Name: thoracic spinal cord hemisection surgery and open-field locomotor assessment in the rat
Uploaded: 2019-06-26T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Thoracic Spinal Cord Hemisection Surgery and Open-Field Locomotor Assessment in the Rat at JoVE.com

这项工作得到了加拿大卫生研究所(CIHR;;澳门币-142288)到M.M.M.M.M.M.M.M.由魁北克圣德基金会(FRQS)颁发薪金奖,A.R.B得到FRQS研究金的支持。

本文所述的实验是按照加拿大动物护理理事会的指导方针进行的,并经蒙特利尔大学道德委员会批准。
1. 胸腔切除手术
<ol><li>穿戴适当的防护设备(手套、面罩和长袍),以维持无菌手术环境。用酒精湿巾清洁手术区域,并在手术场上放置无菌手术窗帘。消毒手术工具,并放置在手术场上。</li>
	<li>在胶质气体(3%诱导,0.5~3%维护)和氧气(1升/分钟)的混合物下麻醉大鼠。通过验证没有脚?...

截面技术的一个主要优点是病变的选择性和可重复性,这导致动物之间的组织学和行为表型的变异性降低25。为了确保在适当的脊髓水平上发生单侧病变,准确识别适当的椎部和脊髓中线至关重要。由于在截断过程中,脊髓有沿切口方向旋转的倾向,因此在手术过程中,在两侧放置细钳,对脊髓均匀稳定是有益的。将大鼠置于立体框架中,在轻张力下轻轻绑住尾巴,有助于在手术过程中保持...

脊髓损伤 (SCI) 与运动、感觉和自主功能的严重干扰相关。SCI的实验动物模型是了解SCI病理学中涉及的解剖学和生理事件,研究修复和恢复的神经机制,以及筛选潜在治疗疗效和安全性的宝贵工具干预。大鼠是SCI研究中最常用的物种。大鼠模型成本低,易于复制,并且有大量的行为测试可用于评估功能结果2。尽管在肠道位置上有一些差异,大鼠脊髓与大型哺乳动物(包括灵长类动物3、4)具有整体相似的感光运动功能。大鼠也分享与SCI类似的生理和行为后果,与人类有关5。非人类灵长类动物和大型动物模型可以提供更接近人类SCI 6,在人类实验前证明治疗安全性和有效性至关重要,但由于伦理和动物福利,使用较少注意事项、开支和监管要求7。
大鼠切除SCI模型通过在拉面切除术后使用解剖刀或子宫切除术剪刀对脊髓进行选择性病变的定向中断。与完全分段相比,大鼠的部分分段导致较不严重的损伤,更容易术后动物护理,自发运动恢复,以及更密切的模型SCI在人类,这是主要是不完整与部分备用连接脊髓和超脊髓结构的组织8.单侧截断仅破坏一侧的所有升降区,并产生可量化且高度可重复的运动缺陷,从而加强对底层生物机制的探索。截瘫最突出的功能后果是同一侧和病变水平以下的初始肢体瘫痪,在数周内运动功能的分级自发恢复9,10,11,12.截面模型特别有助于研究受损和残余的路段和与功能恢复相关的电路的神经可塑性 9、11、12, 13,14,15,16,17,18。具体来说,在胸腔水平上进行的截断,即控制后肢运动的脊柱上方,对于研究运动控制的变化特别有用。由于SCI19后病变严重程度与运动恢复之间存在非线性关系,在实验模型中,评估功能结果的适当行为测试至关重要。
一套全面的行为测试可用于评估大鼠2、20功能运动恢复的具体方面。许多运动测试在SCI之后不能提供可靠的措施,因为大鼠太残疾,无法支撑其体重。对受伤后早期缺陷敏感的自发运动性能的测量,并且不需要术前培训或专用设备,对于监测运动恢复情况(以达到补充专业的行为测试。Martinez 开放场评估分数10,最初是为了评估大鼠宫颈 SCI 后的运动性能而开发的,是一个 20 分的正号分数,用于评估在大鼠的自发过地运动期间的全球运动性能。开放领域。评分是单独执行每个肢体使用一个标尺,评估一系列运动测量的具体参数,包括关节肢体运动,重量支持,数字位置,步进能力,前肢-四肢协调,和尾部位置。评估分数来自巴索、贝蒂和布雷斯纳汉(BBB)的露天评分表,旨在评估胸挫后运动性能21。它适用于准确可靠地评估前肢和后肢运动功能,允许独立评估与 BBB 的分层评分不相适应的不同评分参数,并提供线性恢复配置文件10.此外,与BBB相比,评估分数是敏感和可靠的较重伤害模型10,11,20,22。评估分数已用于评估在颈椎10、12和胸腔9SCI之后,并结合创伤性脑损伤23的大鼠运动损伤。
我们在此提供了一个详细的分步协议,用于在雌性长埃文斯大鼠的T8椎骨水平上执行胸腔切除SCI,以及评估在开放场的后肢运动恢复。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1489px;" width="1489">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Baytril</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td style="width:294px;">11242</td>
			<td style="width:502px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Blunt dissection scissors</td>
			<td style="width:227px;">World Precision Instruments</td>
			<td>503669</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Buprenorphine hydrochoride</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td style="width:294px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Camera lens</td>
			<td style="width:227px;">Pentax</td>
			<td>C31204TH</td>
			<td>12.5-75mm, f1.8, 2/3&#34; format, C-mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">CMOS video camera</td>
			<td style="width:227px;">Basler</td>
			<td>acA2000-165uc</td>
			<td>2/3&#34; format, 2048 x 1088 pixels, up to 165 fps, C-mount, USB3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Compressed oxygen gas</td>
			<td style="width:227px;">Praxair</td>
			<td style="width:294px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Cotton tipped applicators</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td>108703</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Delicate bone trimmers</td>
			<td style="width:227px;">Fine Science Tools</td>
			<td>16109-14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Dissecting knife</td>
			<td style="width:227px;">Fine Science Tools</td>
			<td>10055-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dumont fine forceps (#5)</td>
			<td style="width:227px;">Fine Science Tools</td>
			<td>11254-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethicon Vicryl 4/0 Violet Braided FS-2&#160; suture (J392H)</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td style="width:294px;">111689</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Feedback-controlled heating pad</td>
			<td style="width:227px;">Harvard Apparatus</td>
			<td>55-7020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Female Long-Evans rats</td>
			<td>Charles River Laboratories</td>
			<td style="width:294px;">Strain code: 006</td>
			<td>225-250g</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Gelfoam</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td>102348</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Curved hemostat forceps</td>
			<td style="width:227px;">Fine Science Tools</td>
			<td>13003-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hot bead sterilizer</td>
			<td style="width:227px;">Fine Science Tools</td>
			<td>18000-45</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Hydrogel</td>
			<td style="width:227px;">70-01-5022</td>
			<td>Clear H20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Isofluorane</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td>118740</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Lactated Ringer&#39;s solution</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td>116373</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Lidocaine (2%)</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td>123684</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Needle 30 ga</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td>4799</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Open-field area</td>
			<td style="width:227px;">Custom</td>
			<td style="width:294px;"></td>
			<td>Circular Plexiglas arena 96 cm diameter, 40 cm wall height</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Opthalmic ointment</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td>110704</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Personal computer&#160;</td>
			<td style="width:227px;"></td>
			<td style="width:294px;"></td>
			<td>With USB3 connectivity to record video with the listed camera</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Physiological saline</td>
			<td>CDMV</td>
			<td>1399</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Proviodine</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td>4568</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Rodent Liquid Diet</td>
			<td style="width:227px;">Bioserv</td>
			<td style="width:294px;">F1268</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Scalpal blade #11</td>
			<td style="width:227px;">CDMV</td>
			<td>6671</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Self-retaining retractor</td>
			<td style="width:227px;">World Precision Instruments</td>
			<td>14240</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vannas iridectomy spring scissors</td>
			<td style="width:227px;">Fine Science Tools</td>
			<td>15002-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">Veterinary Anesthesia Machine and isofluarane vaporizer</td>
			<td style="width:227px;">Dispomed</td>
			<td style="width:294px;">975-0510-000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:468px;">VLC media player</td>
			<td style="width:227px;">VideoLAN</td>
			<td style="width:294px;"></td>
			<td>videolan.org/vlc</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

thoracic spinal cord hemisection surgery and open-field locomotor assessment in the rat

脊髓损伤 (SCI) 导致运动、感觉和自主功能在病变水平以下的紊乱。实验动物模型是了解SCI后运动恢复所涉及的神经机制和为临床人群设计疗法的宝贵工具。有几个实验性SCI模型,包括挫伤,压缩和转位损伤,用于各种各样的物种。截路涉及脊髓的单方面分段,仅破坏一侧的所有上升和下降区域。脊柱截断产生高度选择性和可重复的伤害相比,挫伤或压缩技术,是有用的研究神经可塑性在备用和损坏的路径与功能恢复。我们提出了一个详细的分步协议,用于在大鼠的T8椎骨水平上进行胸腔切除,导致病变侧后肢最初瘫痪,并在几个上部分运动功能的分级自发恢复星期。我们还提供运动计分协议,以评估开放场的功能恢复。运动评估提供线性恢复配置文件,可以在受伤后进行早期和重复执行,以便准确筛选动物的适当时间点,以便进行更专业的行为测试。提出的截面技术可以很容易地适应其他分段模型和物种,并且运动运动评估可用于各种SCI和其他损伤模型,以得分运动功能。

使用切片技术可以生成具有高度一致性的可重复病变。为了评估和比较实验组之间的病变大小,病变的最大面积占脊髓总横截面的百分比,可以通过脊髓部分的组织染色轻松计算。图1显示了左脐带的代表性病变,以及平均病变大小为47.3%= 横截面线区(n = 6)的大鼠之间共享的最大病变面积比例的叠加。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59738/59738fig1.jp...

Watch this Scientific Journal Video about Thoracic Spinal Cord Hemisection Surgery and Open-Field Locomotor Assessment in the Rat at JoVE.com

Thoracic Spinal Cord Hemisection Surgery and Open-Field Locomotor Assessment in the Rat

大鼠胸腔脊柱切除术是单侧脊髓损伤的宝贵且可重复的模型,用于研究运动运动恢复和治疗效果的神经机制。本文包括详细的分步指南,用于执行截断过程和评估运动在露天竞技场中的性能。

胸脊髓截断手术和大鼠开放场运动评估

Spinal cord injury (SCI) causes disturbances in motor, sensory, and autonomic function below the level of the lesion. Experimental animal models are ...

脊柱半身分产生可量化和理想的可重复性运动缺陷，可以用我们开发的机车规模捕获。这种技术的主要优点是病变的选择性和可重复性，这导致动物之间行为表型的变异性降低。在确认麻醉成年大鼠对手趾捏没有反应后，在剃光的皮肤上切口2.5厘米，覆盖T-6至T-10椎骨，并使用钝剪刀收回皮肤和肤浅脂肪。使用钝解剖剪刀和自我保留的缩回器分离准椎肌肉，插入T-7至T-9椎骨的后面，并使用细钳和棉尖施用器脱毛和清除任何剩余的组织，以暴露旋转过程和椎骨裂解。将速率放在立体显微镜下，并使用精致的骨修剪器小心地在 T-7 和 T-8 椎骨上双边切割面。使用手术刀在T-8和T-9椎骨的骨质肉之间进行1毫米的表面切口，注意不要伤害下肢，并使用骨修剪器去除T-8椎骨的旋转过程。在 T-7 旋转过程中小心地夹紧弯曲的止血钳，将 T-8 层骨的骨端稍微旋转约 20 度，并将骨修剪器插入 T-8 层下。使中线切口沿着层延伸，通过重复椎骨层中侧左右侧的切口到横向过程以暴露脊髓，继续拉明切除术。将 100 微升 2% 利多卡因滴入暴露的脊柱管，并使用精细钳子和 iridectomy 剪刀去除覆盖 T-8 脊髓段的 dura。将利多卡因给线的利多卡因内方式重复，通过可视化在外露的 T-7 到 T-9 椎骨之间的旋转过程之间创建的中心线来识别线中线。使用细钳来稳定脊髓，使用解剖刀将脊髓从中线向动物的一侧切开，注意不要切开腹侧前脊髓动脉。使用虹膜切除术剪刀，小心地切开脊髓病变侧的任何剩余组织，以确保腹侧象限适当地转开，将一个无菌的、约六到两毫米的盐水浸湿的止血海绵放入脊髓上方的外露腔中。然后，使用 4-O 多糖蛋白 910 缝合线关闭切口部位周围的肌肉层和皮肤，将大鼠放在热灯下的温暖环境中，并进行监测，直到完全恢复。在适当的行为测试实验时间点，在老鼠习惯进入竞技场后，开始录像，并在昏暗的光线条件下将大鼠放在竞技场中心，以鼓励运动活动。让大鼠探索至少四分钟，将老鼠移动回竞技场中心时，它保持静止超过20秒，以促进运动。然后，对记录的测试会话的运动性能进行评分。对于关节肢体运动，在脚踝、膝盖和臀部的自发运动中，分别对后肢关节运动进行评分，如正常、轻微或不存在。对于体重支持，评估后肢拉伸肌肉收缩和支持加载的体重的能力时，肢体在地面上，当大鼠静止，以及在活动运动期间。对于数字位置，在大鼠静止和运动期间评估后肢数字的位置。只有当大鼠在踏步过程中能够支撑其体重时，才能完成步进参数，在初始接触时和从地面抬起后肢爪的位置方向，以及步进过程中摆动相位的流动性。只有在测试期间连续出现四个步骤并且四肢可以主动支撑体重时，才能完成前肢/后肢协调参数。在运动过程中将尾部位置评估为向上或向下。然后添加每个参数的单个分数，以提供每个后接的总计到最多 20 分。为了评估和比较实验组之间的病变大小，病变的最大面积占脊髓总横截面的百分比可以很容易地计算与脊髓部分的组织学染色。例如，这种代表性的左半角病变与大鼠之间共享的最大病变面积比例的叠加表明，平均病变大小约为横截面线面积的 47%。在左侧下半身切除术后头五周，运动运动表现的这些代表性变化表明，在手术后前三周，动物左后肢的运动有显著损伤。在手术后两周，右后肢的运动水平有所改善。需要记住的最重要的事情是，准确识别脊柱中线进行下切和适当的手术后动物护理和监测对于成功的方案至关重要。此行为评估提供了一个理想的协议，用于筛选上部皮质指数，以补充专门测试，以解决对运动恢复感兴趣的具体问题。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Dissection and Culture of Commissural Neurons from Embryonic Spinal Cord

从胚胎脊髓​​连合神经的解剖和文化

Commissural neurons have been widely used to investigate the mechanisms underlying axon guidance during embryonic spinal cord development. The cell bodies ...

科研

神经科学

Spinal Cord Electrophysiology II: Extracellular Suction Electrode Fabrication

脊髓电二：外吸电极的制作

Development of neural circuitries and locomotion can be studied using neonatal rodent spinal cord central pattern generator (CPG) behavior. We demonstrate ...

Spinal Cord Transection in the Larval Zebrafish

在斑马鱼幼虫脊髓横断

Mammals fail in sensory and motor recovery following spinal cord injury due to lack of axonal regrowth below the level of injury as well as an inability ...

An Ex Vivo Laser-induced Spinal Cord Injury Model to Assess Mechanisms of Axonal Degeneration in Real-time

An Ex Vivo Laser-induced Spinal Cord Injury Model to Assess Mechanisms of Axonal Degeneration in Real-time

一个<em&gt;离体</em&gt;激光诱导脊髓损伤模型，以评估轴索变性的机制在实时

Injured CNS axons fail to regenerate and often retract away from the injury site. Axons spared from the initial injury may later undergo secondary axonal ...

Diffusion Imaging in the Rat Cervical Spinal Cord

在大鼠颈脊髓弥散成像

Magnetic resonance imaging (MRI) is the state of the art approach for assessing the status of the spinal cord noninvasively, and can be used as a ...

Spinal Cord Neurons Isolation and Culture from Neonatal Mice

脊髓神经元从新生小鼠中分离和培养

We present a protocol for the isolation and culture of spinal cord neurons. The neurons are obtained from neonatal C57BL/6 mice and are isolated on ...

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

胸腺1-gmcmp6 转基因小鼠在原代体血源皮质中的成像神经活性

The mammalian brain exhibits marked symmetry across the sagittal plane. However, detailed description of neural dynamics in symmetric brain regions in ...

An In Vivo Duo-color Method for Imaging Vascular Dynamics Following Contusive Spinal Cord Injury

An In Vivo Duo-color Method for Imaging Vascular Dynamics Following Contusive Spinal Cord Injury

在体内挫伤脊髓损伤后影像血管动力学的双色法

Spinal cord injury (SCI) causes significant vascular disruption at the site of injury. Vascular pathology occurs immediately after SCI and continues ...

Laminectomy and Spinal Cord Window Implantation in the Mouse

拉米内切手术和脊髓窗口植入小鼠

This protocol describes a method for spinal cord laminectomy and glass window implantation for in vivo imaging of the mouse spinal cord. An integrated ...

Direct Injection of a Lentiviral Vector Highlights Multiple Motor Pathways in the Rat Spinal Cord

直接注射慢病毒载体突出大鼠脊髓中的多种运动途径

Introducing proteins of interest into cells in the nervous system is challenging due to innate biological barriers that limit access to most molecules. ...