该程序的总体目标是概述在自由行为马莫塞特中植入用于慢性电生理记录的微电极阵列所涉及的手术步骤。马莫塞特是小灵长类动物,越来越多地用于神经科学研究。这些动物拥有啮齿动物的许多实际和后勤优势。
他们年轻时结对和高生育倾向意味着随时接触大型和基因相似的群体。此外,他们小的体型使他们容易和相对便宜照顾。作为灵长类动物,马莫塞特的中枢神经系统比啮齿动物更类似于人类。
这包括高度发达的前额皮质和视觉系统。然而,马莫塞特比许多其他灵长类动物具有的一个优势,就是在基因改造它们方面取得了进步。随着一个深入测序的基因组和成功产生创始人敲敲和淘汰动物,很明显,马莫塞特将成为一个强大的模型,研究大脑功能的健康和疾病。
研究大脑功能的常用方法包括将电极植入解剖特定位置。这允许人们长期记录在清醒和自由行为的动物的不同目标区域的神经活动。手术前确定所有植入物和导轨的口腔内零坐标。
为此,将每个将植入的电极阵列连接到电极支架,并将一根微线设置为口腔内零。这是耳吧相遇的地方。如有必要,对附加电极阵列和支架重复此步骤。
此外,使用同样连接到立体税探针支架的 24 量表针重复此项。对于电生理阵列,地面导线应焊接到将使用的所有其他螺钉上。最后,组织和消毒所有仪器、设备和一次性用品,为外科手术做准备。
在手术当天,确保动物在开始麻醉前六小时没有吃东西。阿托平和氯胺酮将用于通过顺序,肌肉注射诱导麻醉。接下来,用理发器剃动物头。
在手术中对动物进行插管是重要的。我们的首选方法包括将弹性带附在手术台上,在动物犬处于超活位置时插入手术表。接下来,我们使用棉尖探针擦干马莫塞特的舌头,并抓住它一只手。
这允许技术人员仅用一只手打开嘴和气道。插入气管后,将其连接到麻醉组件,人工呼吸机设置为每分钟 40 次呼吸。根据需要用胶带固定管子和组件。
现在,马莫塞特处于容易的位置,将动物的头固定到立体轴框架中。为此,首先,将右耳杆的尖端插入动物的右听觉管。其次是左耳杆进入左耳道。
接下来,必须将头部进行平水平,使水平平面与框架平行,而前/后平面居中。这是通过首先使用在同等距离下固定耳杆测量器将动物头部居中实现。之后,嘴片入动物的嘴里,并进行调整,直到它接触动物的调色板,而轨道条只是触摸轨道骨的下缘。
由于水平平面被定义为穿过轨道骨的下边和外听觉医疗中心中心的平面,因此在继续前,应确保轨道骨的下表面现在与耳杆的中心水平对齐。在手术过程中,保持所有生命体征非常重要。因此,应将便携式脉搏血氧计连接到马莫塞特的手部,以确保心率和氧饱和度在可接受的范围内。
此外,一个直肠温度探头连接到一个家庭热垫设置为37摄氏度,并贴在尾巴上,将确保马莫塞特的体温不受麻醉的不利影响。术前的最后一步是用氯己丁和碘清洁和消毒动物剃光的头,然后用消毒手术场覆盖动物。在此部位应用局部镇痛剂后,在头皮的中线进行切口。
要准备头骨的表面,首先,小心地将时间肌肉从颅骨中分离出来。这是通过切割 fossa 插入头骨与手术刀。之后,时间肌肉应轻轻地从颅骨分离,使用周长膜的面部。
继续用周灵膜除去所有暴露的颅骨。通过刮擦。接下来,通过在骨表面创建浅毛刺孔并钻出颅骨切除术的周长来标记颅骨切除术的位置。根据需要,将六到八个螺钉孔钻入颅骨并植入螺钉。
此时,将接地导线焊接到相邻未固定螺钉周围的给定螺钉上。使用麦克弗森钳子取出颅骨切除术中心的骨骼。虽然大脑和杜拉母体被发现,让他们与无菌盐水水合。
要去除杜拉母体,25 或 26 量针应弯曲在大约 90 度,以方便穿刺和提起杜拉母体的表面远离大脑的表面。此时,微型剪刀用于切除杜拉母体。将电极连接到立体轴微操纵器并定位它,使电极处于所需的前/后侧坐标和中侧/侧坐标。
现在,降低电极的尖端,直到它接触大脑的表面。慢慢地将阵列插入大脑,直到达到所需的后腹坐标。在接地线和每个螺钉之间添加一滴银漆,以确保电气连接。
通过将牙科丙烯酸涂在暴露的头骨、一个螺钉和电极阵列上,将电极固定到头骨上。对任何其他阵列重复此植入过程。最后,使用牙科丙烯酸,使一个坚固的头盖围绕阵列的横向范围,并完全以防接地线和任何暴露的头骨或螺丝。
如有必要,可以在头盖中插入支撑杆,并将其用牙科丙烯酸密封到位。在创建头盖缝合皮肤后,如果肌肉或骨组织暴露。此时还应对伤口应用防腐溶液。
随着手术的完成,是时候开始恢复了。首先,关闭异氟素供应,而不是氧气,并从立体轴框架中删除动物。将动物放在加热页上,通过气管保持氧气。
当神经性反射的第一个迹象,如喉痉挛开始,删除气管。现在应提供氧气,直到动物出现麻醉恢复的明显迹象,如保护性反射、姿势调和呼吸尝试。马莫塞特应该单独安置,并留在一个干净的笼子和房间恢复24至48小时,然后再回到它的家笼。
植入的动物应被安置在单独的笼子里。手术后观察动物至少一小时是重要的,以观察出现不适的迹象,特别是不协调的动作。抗生素、镇痛药和消炎药物应在手术后数天施用,以控制疼痛和预防感染。
在成功的手术中,动物应在三到五天内完全康复。我们建议在手术后至少一周开始电生理记录。在每个记录会话开始时,使用异氟兰对动物进行轻轻麻醉,并连接电极阵列连接器到神经记录系统。
将动物放在实验室内,等待完全麻醉恢复,然后开始录音。手术成功后,有可能在几周内记录植入电极的峰值和局部磁场电位。最终,电极阵列成功植入目标结构的最终确认,应进行尸检。
包含电轨的 Nissl 染色部分可用于确定每个植入的微线的位置。清醒行为动物的慢性电生理记录是许多神经科学研究中常用的强大技术。由于普通马莫塞特提供了许多优势比历史上流行的模型,这个视频的目的是帮助其他神经科学家采用常见的马莫塞特在他们的研究。
除了植入慢性记录电极,如本视频详细介绍,相同的立体轴手术方案可以适应许多其他实验目的,包括植入刺激电极,导导,和微注射。当根据上述技术之一调整此协议时,外科医生将主要修改钻孔程序,以符合所需植入物的大小。此外,许多这些技术不需要接地程序,因此可能会省略。
无论实验目标如何,观看此视频后,您应该了解如何在常见的 Marmoset 中成功执行立体神经外科。