L'intervento chirurgico può essere abbastanza efficace per il trattamento di alcuni tipi di malattie neurologiche medicalmente intrattabili. Le modalità chirurgiche attualmente disponibili, sebbene efficaci, comportano generalmente procedure invasive che possono causare lesioni chirurgiche ai tessuti non bersaglio. Di conseguenza, sarebbe un valore espandere la gamma di approcci chirurgici per includere una tecnica che non è invasiva e produce lesioni neuronali.
Questo video presenta un metodo per produrre lesioni neuronali focali nel cervello in modo non invasivo. Questo metodo è definito interesse preciso chirurgia guidata cerebrale non invasiva e sarà citato qui con il suo acronimo Ping. L'approccio generale per questo metodo è quello di aprire la barriera ematica focalmente e in modo incisiva utilizzando ultrasuoni focalizzati sulla MENTO.
Quindi somministrare una barriera ematica-encefalica impermeabile neurotossina sistemicamente. La neurotossina, quindi ottiene l'accesso al parenchima cerebrale solo dove è stata aperta la barriera ematico-encefalica. Questa perdita neuronale del produttore che è limitata alla regione bersaglio dell'apertura della barriera eto-encefalica.
I passaggi chiave del metodo sono la preparazione degli animali, la procedura di ping e le analisi cellulari post mortem. L'animale anestetizzato viene posto su un drappo chirurgico su una pastiglia riscaldante. La pavimentazione ISO al 2% viene consegnata attraverso un cono nasale per la fase di manutenzione dell'anestesia.
Una linea di scavenging è posizionata per l'anestetico. Il cuoio capelluto viene rasato in preparazione per la successiva applicazione del gel acustico. Una linea viene quindi posizionata nella vena della coda.
Questa linea sarà utilizzata per la somministrazione di micro bolle e agente di contrasto durante la fase di sonicazione della procedura di ping e verrà utilizzata per l'infusione di acido quinolinico durante la fase di post sonicazione. La linea è fissata con nastro adesivo. Questa fotografia mostra le caratteristiche chiave della slitta in cui l'animale è posizionato per la procedura ecografiche focalizzata.
In preparazione per posizionare l'animale nella slitta. Sono necessari un bicchiere d'acqua, una siringa contenente gel acustico e un piccolo cacciavite. Questa vista dall'alto della slitta mostra la procedura per il posizionamento dell'animale.
Il trasduttore viene rimosso e posizionato sul lato della slitta. L'animale viene quindi posto nella slitta e la testa è posizionata. Una barra incisiva e auricolari vengono utilizzati per fissare la testa.
Quando le barre dell'orecchio sono posizionate, vengono fissate serrando utilizzando un piccolo cacciavite. L'acqua viene applicata sulla superficie del cuoio capelluto. Questo è seguito dall'applicazione di gel acustico con la siringa sul cuoio capelluto.
Acqua aggiuntiva viene posta sul gel acustico e sulla base del trasduttore. Il trasduttore viene quindi abbassato sul gel acustico e fissato. Un sensore pneumatico viene quindi attaccato al corpo dell'animale per il monitoraggio della respirazione.
La sala di controllo per la risonanza prima e le apparecchiature ad ultrasuoni focalizzate è composta da due stazioni primarie. La stazione a sinistra, dove è seduto l'investigatore, è l'area di pianificazione per colpire gli ultrasuoni mirati. La stazione a destra è l'area di controllo per il sistema mri.
La finestra rinforzata in rame B sulla stazione MRI guarda nella stanza che ospita i sette magneti Tesla. Guardando attraverso la finestra. Il magnete può essere visto con una slitta che conduce all'apertura del magnete.
Il software specializzato viene utilizzato per pianificare il bersaglio dell'ecografia focalizzata. Questo software controlla una combinazione di movimento elettronico e meccanico del sistema di targeting. Il pianificatore della traiettoria definisce la destinazione e sceglie l'area di destinazione.
In questo caso, la destinazione del campione è lo striato e il sito di destinazione è mappato su una sezione di risonanza prima coronale ponderata con T2. Dopo aver stabilito il targeting, l'animale riceve un'iniezione di microbolle attraverso la linea della vena di coda. Questo processo non è visibile attraverso la finestra perché si svolge sul lato opposto del magnete in cui le riprese non sono possibili.
Gli ultrasuoni focalizzati vengono consegnati 30 secondi dopo l'iniezione di micro bolle. Immediatamente dopo aver erogato ultrasuoni mirati, ottenere una dinamite viene iniettata attraverso la linea della vena della coda. E l'apertura della barriera ematica-encefalica è confermata usando l'imaging ponderato T1 migliorato a contrasto.
Dopo aver ricevuto la sonicazione, l'animale viene restituito al cappuccio chirurgico dove l'anestesia fluoro ISO al 2% viene mantenuta attraverso un cono nasale. Una siringa piena di acido quinolinico è attaccata a una pompa per infusione e l'uscita è collegata alla linea della vena di coda per un'infusione di un'ora nell'animale. Le malformazioni corticali sono obiettivi chirurgici in alcuni disturbi neurologici, come l'epilessia resistente ai farmaci.
Il ratto tish è un mutante neurologico genetico con una malformazione corticale caratterizzata da eterotopia bilaterale. In questo esperimento, l'eterotopia in un topo tish è stata presa di mira su entrambi i lati del cervello. I fotogrammi A e B mostravano la stessa T2-MRI di un cervello tish preso un giorno dopo il ping.
Il fotogramma A descrive la posizione della neocorteccia normalmente posizionata e l'eterotopia H sottostante le posizioni dei ventricoli laterale sono mostrate anche nelle aree del fotogramma B di ipertensione indicate dalle frecce corrispondono ai bersagli della sonicazione nell'eterotopia. La freccia bianca indica una destinazione mediale nell'eterotopia sul lato sinistro dell'immagine, e la freccia gialla indica una destinazione laterale nell'eterotopia e sul lato destro dell'immagine. Cinque giorni dopo il ping l'animale è stato eutanasiato, e il cervello preparato per l'analisi istologica.
La colorazione fluoro jade è stata eseguita per identificare i neuroni degenerati nel cervello. Il rettangolo nella sezione T2 indica l'area macchiata di fluoro Jaden del cervello mostrata a destra. L'area macchiata verde-giallastro brillante contiene numerosi neuroni degenerante.
Ad un ingrandimento più elevato si possono vedere singoli neuroni degenerativi. Il metodo ping fornisce un approccio non invasivo per distruggere i neuroni in un'area mirata del cervello. L'apertura vocale tagliente della barriera ematico-encefalica consente a una neurotossina somministrata sistemicamente di accedere al parenchima cerebrale in modo mirato.
Questo metodo è stato utilizzato con successo nei ratti e nei topi. È importante sottolineare che il ping è stato utilizzato per scollegare il neurocircuito nelle regioni cerebrali che sono comunemente bersaglio di interventi chirurgici per il trattamento di disturbi neurologici come l'epilessia.
