Наша лаборатория занимается вопросами применения ультразвуковых технологий для изучения функций мозга и лечения его нарушений. Наши текущие исследования в основном вращаются вокруг двух ключевых ошибок: функциональной ультразвуковой визуализации и нейромодуляции сфокусированного ультразвука. Акцент на ультразвуковой нейромодуляции считается потенциальным подходом к вмешательству в мозг у человека, однако его механизмы неясны.
В последнее время было одобрено, что интеграция оптометрии и акцент на ультразвуковой нейромодуляции полезны для скрининга эффективных параметров модуляции конкретных типов нейронов в различных развивающихся регионах. Этот протокол нацелен на то, чтобы оба исследователя обнаружили нейроактивность, модулированную ультразвуком, у свободно движущихся мышей без анестезии или стереотаксической фиксации рамки с помощью технологии минимально инвазивной оптометрии для захвата динамики кальция в качестве меры нейроактивности под имплантатом. Он смягчает потенциальное искажающее воздействие звуковой вибрации самого зонда.
Этот протокол подходит для изучения восприятия, координации и поведения. Это позволяет исследовать соответствующие ферменты ультразвуковой нейромодуляции и разрабатывать новые сайты параметров для лечения заболеваний головного мозга. Для начала подготовьте пьезоэлектрическую пластину.
С помощью эпоксидной серебристой пасты прикрепите провод к обеим сторонам пьезоэлектрической пластины. Как только эпоксидная паста застынет, используйте мультиметр для измерения сопротивления на обоих концах провода, чтобы убедиться, что оно примерно равно нулю. Затем нанесите слой двустороннего скотча на чистую поверхность стеклянного листа.
Плотно приклейте пьезоэлектрическую пластину и медное кольцо к стеклянному листу. Надежно вставьте полипропиленовую трубу с наружным диаметром три миллиметра в центр пьезоэлектрической пластины и прочно приклейте ее к стеклянному листу. Теперь вакуумируем приготовленный клей на основе эпоксидной смолы.
С помощью одноразового шприца извлеките эпоксидную смолу и медленно введите ее в медное кольцо. С помощью электронного паяльника припаяйте свободные концы двух проводов к разъему байонетной гайки. Сняв стеклянный лист, очистите поверхность преобразователя спиртом.
Для начала поместите гидрофон и датчик в резервуар для воды, наполненный деионизированной водой. Откройте для себя максимум поля в фокальной плоскости с помощью 2D-сканирования. Затем определите максимум поля в другой плоскости с четким максимумом.
После сравнения координат X и Y двух максимумов при необходимости отрегулируйте положение и ориентацию датчика. Отрегулируйте наконечник гидрофона так, чтобы он находился на расстоянии одного миллиметра от поверхности датчика, расположив его посередине правого края. Затем запустите программу сканирования для захвата свободного акустического поля в плоскости XC.
Переместите гидрофон вдоль оси Z, чтобы определить глубины, связанные с пространственным пиковым давлением. После этого переместите гидрофон в правый нижний угол датчика в плоскости XY. Включите питание и запустите программу сканирования для захвата свободного акустического поля в плоскости XY.
После размещения преобразователя на черепе подготовленной мыши получите XC в транскраниальном акустическом поле плоскости XY с помощью гидрофонного сканирования. Считайте амплитуды давления. Считывайте фокусные размеры на уровне 3 децибел и положение на плоскостях XY и XC в транскраниальном акустическом поле, сообщайте о параметрах времени импульса, включая Amax, длительность импульса, интервал повторения импульсов, длительность последовательности импульсов и огибающую.
Для начала с помощью фейдера подстригите шерсть на голове животного, находящегося под наркозом, и продезинфицируйте область с помощью 70% этанола и повидон-йода. Поместите мышь в положение лежа на стереотаксической раме. Сделайте надрез вдоль сагиттального шва, начиная от затылочной кости до начала носовой кости.
После удаления кожи, покрывающей полусферы, используйте стерильный физиологический раствор для очищения черепа и устранения остатков надкостницы. С помощью ватного тампона нанесите 3%-ную перекись водорода на открытый череп примерно на две-три секунды, чтобы создать микропоры. После этого тщательно промойте стерильным физиологическим раствором и убедитесь, что участок полностью высох.
Далее создайте краниотомию с дырой в репейнике диаметром 0,6 миллиметра. Смойте мусор стерильным физиологическим раствором. Вставьте волоконно-оптический наконечник в держатель щупа и подключите его к стереотаксическому кронштейну.
С помощью стереотаксического манипулятора выровняйте имплантат непосредственно над областью интереса и вставьте его в область интереса. Теперь с помощью стерильной зубочистки нанесите тонкий слой подготовленного стоматологического цемента на череп и на нижнюю часть имплантата. Осторожно отсоедините держатель щупа.
Подготовьте полипропиленовую трубу и разрежьте ее по всей длине. С помощью пинцета прикрепите трубку к нижней части имплантата. После заливки порошка стоматологического цемента в трубу добавьте необходимую жидкость и дайте несколько минут стоматологическому цементу застыть.
Найдите отверстие для трубы и осторожно зажмите его, чтобы извлечь с помощью пинцета. После подготовки смеси стоматологического цемента к нанесению убедитесь, что на череп нанесен ровный и тонкий слой. Затем просверлите три отверстия в напечатанном на 3D-принтере кольце.
Закрепите винты в соответствующих отверстиях. Вставьте верхнюю часть имплантата в отверстие предварительно изготовленного датчика. Убедитесь, что внутренняя стенка напечатанного на 3D-принтере кольца гладкая.
Затем поместите его вокруг датчика, расположенного на черепе мыши. Нанесите стоматологический цемент на стык между кольцом и черепом. Затем подождите несколько минут, пока стоматологический цемент застынет.
Осторожно снимите преобразователь и надежно затяните винты. После размещения мыши, находящейся под наркозом, на стереотаксической рамке, очистите верхнюю поверхность имплантата спиртом. Введите воду и связующее вещество в пространство между имплантатом и напечатанным на 3D-принтере кольцом.
Вставьте оптоволоконный патч-корд в центр подготовленного преобразователя. Затем подключите имплантат к оптоволоконному патч-корду. Осторожно введите датчик в эту область.
Далее поместите мышь в открытое поле и дайте ей проснуться. Подсоедините преобразователь к системе ультразвукового возбуждения и подключите оптоволоконный патч-корд к оптоволоконной системе записи. Активируйте как ультразвуковое возбуждающее устройство, так и оптоволоконную систему регистрации.
Сигналы оптического волокна регистрировались под действием сфокусированной ультразвуковой нейромодуляции, при этом огибающие были квадратными и синусоидальными соответственно. Квадратный сигнал длился 300 миллисекунд, в то время как непрерывный синусоидальный сигнал длился 471 миллисекунду.
