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Method Article
Wir stellen eine Methode, um ein bildgebendes Fenster in der Maus, die Schädel Millimeter überspannt und ist seit Monaten ohne Entzündung des Gehirns stabil zu bilden. Diese Methode wird auch für longitudinale Studien des Blutflusses, Zelluläre Dynamik und Zell / vaskuläre Struktur mit zwei-Photonen-Mikroskopie geeignet.
In-vivo-Bildgebung der kortikalen Funktion erfordert optische Zugang zum Gehirn ohne Störung des intrakraniellen Umwelt. Wir stellen eine Methode, um eine polierte und verstärkte ausgedünnt Schädel (Ports) Fenster in der Maus Schädel, die mehrere Millimeter im Durchmesser überspannt und ist über Monate stabil zu bilden. Der Schädel auf 10 bis 15 um in der Dicke mit einer Hand gehalten Bohrer optische Klarheit zu erreichen verdünnt und dann mit Sekundenkleber und ein Deckglas zu überlagern: 1) für Steifigkeit, 2) zu verhindern Knochenwachstum und 3) zu reduzieren Lichtstreuung von Unregelmäßigkeiten auf der Knochenoberfläche. Da der Schädel nicht verletzt ist, wird jede Entzündung, die den Prozess beeinflussen könnten, untersucht stark reduziert. Imaging Tiefen von bis zu 250 mu m unterhalb der kortikalen Oberfläche kann mit Hilfe der Zwei-Photonen-Laser-Scanning-Mikroskopie werden. Dieses Fenster eignet sich gut zur Hirndurchblutung und zelluläre Funktion in beide betäubt und wach Vorbereitungen zu studieren. Es bietet darüber hinaus den OPPortunity zu manipulieren Zellaktivität mit Optogenetik oder um den Blutfluss in ausgewählten Behältern durch Bestrahlung der zirkulierenden Photosensibilisatoren stören.
1. Vorbereitung für Chirurgie I
2. Montage eines Kopfrahmen
3. Die Erzeugung eines poliert und verstärkt ausgedünnten Schädel (Ports) Fenster
4. Erholung
5. Imaging Vorbereitung
6. Repräsentative Ergebnisse
Ein erfolgreiches Fenster können bildgebende Tiefen bis zu 250 mu m unterhalb der Pia-Oberfläche für mehrere Monate. Diese Methode wurde verwendet, um in vivo Kapillarblutflusses 4, 8, Mikrogliaaktivierung 8, 9, und dendritischen Struktur innerhalb des Rindenparenchym 8 studierst. In einem Beispiel verwenden wir zwei-Photonen-Tomographie, um die kortikalen Gefäßsystem eines anästhesierten Thy1-gelb fluoreszierendes Protein (YFP) Maus zeigen, nachdem das Blutserum durch intravenöse Injektion von Texas Red Dextran (Abb. 2A) beschriftet ist. Dural Schiffe sind oft sichtbar etwas oberhalb der kortikalen Oberfläche in der Dura mater (Abb. 2C, Pfeil). Große pialen Arteriolen und Venolen lie auf der kortikalen Oberfläche (Abb. 2D). Penetrationsgefäß Zweig von dieser Oberfläche Netz und tauchen ein in die Hirnrinde, wo sie in ein dichtes Kapillarbett, die die kortikale Gewebe ernährt (Abb. 2E bis 2H) verzweigen. Dendritische Dorne tiefer YFP kortikalen Neuronen exprimiert, ein Signal endogenen dieser Mauslinie, können gleichzeitig in einem zweiten Kanal 10 (2B bis 2H) abgebildet werden. Die zweite harmonische Signal des Knochens wurde in einem dritten Kanal gesammelt und verwendet werden, um die Dicke des dünner Schädel nach der Entnahme des Bildes Stapel (2A bis 2C) abzuschätzen.
Kortikale vaskuläre Dynamik sind zutiefst Anästhetika 11 betroffen. In einem zweiten Beispiel zeigen wir ein Video von spontanen Vasoaktivität durch Zwei-Photonen-Mikroskopie von einem habituierten wach Maus gesammelt. Klare vasomotorischen Schwingungen im Lumendurchmesser mit einem Pia-Arterie gesehen, aber nicht mit einem benachbarten Venole. Diesbasalen Bereich der Vasoaktivität ist mit Urethannarkose 4 vermindert. Um spontanen und evozierten Veränderungen im Blutfluss zu quantifizieren, verwenden wir angepasst Linie Scan-Techniken, um sowohl die Gefäßdurchmesser und roten Blutkörperchen Geschwindigkeit der einzelnen Fahrzeuge erfassen. Detaillierte Ressourcen auf quantitativen Blutfluss Bildgebung mittels Zwei-Photonen-Mikroskopie sind 3, 12.
Abbildung 1. Vorgehensweise bei einer Ports Fenster. (A bis K) Bilder von aufeinander folgenden Schritte in dem Verfahren zur Erzeugung eines Ports Fenster. Siehe Text für detaillierte Anweisungen. β = Bregma und λ = Lambda. (L) aus Schrauben und Muttern zur Befestigung des Kopfes während der Bildgebung von narkotisierten Vorbereitungen. (M) Custom bearbeitet Querstange Kopfhalterung für Zubereitungen wach. In diesem Beispiel wurde ein Verbinder auch zur wiederholten Aufzeichnungen Elektrokortikogramm implantiert. (N)Schematische Darstellung dorsale Ansicht des Galgens und Position der verschiedenen Komponenten. Die Mutter in L-Panel verwendet wird als Alternative zu der Querstange mit Panel in M. Zwei bedeutete # 000 selbstschneidende Schrauben sind mit der Traverse für stabilen Stand mit wach Bildgebung Vorbereitungen aufgenommen. (O) Schematische Darstellung Querschnitt eines Ports Fenster.
Abbildung 2. Zwei-Photonen-Imaging von Gefäßen und neuronale Struktur im Kortex der Maus. Alle Bilder wurden durch einen Ports Fenster in einem Thy1-YFP Maus 2 Tage nach der Implantation Fenster 10 gesammelt. Maximale Projektion über 150 um von Gewebe in der koronalen Orientierung zeigt den verdünnten Schädel in Bezug auf das Gefäßsystem (A) und Dendriten (B). Der Knochen (blau) durch das Sammeln der zweiten Harmonischen Fluoreszenz bei 450 nm Emission mit 900 nm Anregung erkannt 8. Das Gefäßsystem (rot) wurde von intravenös injizierten 70 kDa Texas Red Dextran 6 beschriftet. Die dendritischen Felder von Neuronen (grün) sind endogene dem Thy1-YFP transgene Mauslinie. (CH) Maximale Projektionen über 50 mu m von Gewebe in der horizontalen Ausrichtung in verschiedenen Tiefen unterhalb der Pia. Die Daten sind aus dem gleichen Bildstapel in Panels A und B gezeigt Dural Gefäße sichtbar sein knapp oberhalb der kortikalen Oberfläche (Pfeil in C).
Abkürzungen
ACSF = künstliche Rückenmarksflüssigkeit
PORTS = poliert und verstärkte ausgedünnt Schädel Fenster
YFP = gelb fluoreszierendes Protein
i Stellen Sie sicher, dass die Verfahren beschrieben, die von Ihrem lokalen institutionellen Animal Care sind genehmigt und Verwenden Ausschuss.
Zwei-Photonen-Bildgebung durch eine Ports Fenster erfordert die Übertragung durch den ausgedünnten Knochen und Dura, welches das Laserlicht dämpft und fügt optischen Aberrationen in größeren Tiefen 8. Doch trotz dieses Nachteils kann bildgebenden Tiefen bis zu 250 mu m unterhalb der Pia-Oberfläche mit 900 nm Anregung erreicht werden. Größere Tiefen Bildgebung kann im Prinzip möglich sein, mit mehr Anregungswellenlängen 13. Ein wesentlicher Vorteil dieser Methode ist das Fehlen von kortik...
Nichts zu offenbaren.
Diese Arbeit wurde von der American Heart Association (Postdoc-Stipendium an AYS) und der National Institutes of Health (MH085499, EB003832 und OD006831 zu DK) unterstützt. Wir bedanken uns bei Beth Friedman und Pablo Blinder für Anmerkungen zum Manuskript.
Name | Company | Catalog Number | Comments | |||
Agent | Route der Lieferung | Dosis für die Maus | Dauer | Hinweise | Quelle | Ref |
Pentobarbital (Nembutal) | IP | 90 ug / g | 15-60 min | Schmale Sicherheitsmarge. Arbeiten Sie bis zu richtigen Dosis der Narkose langsam. Zuschlag 10% der Induktionsdosis wie erforderlich. | 036093; Butler Schein | 7 |
Ketamin (Ketaset) mit Xylazin (Anased) gemischt | IP | 60 ug / g (K) 10 ug / g (X) (Mischung in derselben Spritze) | 20-30 min | Xylazin wird als Muskelrelaxans und Analgetikum co-injiziert. Zuschlag nur Ketamin bei 50% der Induktion Dosis erforderlich. | (K) 010.177, (X) 033.198; Butler Schein | 7 |
Isofluran (Isothesia) | Inhalation | 4% bedeuten alveolare Konzentration (MAC) für die Induktion; 1-2% MAC für die Wartung | 06.04 Uhr. | Bildquelle in einer Mischung aus 70% Sauerstoff und 30% Distickstoffmonoxid. Längerer Betäubung führt zur Genesung verlangsamen. | 029403; Butler Schein | 26 |
Tabelle 1. Empfohlene Anästhetika für das Überleben Studien.
ITEM | UNTERNEHMEN | Catalog # / MODELL |
Betadine | Butler Schein | 6906950 |
Buprenorphin (Buprenex) | Butler Schein | 031919 |
Fluoresceinisothiocyanat Dextran, 2 MDa Molekulargewicht | Sigma | FD2000S |
Isopropylalkohol | Fischer | AC42383-0010 |
Ringer-Laktat-Lösung | Butler Schein | 009846; |
Lidocain-Lösung, 2% (v / v) | Butler Schein | 002468 |
Saline | Butler Schein | 009861 |
Chirurgische Milk | Butler Schein | 014325 |
Texas Red Dextran, 70 kDa Molekulargewicht | Invitrogen | D1864 |
Maxizyme | Butler Schein | 035646 |
EINWEGARTIKEL | ||
Hartmetallfräser, 1/2 mm Düsengröße | Fine Science Tools | 19007-05 |
Cottoned Spitze Applikatoren | Fisher Scientific | 23-400-100 |
Deckglas, nein. 0 Dicke | Thomas Scientific | 6661B40 |
Sekundenkleber | ND Industries | 31428 H04308 |
Gas-Staubtuch | Newegg | N82E16848043429 |
Grip Zementpulver | Dentsply | 675571 |
Grip Zement Lösungsmittel | Dentsply | 675572 |
Insulinspritze, 0,3 ml Volumen mit 29,5 Gauge-Nadel | Butler Schein | 018384 |
Mutter und Schraube, um den Kopf zu sichern | Digikey | Nuss-, H723-ND, Bolzen, R2-56X1/4-ND |
Ophthalmische Salbe | Butler Schein | 039886 |
Skalpellklingen | Fisher Scientific | 12-460-448 |
Schrauben, selbstschneidend # 000 | JI Morris Company | FF000CE125 |
Silikon-Dichtstoff Aquarium | Perfecto Fertigung | 31001 |
Zinnoxidpulver | Mamas Minerals | EQT-TiNOX |
EQUIPMENT | ||
Glas-Schreiber | Fisher Scientific | 08-675 |
Seziermikroskop | Carl Zeiss | OPMI-1 FC |
Elektrische Bohrmaschine | Foredom oder Osada | K.1020 (Foredom) oder EXL-M40 (Osada) |
Elektrische Rasierer | Wahl | Serie 8900 |
Pinzetten, Dumont-Nr. 55 | Fine Science Tools | 11255-20 |
Ihre Meinung geregelten Heizkissen | FHC | 40-90-8 (rektal Thermistor, 40-90-5D-02; hessen-Pad, 40-90-2-07) |
Isofluran Verdampfer | Ohmeda | IsoTec4 |
Pulsoximeter | Starr Life Sciences | MouseOx |
Schraubendreher, Miniatur | Garret Wade | 26B09.01 |
Stereotaktischen Rahmen | Kopf Instruments | Modell 900 (mit der Maus Narkosemaske und Nicht-Bruch Ohr Bars) |
Chirurgische Schere, stumpfen Ende | Fine Science Tools | 14078-10 |
Ultraschallreiniger | Fisher Scientific | 15-335-30 |
Tabelle 2. Liste der spezifischen Reagenzien, Verbrauchsmaterialien und Geräten.
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