啮齿动物的立体定向手术和动物福利成果改进行为神经科学

摘要

对啮齿动物的立体定向手术允许的药物或电刺激和录音清醒，表现动物的有针对性的管理。在这个视频演示，我们将展示最新的程序上的修改这一长期的过程，成功地提高生存率和降低手术后的减肥。

摘要

立体定向手术植入到特定的大脑区域的套管已经几十年来，是一个非常成功的实验技术，以调查当地操纵的神经递质和信号转导通路中清醒，表现动物的影响。此外，立体植入电刺激电极和记录研究已有助于我们的神经可塑性和表现动物的大脑网络理解。外科技术在啮齿动物^1-4，公众意识的动物福利问题，并严格的立法（例如，2010年欧盟指令对实验动物的^使用 5）优化的知识不断增加，促使我们改进，特别是关于这些手术过程中，手术过程中实施新的程序，补充氧气和连续监测血氧和心率水平以及引入了手术后的护理的标准化协议。我们的观察表明，这些修改增加生存率和改善在手术后的动物的一般状况（如减肥和更积极的动物）。此视频演示将显示在此特别注意的若干修改的立体定向手术所涉及的一般程序。我们将说明这些大鼠的外科手术，但它也可以执行在老鼠或其他小实验动物，通过使用特殊的立体^定位仪6适配器，这种类型的手术。

研究方案

注：防腐技术，应该在整个过程中就业。手术过程中，将使用所有的工具和材料（棉拭子，纱布等），应通过高压灭菌消毒。应戴口罩，头发的帽子和无菌手套。工作区和立体定位仪上，应彻底清洗，并用70％乙醇溶液消毒。

1。手术前程序

1. 设立立体定位仪和所需的所有材料。预温加热垫。
2. 将在其支持的套管，并检查它是否是直线。
3. 打开气系统 - 环境空气和氧气（总流量的30-35％是氧气）的混合物。
4. 称取大鼠和管理的麻醉。我们使用的是皮下注射氯胺酮（37.5毫克/千克）和右旋美托咪啶（0.25毫克/千克）的混合物。不同麻醉协议，看到Flecknell ⁴和HellebrekerS 等人^。7。
5. 大鼠后失去了知觉，刮胡子的头部区域，从耳朵之间只是在一个电动剃须刀的眼睛。
6. 将加热垫的大鼠，其在气管前面的鼻子。使用血氧饱和度，以确保对大鼠有足够的血氧水平（不应该下降<90％）。请按照正确使用设备制造商的指示。
7. 眼霜（Duratears Z，爱尔康）申请在两个眼角膜，以避免脱水。
8. 检查老鼠的反射（尾反射或脚趾捏反射，Walantus 等⁸所示），以确保它有足够的麻醉。如果大鼠继续显示出强劲的反射，可能需要补充麻醉。
9. 如果没有脚趾捏反射显示，大鼠放置在立体定位仪，调整耳酒吧，所以，它显示了双方平等的阅读，再次发生空气管在前面的动物固定用鼻子栏。再次检查，如果老鼠显示血氧水平的90％或更高。如果没有，油管调整，使其更接近鼻子，或增加氧气流量。监测血氧水平在整个手术和心脏率。
10. 连续监测大鼠直肠温度计（优先连接到一个加热垫）的温度，并记录手术开始和结束的值。调整加热垫或使用毛毯保持体温为37.5到38.5 ° C。

2。外科

1. 注入的镇痛。我们使用的是一个单一卡洛芬（4.0-5.0毫克/公斤，皮下注射）围手术期管理。对于不同的镇痛协议，看到Hellebrekers等^人 7 。
2. 清洁剃光面积的T他从中央到三次用消毒剂（如洗必泰0.5％）和本地注入利多卡因（20毫克/毫升）和肾上腺素（5毫克/毫升）的混合物，用于局部麻醉和血管收缩（防止头发外围的皮肤出血过多）。
3. 作出约2.5厘米的头皮中线前后的切口，直到耳朵后面的眼睛之间。使用4-6猛犬夹捏皮肤，保持切口开放。取出压舌板和/或棉签和清洁的面积暴露颅骨表面有任何结膜组织。
4. 检查头部水平：第一，找到的Lambda和引导套管的地方正好在这个位置，触及颅骨。记录背腹的坐标。下一步，将完全超过前囟引导插管，感人的头骨，并记录其背腹坐标。这两个坐标应该是相同的的。如果差值大于0.3毫米，调整鼻栏加以纠正。
5. 中号AKE两个小孔用于固定颅骨螺钉，使用消毒手钻（约5毫米的前一个半球的套管位置和其他5毫米，后在对侧半球的套管位置）。放置这些孔的两成无菌螺丝，直到他们没有被完全插入到头骨，紧紧地锚。
6. 随着引导导管置于前囟完全，记录前后和横向坐标。添加或减去从囟一个立体图集^9-11援助，可以计算出每个大脑区域指导导管放置正确的位置。
7. 位置在其正确的位置引导套管，略微触及颅骨。记录背腹的坐标。对于双边插管的位置，找到未来在另一个半球的套管位置，并再次背腹坐标。两个坐标应该是相同的的（或不同<0.3毫米）。
8. 用无菌铅笔标记头骨上的套管位置，手钻，颅骨钻孔，检查指导导管援助的规模和正确的位置。一旦孔，使用消毒针头轻轻一拳脑膜允许通畅的导管插入。
9. 第一洞放入套管和仔细降低，直到达到最终的腹协调。准备牙科水泥和慷慨申请周围的套管和一个或两个螺丝以固定的套管。等待，直到完全干燥的水泥。之后，小心地取出的背腹杆向上转动套管支持。
10. 放置到支持第二套管和套管在另一个半球的位置去。套管成孔，并重复上一步。盖上的螺丝和一个大型水面的套管与水泥，水泥之前是干的，从皮肤移除任何剩余。
11. 注入温水（〜37℃）无菌生理盐水（〜10毫升/公斤，SC），以确保补液。
12. 水泥已经完全干涸后，取出套管支持，并放入无菌针，每一个套管，以防止阻塞。
13. 用无菌生理盐水清洗伤口面积，正面和背部的伤口缝合。
14. 从立体定位仪上删除的动物，在它的鼻子前更换气管。继续监测血氧饱和度水平和体温。
15. 如果与右美托咪啶注射麻醉剂，注入其拮抗剂atipamezole（0.25毫克/千克，SC），并等待，直到动物唤醒（约5分钟）。
16. 大鼠放入一个回收笼。为了避免低温，笼放置在孵化器在28 ° C或加热垫在一个地方，你可以观察到至​​少有一个小时的动物，在返回之前vivarium室。

3。手术后的护理

1. 在手术后第4天，监测老鼠的复苏，保持每日记录的重量和其他有关的动物在实验室记录簿或“动物福利日记”条件的意见。
2. 动物疾病，感染的伤口，体重损失或减少福祉必须接受特殊照顾的其他迹象显示明显的迹象：如额外的止痛药剂量，以尽量减少手术后的疼痛，粉的食物和水的混合物除了标准州城刺激老鼠的食欲，和/或皮下注射生理盐水支持补液。
3. 如果老鼠没有显示出任何改善这些干预​​措施后，或身体消瘦是> 15％（比手术前体重），牺牲动物麻醉剂过量（人道终点）。
4. 大鼠通常需要至少7天的行为实验开始前恢复。

4。代表性的成果

jove_content“>确定是否的各种修改我们的手术过程，特别是氧气补充和连续监测血液氧合水平，心率和体温，，增强动物的生存和提高，手术后其一般条件下，我们比较了非生存率高达20动物（包括20只大鼠）接受手术治疗后，我们实施了这些修改与非生存率与标准协议经营的24个同伙（各20只大鼠）。同伙如图1a所示，非生存率显着降低，与修改后的协议（P <0.05，采用Mann - Whitney U检验，两尾）经营的同伙的样本。此外，由于在图1b显示，减肥手术后手术组大鼠与修改后的协议也显著减少相比，大鼠，操作的标准程序（手术后第1天：P <0.05手术后第2天：P <0.01;手术后第3天：P = 0.17;学生t -检验）

图1非成活率和手术后的减肥手术的修改的影响。 （A）非生存率手术组大鼠与修改后的协议作为标准协议与手术组大鼠相比。非存活率（中位数±四分位范围）大鼠的百分比计算，每20只大鼠的队列，没有生存的手术。 * P <0.05，采用Mann - Whitney U检验两个尾（N = 20修改后的协议和标准协议24同伙同伙） 。 （B）减肥（POD1）第一，第二（POD2）和第三（POD3）手术后一天期间（平均± SEM）作为手术前重量的百分比。 * P <0.05，** P <0.01，学生t检验（N = 60）每组。

讨论

这个视频演示的主要目的是熟悉立体定向手术的基本原则的行为神经学家。研究人员已经进行立体定向手术，也可能从这个视频中受益，并考虑在自己的实验室中使用的一些程序上的修改。约^1-3优化外科技术的不断增加知识，发展新的麻醉剂和止痛剂的使用在人用和^兽用医药4,12，公众意识的动物福利问题，并严格的立法（例如，在2010年欧盟指令实验动物的^使用 5）促使我...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
试剂名称	公司
酒精70％	VWR
Antisedan（atipamezole）	猎户座
硫酸阿托品0.5	Pharmachemie BV公司
斗牛止血钳	蛇牌
套管	组件供应有限公司
洗必泰0.5％	AppepPharma
清洁粉	Alconox
棉枝	哈特曼BV公司
Dexdomitor（右旋美托咪啶）	猎户座
演习	DREMEL 8000
Duratears ž	爱尔康
Durogrip Naaldvoerder交谈130毫米	蛇牌
Durotip Fijne schaar ret.sp / ST 110毫米	蛇牌
纱布	Medicomp（5X5）
加热垫	哈佛仪器
昆虫引脚（口针）	Entosphinx（捷克Republik）
氯胺酮10％（氯胺酮）	Alfasan
微霍尔斯特德直线尖	蛇牌的审批
Molinea	哈特曼BV公司
氯化钠0.9％	巴克斯特
针（25G）	Terumo公司
血氧仪	鹅蛋仪器公司
戊巴比妥	药的UMCG
Rimadyl	辉瑞公司
手术刀刀片第23号	斯旺顿
Scalpelholder星期日。 4 133毫米	蛇牌
螺丝刀	传统的硬件存储
单层快速（牙科水泥）	Kemdent
颅骨螺钉	组件供应有限公司
抹刀	VWR
Spongestan特殊	强生公司
Stereotacts	Kopf仪器
手术钳100毫米	蛇牌
缝合材料Safil 5 / 0	蛇牌
注射器10毫升	Omnifix
注射器1毫升	Terumo公司
注射器5毫升	Omnifix
Xylocaine（利多卡因/肾上腺素）	阿斯利康