة المنال لإجراء المجهر البصري. في هذا الفيديو، نعرض إعداد وزرع نافذة التصوير المصنوعة خصيصا لتمكين التصوير المزمن في الجسم الحي لمنطقة فرس النهر الظهري CA1 في الفئران التي تتصرف بشكل ثابت. يتم استكمال النافذة المصنوعة خصيصا بقنية ضخ تسمح بالتسليم المستهدف لناقلات الفيروس والأدوية إلى منطقة التصوير. من خلال الجمع بين هذا الإعداد والتصوير على نطاق واسع المجال، قمنا بتسجيل طويل الأجل لنشاط الخلايا العصبية باستخدام مؤشر الكالسيوم الفلوري من مجموعات فرعية كبيرة من الخلايا العصبية في الفئران behaving على مدى عدة أسابيع. كما أظهرنا إمكانية تطبيق هذا الإعداد للتصوير الجهد مع قرار ارتفاع واحد. سمحت المؤشرات المشفرة وراثيا عالية الأداء لنشاط الخلايا العصبية وكاميرات CMOS العلمية بالتصور المتكرر للتفاصيل المورفولوجية دون الخلوية للخلايا العصبية الفردية بدقة زمنية عالية. كما نناقش مزايا والقيود المحتملة للطريقة الموصوفة وتوافقها مع تقنيات التصوير الأخرى.
الحصين هو منطقة الدماغ الرئيسية المسؤولة عن التعلم والذاكرة1 وكذلك للملاحة المكانية2. ويرتبط ضمور فرس النهر مع الاضطرابات العصبية والنفسية التي تنطوي على فقدان الذاكرة والتدهور المعرفي3,4,5. في الفئران، قرن آمون هو نموذج راسخ جدا لدراسة المكانية والسياقية، والتعلم النقابي وتكوين الذاكرة على مستويات الخلوية والشبكة4،5. تتطلب الدراسات الميكانيكية للتعلم والذاكرة استجوابا طوليا للبنية العصبية والوظيفة في سلوك الفئران. التصوير الفلوري في تركيبة مع المجسات المشفرة وراثيا6 يوفر قدرات غير مسبوقة لتسجيلدينامياتالجهد الغشاء 7،8، عابري الكالسيوم9، والتغيرات الهيكلية10 على مجموعات فرعية كبيرة من الخلايا العصبية intravitally. ومع ذلك ، يتم إعاقة الوصول البصري إلى قرن آمون في الفئران من قبل القشرة ، والتي يمكن أن تصل إلى أكثر من 1 مم في السماكة. هنا ، وصفنا إجراء لتجميع جهاز تصوير مصنوع خصيصا وزرعه المزمن في رأس الماوس للوصول البصري على المدى الطويل إلى منطقة CA1 دون الإقليمية في قرن آمون الظهري في الفئران behaving. ضخ cannula متكاملة في زرع التصوير يسمح إدارة الفيروسات أو الأدوية مباشرة على الخلايا العصبية في مجال الرؤية. الإعداد الموصوف في تركيبة مع المجهر واسعة المجال تمكن التصوير المتكرر للمجموعات الفرعية الكبيرة من الخلايا العصبية في الفئران تتصرف على مدى فترات طويلة من الزمن. لقد استخدمنا هذا الإعداد للتعبير عن مؤشرات الكالسيوم والجهد المشفرة وراثيا في منطقة فرس النهر CA1 عن طريق الحقن المستهدف للفيروس المرتبط بال أدينو المؤتلف (rAAV) لتسجيلات نشاط الخلايا العصبية بدقة خلية واحدة. كما قمنا بتصوير الكالسيوم الطولي للمجموعات الفرعية العصبية المقابلة بدقة عالية في سلوك الحيوانات. بالإضافة إلى ذلك ، يتوافق هذا الإعداد مع المجهر متعدد الفوتون والتنظير الدقيق ، وبالتالي توسيع مجموعة أدوات تقنيات التصوير لدراسة شبكات الخلايا العصبية على المستويات الخلوية ودون الخلوية في الفئران behaving. وصفنا الخطوات الهامة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها للبروتوكول. كما ناقشنا المزالق والقيود المحتملة للطريقة.
تمت الموافقة على جميع الطرق المذكورة هنا من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC) في جامعة ويستليك.
1. زرع تجميع
ملاحظة: تجميع زرع التصوير بسيط تقنيا ويتطلب فقط العناصر المتاحة تجاريا(الشكل 1، انظر أيضا جدول المواد). يمكن تصنيع لوحات الرأس في متجر الآلات المحلي باستخدام ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ أو التيتانيوم. نقترح إعداد مخزون من الغرسات المجمعة بالكامل قبل بدء العمليات الجراحية. بعد إجراء تجارب الجسم الحي ، يمكن استرداد الغرسات وإعادة استخدامها عدة مرات. في بعض الحالات، قد يتطلب فقط إعادة ربط قنية التسريب عن طريق لحام أو استبدال الزجاج الغطاء.
الشكل 1: ستة مكونات الأجهزة الرئيسية لتجميع وتركيب زرع التصوير. (أ) قنية وهمية. (ب) قنية الدليل. (ج) كانولا التصوير. (د) زجاج غطاء زجاجي. (ه) لوحة الرأس. (F) قنية داخلية. شريط المقياس: 5 مم. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: التخطيطي لتجميع قنية الحقن، التي تتكون من قنية دليل مع قنية دمية إدراجها، مع قنية التصوير. (أ)يجب أن تكون الزاوية بين قنية الحقن وقنية التصوير قريبة من 45 درجة. (ب)يجب أن يكون طرف قنية الحقن على حافة قنية التصوير مباشرة. (ج) حجم مناسب من القصدير لحام المستخدمة لتصوير لحام والحقن cannulas (الخط الأحمر يشير إلى مخطط قطرة القصدير). (D) حجم غير مناسب من القصدير لحام التي ينبغي تجنبها أثناء إعداد زرع (الخط الأحمر يشير إلى الخطوط العريضة لقطرات القصدير). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
2. زرع نافذة
الشكل 3: إحداثيات ستيريوتاكسيك لموقع قرن آمون وعملية استئصال الدماغ. (أ) أربعة إحداثيات ل حواف منطقة استئصال القحف. (ب) منطقة استئصال القحف كاملة. (C-E) الصور التمثيلية التي تم الحصول عليها أثناء الجراحة (يسار) ورسمها التخطيطي (يمين) تشير إلى الألوان والاتجاهات المختلفة للألياف العصبية من (A) Cortex (B) Corpus Callosum ، و (C) قرن آمون مرئي أثناء استئصال القشرة. شريط المقياس: 1 مم. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4:رسم تخطيطي لعملية زرع النوافذ في (أ) عرض تاجي و(ب) برج القوس. (أ)لوحة الرأس؛ (ب) راتنج قاعدة طقم الأسنان؛ (ج)سوبرفوند؛ (د) كويك سيل؛ (ه) قنية التصوير؛ (و) قنية الحقن; (ز) القصدير لحام. (ج): الماوس مع زرع تثبيت بعد الجراحة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
3. حقن الفيروسات
ملاحظة: عادة ما يتم حقن الفيروسات في 5-7 أيام بعد الجراحة. قبل حقن الفيروس، لا بد من التأكد من أن نافذة التصوير واضحة، وأنه من الممكن لمراقبة الأوعية الدموية في الدماغ(الشكل 5). في بعض الحالات، قد يستغرق الأمر ما يصل إلى 14-16 يوما لمسح النافذة، وهو أمر مقبول أيضا إذا لم يتم الكشف عن التهاب في الدماغ.
الشكل 5:صورة تمثيلية للنافذة البصرية (A) قبل و (ب) بعد حقن الفيروسات المكملة بصبغ FastGreen. السهم يشير إلى نفس بنية الأوعية الدموية. شريط المقياس: 1 مم. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
4. تصوير الفئران مستيقظا تحت المجهر واسعة المجال.
ملاحظة: لوحة الرأس المعدة توفر استقرار غير عادي لزرع التصوير، وبالتالي يسمح للتصوير الطولي في الفئران مستيقظا ويتصرف مع الحد الأدنى من القطع الأثرية الحركة.
في تصوير الجسم الحي للنشاط العصبي باستخدام مؤشر الكالسيوم المشفرة وراثيا. في المتوسط ، يبدأ التصوير في الجسم الحي بعد 3-4 أسابيع من الزرع إذا تم تحقيق مستوى كاف من التعبير المتحول. بحلول هذا الوقت ، عادة ما يتم حل الوذمة الدماغية والنزيف تماما ، ويمكن ملاحظة الأوعية الدموية في الدماغ بسهولة من خلال النافذة البصرية. هنا استخدمنا الإعداد الموصوف لأداء التسجيلات المتكررة للنشاط العصبي في منطقة فرس النهر الظهري CA1 في تصرف الفئران تحت المجهر الفلوري واسع المجال. لتسجيل نشاط الخلايا العصبية، استخدمنا مؤشر الكالسيوم المشفر وراثيا مشرق، واسمه NCaMP713،والذي يظهر حساسية الكالسيوم مماثلة والقرار الزمني لتلك التي GCaMP6s14. للتعبير عن مؤشر NCaMP7 في قرن آمون، حقننا فيروس rAAV/DJ-CAG-NCaMP7 باستخدام قنية التسريب وبدأنا تصوير خط الطول في 14 يوما بعد الحقن. لتسجيل نشاط الخلايا العصبية، استخدمنا عدسة هدف الهواء 10x NA 0.3 وكاميرا هاماماتسو أوركافوسيون SCMOS التي سمحت بالتصوير عند ~1.5x1.5 مم FOV بتردد يصل إلى 100 هرتز. كانت الفلورسينس الخضراء متحمسة من خلال LED 470 نانومتر متاح تجاريا باستخدام مجموعة فلتر GFP قياسية. متوسط عمق التصوير الذي تحقق في القناة الخضراء حوالي 50-120 ميكرومتر ، والذي يسمح بتسجيل نشاط الخلايا العصبية بشكل رئيسي في طبقة الأوريان والطبقات الهرمية. يمكن أن يصل عمق التصوير في القنوات القريبة من الأشعة تحت الحمراء إلى 200 ميكرومتر للوصول إلى الطبقات الأعمق من قرن آمون8. وكان متوسط وقت التسجيل لكل FOV 6-12 دقيقة، على الرغم من أن جلسات التصوير أطول بكثير ممكنة كما يتميز NCaMP7 من قبل phototability عالية للغاية ولوحظت أي سمية ضوئية يمكن الكشف عنها (الشكل 6).
الشكل 6:تسجيل النشاط العصبي في الخلايا العصبية فرس النهر باستخدام مضان أخضر مؤشر الكالسيوم المشفرة وراثيا. (أ) FOV مختارة صورت تحت المجهر الفلوري واسعة المجال في القناة الخضراء. (ب) 15 ROIs المقابلة للخلايا العصبية واحد هو مبين في A واختار باستخدام إسقاط الانحراف المعياري للتسجيل كله. (ج) ممثل مضان آثار تجربة واحدة من الخلايا العصبية المختارة 15 في B. (D)عرض ممثل التكبير في 2 آثار الكالسيوم هو مبين في مربعات اللون المقابلة هو مبين في شريط مقياس C. ، 100 ميكرومتر. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
للحصول على آثار الفلورية ، تم تقسيم المناطق ذات الاهتمام (ROIs) المقابلة ل somas العصبية يدويا وتحليلها بواسطة برنامج ImageJ. قبل تصحيح حركة تحليل الصور ، لم تكن هناك حاجة إلى إجراءات شائعة بعد التسجيل في الحيوانات المستيقظة لأن مجموعات البيانات المكتسبة لم تعرض القطع الأثرية للحركة بسبب الاستقرار العالي لزرع التصوير. يتم تقديم تسجيل بصري تمثيلي لتجربة واحدة لأنشطة الخلايا العصبية من قرن آمون في فأر يتصرف مستيقظا في الشكل 6. 15 تم اختيار ROIs المقابلة لs somas الخلايا العصبية يدويا من نفس FOV هو مبين في الشكل 6B، وتظهر آثار مضان تجربة واحدة داخل كل عائد الاستثمار في الشكل 6C. ويبين الشكل 6D جزأين تمثيليين من آثار الفلورسينس من اثنين من ROIs مختلفة. قمنا بإجراء 4 جلسات تصوير متتالية لنفس FOV مع فترات 3 أيام. كان من الممكن تحديد وتصوير نفس الخلايا العصبية في بعض FOVs لمدة أسبوعين على الأقل (لم يتم إجراء جلسات تصوير أطول لهذه الدراسة ، ومع ذلك ، تم استخدام نفس التحضير لدراسة تصوير تصل إلى 6 أشهر في الفئران سابقا7؛ الشكل 7). في هذه الدراسة، استخدمنا AAV / DJ-CAG ناقلات، الذي كان يقود تعبيرا قويا عن جين الفائدة حتى بعد 21 يوما من تسليم الفيروس(الشكل التكميلي 1). التعبير المستمر معقدة على المدى الطويل تحديد نفس الخلايا العصبية بسبب زيادة خلفية مضان وظهور الخلايا العصبية الجديدة التي تعبر عن مؤشر الكالسيوم. لذلك ، يجب أن يكون اختيار النمط المصلي AAV والمروج لدفع التعبير الجيني المستهدف أحد الاعتبارات الهامة أثناء التصميم التجريبي على وجه الخصوص إذا كان التصوير الطولي لنفس المجموعة الفرعية من الخلايا العصبية مطلوبا. تسمح جودة التصوير بحل التشعبات القريبة وكذلك تصور الأوعية الدموية.
الشكل 7: تسلسل صورة من أربعة FOVs مختلفة من منطقة فرس النهر تتبع أكثر من 12 يوما. تم زرع الحيوان مع النافذة في اليوم 0 وتم حقنه بفيروس rAAV/DJ-CAG-NCaMP7 في اليوم السابع. تشير رؤوس الأسهم إلى الخلايا العصبية التي تم تعقبها داخل FOV. أشرطة المقياس: 80 ميكرومتر. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
في التصوير الحي للنشاط العصبي باستخدام جهاز استشعار الجهد المشفرة وراثيا.
في هذه الدراسة، استخدمنا أيضا جهاز استشعار الجهد المشفرة وراثيا رواية، واسمه SomArchon7،والذي يسمح للتصوير الجهد مع خلية واحدة واحد ارتفاع القرار في سلوكالحيوانات 7،8. للتعبير عن SomArchon ، حقننا فيروس rAAV / DJ-CAG-SomArchon باستخدام قنية التسريب وأجرينا تصوير الجهد في فأرة سلوك ثابتة الرأس بعد عدة أيام من الحقن. لتسجيل نشاط الخلايا العصبية، استخدمنا عدسة 40x NA 0.8 الهدف وكاميرا هاماماتسو أوركافوسيون SCMOS التي سمحت لنا بتصوير 150x40 ميكرومتر FOV بمعدل اكتساب يصل إلى 830 هرتز. يمكن تصوير بروتين GFP ، الذي هو جزء من بناء SomArchon لتسهيل تصور التعبير في النطاق المرئي للطيف ، بسهولة في القناة الخضراء (الإثارة LED عند 470/20 نانومتر ، الانبعاثات 525/50 نانومتر) لتحديد الخلايا ذات الأهمية للتصوير الجهد. تم إجراء تسجيلات الجهد البصري في قناة الأشعة تحت الحمراء القريبة (الإثارة بالليزر 637 نانومتر في 3.4 واط / ملم2، الانبعاثات 665 نانومتر تمريرة طويلة) مع 4 × 4 binning بمعدل اكتساب 830 هرتز. سجلنا النشاط العفوي للخلية العصبية فرس النهر في فأر مستيقظا مع متوسط SNR من 7 لكل عمل المحتملة (الشكل 8).
الشكل 8: تسجيل النشاط العصبي في الخلايا العصبية فرس النهر باستخدام مضان الأشعة تحت الحمراء القريبة من مؤشر الجهد المشفرة وراثيا SomArchon. (أ)FOV مختارة مصورة تحت المجهر الفلوري واسع المجال في قناة الأشعة تحت الحمراء القريبة. (ب) تتبع مضان تجربة واحدة من الخلايا العصبية في A. (C) عرض ممثل التكبير في تتبع الجهد في المربع المقابل هو مبين في شريط مقياس B. : 25 ميكرومتر. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
علم الأنسجة
بعد إجراء دراسة التصوير الوظيفي ، يتم استخدام تحليل ما بعد الوفاة لتأكيد الموضع الصحيح للزرع ، ومنطقة التعبير عن الفيروس ، وتوطين بروتين ذي أهمية في الخلايا العصبية المصورة. للتحقق النسيجي من التعبير عن الفيروس ووضع الزرع، تم فحص المقاطع التاجية من الدماغ الثابت PFA تحت المجهر الفلوري واسع المجال(الشكل 9A، C). تم استخدام مجهر كونفوجكال للحصول على صور عالية الدقة للخلايا العصبية الفردية التي تعبر عن مؤشر الكالسيوم ، وكذلك مؤشر الجهد(الشكل 9B، D). تم استخدام تلطيخ DAPI لتصور مورفولوجيا العام لشريحة الدماغ. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تقييم شرائح الدماغ باستخدام الكيمياء المناعية للتحقق من الإصابة بخلايا الأستروغليز أو الدبقية الناجمة عن زرع النافذة والتعبير الفيروسي. أظهرت دراساتنا السابقة أن الإجراء لم يحفز جليوسيس ملحوظ7.
الشكل 9: التحقق النسيجي من موضع النافذة البصرية والتعبير عن الفيروس. (أ) صورة فلورية تمثيلية لشريحة الدماغ القسم التاجي تظهر موضع النافذة البصرية من الماوس NCaMP التعبير. شريط المقياس: 1 مم (B) صورة كونفوجكال تمثيلية للخلايا العصبية تعبر عن مؤشرات NCaMP7. شريط المقياس: 25 ميكرومتر (C) صورة مضانة تمثيلية لشريحة الدماغ القسم التاجي تظهر موضع النافذة البصرية من فأرة التعبير عن SomArchon. شريط المقياس: 1 مم (D) صورة كونفوجكال تمثيلية للخلايا العصبية تعبر عن مؤشرات SomArchon. شريط المقياس: 25 ميكرومتر. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل التكميلي 1:التحليل الكمي لشدة الفلورسينس النسبية جنبا إلى جنب مع وقت التعبير. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الملف.
هنا نصف طريقة للتصوير على المدى الطويل لمنطقة قرن آمون CA1 في الفئران behaving. وتستند هذه الطريقة على زرع مزمن من نافذة التصوير حسب الطلب، والتي تمكن أيضا الإدارة المستهدفة من الفيروسات أو الأدوية مباشرة إلى الخلايا العصبية ذات الاهتمام. يتكون هذا البروتوكول من أربعة أجزاء رئيسية: 1) تجميع زرع التصوير؛ و (2) تركيب الغرسات؛ و (2) زراعة الأسنان؛ و (3) زراعة الأسنان؛ و (3) زراعة الأسنان؛ و (ه 2) تركيب زرع التصوير؛ 3) حقن الفيروس عن طريق زرع التصوير؛ 4) التصوير الوظيفي في الفئران behaving. فيما يلي وصف ومناقشة الخطوات الهامة في البروتوكول واستكشاف الأخطاء وإصلاحها والتعديلات والقيود المفروضة على الأسلوب. كما نناقش أهمية الأسلوب وتطبيقاته البديلة المحتملة.
هناك العديد من الخطوات الحاسمة في البروتوكول الموصوف التي هي مهمة إلى حد ما لعملية جراحية ناجحة: (1) إعداد زرع التصوير عالية الجودة; '2' الحالات الجراحية العقيمة؛ '3' طموح القشرة؛ '4' وضع غرسة التصوير بدقة؛ '5' الحقن الفيروسي. وكما تشير الخطوة 1.6، فإن القصدير اللحام الزائد سيتطلب استئصال قرنية أكبر وبالتالي يزيد من خطر الالتهاب. من المهم جدا أيضا استخدام كمية مناسبة من الغراء البصري اللاصق عند تثبيت زجاج الغطاء إلى قنية التصوير ، كما هو مبين في الخطوة 1.11 ، حيث أن كمية غير كافية قد تؤدي إلى تسرب السائل النخاعي إلى قنية التصوير وجعلها مبهمة. من ناحية أخرى، يمكن أن يؤدي لاصق بصري الزائدة في انخفاض الشفافية من النافذة الزجاجية. يمكن أن يسبب التلوث المحتمل لزرع التصوير انتشارا نشطا للأنسجة الضامة تحت النافذة البصرية و / أو التهابا شديدا ، مما سيؤدي إلى الإنهاء المبكر للتجربة. لذلك ، فإن تجميع وإعداد غرسة التصوير قبل الجراحة لا يقل أهمية تقريبا عن العملية الجراحية نفسها.
أثناء الجراحة ، يتم استئصال جزء القشرة تحت استئصال القحف من خلال الطموح اللطيف ، مما يؤدي إلى نزيف لا مفر منه. الدم في موقع الجراحة يقلل بشكل كبير من رؤية أنسجة الدماغ التي يجب إزالتها. وهذا يعقد التقييم الدقيق للعمق المطلوب من استئصال الأنسجة. التنظيف الدقيق للموقع الجراحي مع برنامج تلفزيوني في كل مرة قبل تطبيق شفط لإزالة الجزء التالي من الأنسجة يوفر تحكما أفضل في العمق. يجب دائما إزالة أنسجة الدماغ في أجزاء صغيرة خطوة بخطوة مما يؤكد عمق الأنسجة الاجتثاث قبل الشروع في المزيد من الشفط. ويمكن أيضا السيطرة الدقيقة على الشفط يمكن أن يتحقق مع إبرة حادة أرق. نقترح استخدام إبرة 26 G، ومع ذلك، أصغر من قطر 26 G هو أكثر عرضة للانسداد. وعلاوة على ذلك، فإنه عادة ما يستغرق الكثير من الممارسة لتحديد عمق دقيق للطموح المطلوب لكل حيوان، كما لون القشرة، كالوسوم الجسم، وفرس النهر قد تختلف من الماوس إلى الماوس(الشكل 3).
يجب أن يتم إدخال وتأمين زرع التصوير بدقة شديدة لضمان أقرب موضع ممكن لنافذة التصوير إلى السطح الظهري للقرن آمون. يجب أن يتطابق حجم استئصال القحف المعد بشكل وثيق مع الغرسة ويسمح بإدخالها دون مقاومة كبيرة. وفي الوقت نفسه، لا ينبغي أن تكون هناك فجوة مرئية بين الجمجمة والزرع لضمان الختم السليم وتجنب التعرض لأنسجة الدماغ. يجب تطبيق ضغط لطيف ومستقر على الجزء العلوي من الزرع أثناء ختمه على الجمجمة. يكاد يكون من المحتم أن يكون الدم تحت نافذة التصوير أثناء تركيب زرع. إذا تم إجراء العملية الجراحية بشكل صحيح ، فيجب إزالة النافذة في غضون 3-7 أيام ، ويصبح الأوعية الدموية في الدماغ مرئية بوضوح. ومن المهم أيضا التأكد من أن الفيروس يتم حقنه بشكل صحيح تحت النافذة. في حالة فشل التعبير، يمكن إعادة حقن الفيروسات عدة مرات.
المضاعفات الرئيسية التي واجهناها في بعض الحالات هي انخفاض الرؤية لنافذة التصوير. هناك عدة أسباب محتملة لضعف جودة التصوير: '1' الالتهاب المستمر؛ '2' الالتهاب المستمر؛ '2' الإصابة بالالتهاب؛ '2' الإصابة بالالتهاب؛ '2' ال 2) نمو النسيج الضام على الزجاج؛ 3) فجوة كبيرة بين النافذة والحصين. وعادة ما يحدث الالتهاب بسبب التلوث أثناء الجراحة أو عن طريق زرع التصوير غير المعقم بشكل صحيح. نقترح الاستئصال التلقائي للأدوات الجراحية قبل وبعد كل عملية جراحية، وتطهير منطقة الجراحة قبل العملية مباشرة، وارتداء معدات الحماية الشخصية النظيفة أثناء الجراحة. يجب تنظيف غرسات التصوير بعد التجميع والتعقيم وتخزينها في ظروف معقمة. يمكن أن يكون نمو النسيج الضام على زجاج زرع التصوير بسبب التلوث الميكانيكي على سطح الزجاج أو الصدمة المفرطة لأنسجة الدماغ أثناء استئصال القشرة. بعد تجميع الزرع ، من المهم التأكد من أن السطح الزجاجي نظيف وسلس. أيضا، يجب إزالة جميع قطع أنسجة الدماغ التالفة بعناية قبل إدخال زرع التصوير في استئصال القحف. في بعض الحالات، تؤدي الفجوة بين النافذة الزجاجية والحصين إلى تراكم السائل النخاعي، مما يقلل من جودة التصوير. لذلك، أثناء تركيب الزرع، من المهم إدراج كل ذلك في ضمان اتصال جيد بين قرن آمون ونافذة زجاجية. في بعض الأحيان ، من الصعب تحديد السبب الدقيق لنافذة التصوير المبهمة. نقترح إجراء تحليل ما بعد الوفاة للكشف عن الظروف تحت النافذة البصرية وتعديل العمليات الجراحية اللاحقة.
وبهذه الطريقة عدة قيود أساسية وتقنية ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار قبل وأثناء التصوير في الجسم الحي. أحد القيود الرئيسية هو استئصال القشرة. تتم إزالة جزء من القشرة البصرية والحسية أثناء الجراحة. في حين أنه من الصعب تقييم تأثير استئصال القشرة بدقة ، حيث أن أنسجة الدماغ التي تمت إزالتها لا تظهر مباشرة على قرن آمون ، أظهرت العديد من الدراسات عدم وجود ضعف ملحوظ في التعلم المعتمد على فرس النهر أو وظائف قرن آمون الأخرى ذات الصلة15،16. وينبغي أيضا النظر في القيود البصرية ، وخصوصا عندما تستخدم العدسات عالية NA الهدف. على سبيل المثال، في هذه الدراسة، استخدمنا قنية طولها 1.75 مم بقطر داخلي 1.9 ملم. هندسة هذه القنية لن تحافظ على NA الكامل من هدف الهواء مع NA أكثر من ~ 0.5 أو هدف المياه مع NA أكثر من ~ 0.6 كما أنها سوف مقطع بعض الضوء. وهناك قيد آخر، شائع لجميع يزرع تصوير الدماغ، هو أن جزءا من الدماغ هو الحصول على يتعرض، وبالتالي تعزيز فقدان الحرارة17،18. ومع ذلك، يمكن استعادة درجة حرارة الدماغ الفسيولوجية بسهولة أثناء التصوير عن طريق التشوه من عازل دافئ.
يمكن تعديل الطريقة الموصوفة بسهولة أو تعديلها للتطبيقات الأخرى. على سبيل المثال، يمكن تكييف التحضير لتصوير المخطط7. كما يضع المخطط أعمق قليلا من قرن آمون، وينبغي استخدام قنية التصوير أطول لتجميع زرع التصوير. نقترح استخدام قنية تصوير 2.0 مم. يجب تعديل إحداثيات استئصال القحف في المقابل (AP: +0.8 مم، ML: −1.8 مم). وبالإضافة إلى ذلك، حقن الفيروس عن طريق ضخ cannula يسمح تحقيق التعبير عن متحولة في طبقة رقيقة من الخلايا العصبية عند استخدام النمط المصلي AAV مع انتشار مقيد19،20. وهو مفيد بشكل خاص للتصوير الفوتون الواحد بسبب انخفاض الفلورسينس خارج التركيز من الطبقات العميقة ، ونتيجة لذلك ، تحسين التصوير بدقة الخلية الواحدة. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضا استخدام قنية الحقن أثناء التصوير الوظيفي لإدارة الأدوية أو غيرها من المواد الكيميائية مباشرة على الخلايا العصبية في FOV(الشكل 5B). يضيف القنية التسريبية بشكل عام وظائف مفيدة لزرع التصوير ، مما يحسن جودة التصوير بسبب التعبير الفيروسي المستهدف وتمكين التحفيز الدوائي للخلايا العصبية في FOV. لوحة الرأس المستخدمة يوفر الاستقرار غير عادية من زرع التصوير التقليل من القطع الأثرية الحركة حتى في الحيوانات تتحرك بنشاط على حلقة مفرغة. لوحة الرأس صغيرة وخفيفة ، مما يسبب الحد الأدنى من عدم الراحة للحيوانات ، ويظل مستقرا لعدة أشهر بعد التثبيت. كما تتوافق عملية زرع التصوير مع التصوير المتعدد الفوتون15و16و21 ويمكن دمجها مع المناظير الدقيقة22و23. كما تم استخدام زرع تصوير مماثل للتصوير متعدد الفوتون لهياكل قرن آمون الأعمق ، بما في ذلك stratum radiatum ، لاكونوز ستراتوم ، وgyrus dentate16،24،25،26،27. ومع ذلك، قد استهداف هياكل قرن آمون أعمق مع AAVs عن طريق قنية التسريب تتطلب المزيد من التحسين من النمط المصلي AAV وحجم19.
ونحن نعتقد أن البروتوكول الموصوف سيسهل الدراسات التي تهدف إلى التحقيق في نشاط الخلايا العصبية مع ارتفاع دقة الصدغية في قرن آمون من الفئران behaving باستخدام بسيطة وبأسعار معقولة واحد فوتون التصوير الاجهزة.
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
نود أن نشكر جميع أعضاء مجموعة الهندسة الحيوية الجزيئية في جامعة ويستليك على كل المساعدة والمناقشة المفيدة. كما نشكر جينزي لي وجي مين جيا من جامعة ويستليك على المساعدة في تصوير العملية الجراحية.
وقد تم دعم هذا العمل بتمويل من مؤسسة جامعة ويستليك، ومنحة المحقق الشاب لعام 2020 من BBRF، ومنحة المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين 32050410298 كل ذلك إلى K.D.P.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cover glass | Deckgläser | 72296-03 | |
Denture Base Resin | ShangHai New Centery Dentel Material | N/A | Type I, self-solidifying |
Dummy Cannula | RWD Life Science Co.,LTD | 62102 | OD 0.30mm |
Guide Cannula | RWD Life Science Co.,LTD | 62003 | 26G |
Head Fork | N/A | N/A | Custom made |
Head Plate | N/A | N/A | Custom made |
Imaging Cannula | N/A | N/A | Custom Made; OD 3mm, ID 2.7mm, Height 1.8mm, #108 stainless steel |
Internal Cannula | RWD Life Science Co.,LTD | 62203 | 0.30*0.14 (OD*ID, mm) |
Kwik Sil | World Precision Instruments | KWIK-SIL | |
SuperBond C&B | SUN MEDICAL | N/A | SuperBond C&B kit |
Treadmill Kit | N/A | N/A | Custom made |
UV-cured Adhesive | NORLAND PRODUCTS | NOA 60 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved