Name: in vivo imaging of cerebrospinal fluid transport through the intact mouse skull using fluorescence macroscopy
Uploaded: 2019-07-29T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Imaging of Cerebrospinal Fluid Transport through the Intact Mouse Skull using Fluorescence Macroscopy at JoVE.com

Diese Arbeit wurde vom National Institute of Neurological Disorders and Stroke und dem National Institute on Aging (US National Institutes of Health; R01NS100366 und RF1AG057575 an MN), das Programm "Fondation Leducq Transatlantic Networks of Excellence" und das Forschungs- und Innovationsprogramm EU Horizon 2020 (Zuschuss Nr. 666881; SVDs-Ziel). Wir danken Dan Xue auch für die fachkundige Unterstützung bei grafischen Illustrationen.

Alle Experimente wurden vom University Committee on Animal Resources (UCAR, Protocol No. 2011-023) an der University of Rochester genehmigt und gemäß dem NIH-Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren durchgeführt.
1. Vorbereitung der Cisterna magna Kanüle, Kopfplatte und Kopfhalter
<ol><li>Sterilisieren Sie alle chirurgischen Instrumente und Kopfplatten vor der Operation. HINWEIS: Fluoreszierende Tracer werden über eine Cisterna-Magna-Kanulation direkt in CSF geliefert...

<ol>
	<li>Tumani, H., Huss, A., Bachhuber, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cerebrospinal+fluid+and+barriers+-+anatomic+and+physiologic+considerations.">The cerebrospinal fluid and barriers - anatomic and physiologic considerations.</a> Handbook of Clinical Neurology. , 21-32 (2017).</li><li>Jessen, N. A., Munk, A. S., Lundgaard, I., Nedergaard, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Glymphatic+System:+A+Beginner's+Guide.">The Glymphatic System: A Beginner's Guide.</a> Neurochemical Research. 40 (12), 2583-2599 (2015).</li><li>Iliff, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impairment+of+glymphatic+pathway+function+promotes+tau+pathology+after+traumatic+brain+injury.">Impairment of glymphatic pathway function promotes tau pathology after traumatic brain injury.</a> The Journal of Neuroscience. 34 (49), 16180-16193 (2014).</li><li>Iliff, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+paravascular+pathway+facilitates+CSF+flow+through+the+brain+parenchyma+and+the+clearance+of+interstitial+solutes,+including+amyloid+beta.">A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid beta.</a> Science Translational Medicine. 4 (147), (2012).</li><li>Louveau, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+functional+features+of+central+nervous+system+lymphatic+vessels.">Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels.</a> Nature. 523 (7560), 337-341 (2015).</li><li>Peng, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+glymphatic+fluid+transport+in+a+mouse+model+of+Alzheimer's+disease.">Suppression of glymphatic fluid transport in a mouse model of Alzheimer's disease.</a> Neurobiology of Disease. 93, 215-225 (2016).</li><li>Da Mesquita, ., S, , et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+aspects+of+meningeal+lymphatics+in+ageing+and+Alzheimer's+disease.">Functional aspects of meningeal lymphatics in ageing and Alzheimer's disease.</a> Nature. 560 (7717), 185-191 (2018).</li><li>Gaberel, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+glymphatic+perfusion+after+strokes+revealed+by+contrast-enhanced+MRI:+a+new+target+for+fibrinolysis.">Impaired glymphatic perfusion after strokes revealed by contrast-enhanced MRI: a new target for fibrinolysis.</a> Stroke. 45 (10), 3092-3096 (2014).</li><li>Xavier, A. L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannula+Implantation+into+the+Cisterna+Magna+of+Rodents.">Cannula Implantation into the Cisterna Magna of Rodents.</a> Journal of Visualized Experiments. 10 (135), (2018).</li><li>Plog, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+optical+imaging+reveals+a+pathway+for+optimizing+the+delivery+of+immunotherapeutics+to+the+brain.">Transcranial optical imaging reveals a pathway for optimizing the delivery of immunotherapeutics to the brain.</a> JCI Insight. 3 (23), (2018).</li><li>Kress, B. 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M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+glymphatic+influx+is+correlated+with+high+EEG+delta+power+and+low+heart+rate+in+mice+under+anesthesia.">Increased glymphatic influx is correlated with high EEG delta power and low heart rate in mice under anesthesia.</a> Science Advances. 5 (2), (2019).</li><li>Rasmussen, M. K., Mestre, H., Nedergaard, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+glymphatic+pathway+in+neurological+disorders.">The glymphatic pathway in neurological disorders.</a> The Lancet Neurology. 17 (11), 1016-1024 (2018).</li><li>Mestre, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aquaporin-4-dependent+glymphatic+solute+transport+in+the+rodent+brain.">Aquaporin-4-dependent glymphatic solute transport in the rodent brain.</a> Elife. 7, (2018).</li><li>Monai, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+imaging+reveals+glial+involvement+in+transcranial+direct+current+stimulation-induced+plasticity+in+mouse+brain.">Calcium imaging reveals glial involvement in transcranial direct current stimulation-induced plasticity in mouse brain.</a> Nature Communications. 7, 11100 (2016).</li><li>Munk, A. 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A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomarkers+of+traumatic+injury+are+transported+from+brain+to+blood+via+the+glymphatic+system.">Biomarkers of traumatic injury are transported from brain to blood via the glymphatic system.</a> The Journal of Neuroscience. 35 (2), 518-526 (2015).</li><li>Ma, Q., Ineichen, B. V., Detmar, M., Proulx, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Outflow+of+cerebrospinal+fluid+is+predominantly+through+lymphatic+vessels+and+is+reduced+in+aged+mice.">Outflow of cerebrospinal fluid is predominantly through lymphatic vessels and is reduced in aged mice.</a> Nature Communications. 8 (1), 1434 (2017).</li><li>Roth, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+amelioration+of+inflammation+and+cell+death+after+brain+injury.">Transcranial amelioration of inflammation and cell death after brain injury.</a> Nature. 505 (7482), 223-228 (2014).</li><li>Xu, H. T., Pan, F., Yang, G., Gan, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Choice+of+cranial+window+type+for+in+vivo+imaging+affects+dendritic+spine+turnover+in+the+cortex.">Choice of cranial window type for in vivo imaging affects dendritic spine turnover in the cortex.</a> Nature Neuroscience. 10 (5), 549-551 (2007).</li><li>Ma, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+lymphatic+efflux+limits+cerebrospinal+fluid+flow+to+the+brain.">Rapid lymphatic efflux limits cerebrospinal fluid flow to the brain.</a> Acta Neuropathologica. 137 (1), 151-165 (2019).</li><li>Silasi, G., Xiao, D., Vanni, M. P., Chen, A. C., Murphy, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intact+skull+chronic+windows+for+mesoscopic+wide-field+imaging+in+awake+mice.">Intact skull chronic windows for mesoscopic wide-field imaging in awake mice.</a> Journal of Neuroscience Methods. 267, 141-149 (2016).</li></ol>

Wir haben ein detailliertes Protokoll für die Durchführung transkranieller CSF-Bildgebung bei lebenden Mäusen mit kommerziell erhältlichen fluoreszierenden Makroskopen und Tracern beschrieben. Diese Technik ist einfach und minimal-invasiv, aber quantitativ. Die In-vivo-Bildgebung korreliert gut mit empfindlichen Methoden wie der Flüssigszintillationszählung von radiomarkierten Tracern, einschließlich 3H-Dextran und 14C-Inulin nach CM-Verabreichung, und mit ex vivo koronaler Schnittquantifizie...

Cerebrospinalflüssigkeit (CSF) badet das Gehirn und Rückenmark und ist an der Aufrechterhaltung der Homöostase beteiligt, Die Versorgung mit Nährstoffen, und Regulierung des intrakraniellen Drucks1. CSF im subarachnoiden Raum gelangt durch ein Netzwerk perivaskulärer Räume (PVS) um kortikale piale Arterien in das Gehirn und fließt dann entlang eindringender Arterioles2. Einmal im Parenchym, CSF-Austausch mit interstitiellen Flüssigkeit (ISF), tragen schädliche Metaboliten wie Amyloid-A (A) und Tau-Protein-Aggregate aus dem Gehirn durch niedrigen Widerstand weiße Materie-Trakte und perivenous Räume2,3 . Dieser Weg ist abhängig von astroglialen Aquaporin-4 (AQP4) Kanälen und wurde daher als das glial-lymphatische (glymphatische) System4bezeichnet. Abfallprodukte des Neuropils werden schließlich durch Lymphgefäße in der Nähe von Hirnnerven und in den Hirnhäusten in Richtung der zervikalen Lymphknoten5von der CSF-ISF befreit. Das Versagen dieses Systems wurde in mehrere neurologische Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit6,7, traumatische Hirnverletzung3, und ischämischen und hämorrhagischen Schlaganfall8verwickelt.
DER CSF-Transport kann durch Infundieren von Tracern indie Zisternenmagna (CM) 9,10 und glymphatische Studien in der Vergangenheit hauptsächlich zweiphotonenmikroskopische4,11,12, 13, Magnetresonanztomographie (MRT)14,15,16,17und ex vivo Imaging3,6,11, 18 zur Auswertung der Tracer-Kinetik. Die Zwei-Photonen-Mikroskopie ist aufgrund ihrer hohen räumlichen Auflösung ein geeignetes Verfahren zur detaillierten Abbildung von CSF-Spuren in PVS und dem Parenchym, allerdings hat sie ein schmales Sichtfeld und erfordert ein invasives Schädelfenster oder eine Ausdünnung des Schädels. Ex-vivo-Bildgebung in Kombination mit Immunhistochemie ermöglicht mehrstufige Analysen von Einzelzellen bis zum gesamten Gehirn19. Der Prozess der Perfusionsfixierung, der zur Beobachtung des postmortalen Gewebes erforderlich ist, führt jedoch zu tiefgreifenden Veränderungen in der CSF-Flussrichtung und reduziert die PVS, wodurch die Verteilung und die Position der Tracer erheblich verändert werden12. Schließlich, während MRT CSF-Fluss im gesamten murine und menschlichen Gehirn verfolgen kann, fehlt es ihm an räumlicher und zeitlicher Auflösung des perivaskulären Flusses.
Eine neue Technik, die transkranielle makroskopische Bildgebung, löst einige dieser Einschränkungen, indem sie eine Großfeld-Bildgebung des perivaskulären CSF-Transports im gesamten dorsalen Kortex lebender Mäuse ermöglicht. Diese Art der Bildgebung erfolgt mit einem epifluoreszierenden Makroskop mit einem Multiband-Filterwürfel, einer abstimmbaren LED-Lichtquelle und einer hocheffizienten CMOS-Kamera10. Diese Setups sind in der Lage, PVS bis zu 1-2 mm unter der Schädeloberfläche aufzulösen und fluorophore bis zu 5-6 mm unter der kortikalen Oberfläche zu erkennen, während der Schädel vollständig intaktbleibt 10. Multibandfilter und LEDs, die die Anregungswellenlänge schnell optimieren können, ermöglichen die Verwendung mehrerer Fluorophore, sodass CSF im selben Experiment mit Tracern unterschiedlicher Molekulargewichte und chemischer Eigenschaften gekennzeichnet werden kann.
Dieses Verfahren erfordert eine einfache, minimal-invasive Operation, um den Schädel freizulegen und eine leichte Kopfplatte zu platzieren, um den Kopf während der Bildgebungssitzung zu stabilisieren. Tracer können in den CM geliefert werden, ohne in den Schädel zu bohren oder das kortikale Gewebe mit Pipetten oder Kanülen9,20zu durchdringen. Sowohl CM-Kanülen als auch Kopfplatten bleiben für mehrere Tage bis Wochen stabil und ermöglichen komplexere experimentelle Designs im Vergleich zur klassischen Endpunktvisualisierung. Dieses Protokoll beschreibt, wie transkranielle makroskopische Bildgebung verwendet wird, um die funktionale glymphatische Systemfunktion nach akuter oder chronischer Injektion von fluoreszierendem CSF-Tracer in den CM von anästhesierten/schlafenden oder wachen Mäusen zu untersuchen.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.25% Bupivacaine HCl</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>University of Rochester Vivarium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 &#181;L Gastight Syringe Model 1710 TLL, PTFE Luer Lock</td>
			<td>Hamilton Company</td>
			<td>81020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A-M Systems Dental Cement Powder</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC9991371</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carprofen</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>University of Rochester Vivarium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorhexidine</td>
			<td>Prevantics</td>
			<td>B10800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CMOS Camera</td>
			<td>Hammamatsu</td>
			<td>ORCA Flash 4.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Head Plate</td>
			<td>University of Rochester</td>
			<td>No catalog #</td>
			<td>Custom made at the machine shop at the University of Rochester</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-Temperature Cautery</td>
			<td>Bovie Medical Corporation</td>
			<td>AA01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insta-set Accelerator</td>
			<td>Bob Smith Industries</td>
			<td>BSI-151</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane - Fluriso</td>
			<td>Vet One</td>
			<td>502017</td>
			<td>University of Rochester Vivarium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Strong Memorial Hospital Pharmacy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Krazy Glue</td>
			<td>Elmer&#39;s Products, Inc</td>
			<td>No catalog #, see link in comments</td>
			<td>https://www.amazon.com/Krazy-Glue-KG48348MR-Advance-Multicolor/dp/B000BKO6DG</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropore Surgical tape</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>19-027-761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Sigma-aldrich</td>
			<td>P6148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE10 - Polyethylene .011&#34; x .024&#34; per ft., 100 ft. continuous</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>PE10 100 FT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pump 11 Elite Infusion Only Dual Syringe</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>70-4501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PURALUBE VET OINTMENT</td>
			<td>Dechra</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Puritan PurSwab Cotton Tipped Cleaning Sticks</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-029-553</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Research Macro Zoom Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>MVX10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Simple Head Holder Plate (for mice)</td>
			<td>Narishige International USA Inc</td>
			<td>MAG-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single-use Needles, BD Medical</td>
			<td>VWR</td>
			<td>BD305106</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Alcohol Prep Pads</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-363-750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tunable LED</td>
			<td>PRIOR Lumen 1600-LED</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>University of Rochester Vivarium</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo imaging of cerebrospinal fluid transport through the intact mouse skull using fluorescence macroscopy

Der Fluss von Cerebrospinalflüssigkeit (CSF) bei Nagetieren wurde weitgehend mit Hilfe der Ex-vivo-Quantifizierung von Tracern untersucht. Techniken wie die Zweiphotonenmikroskopie und die Magnetresonanztomographie (MRT) haben die In-vivo-Quantifizierung des CSF-Flusses ermöglicht, sind aber durch reduzierte Bildgebungsvolumina bzw. geringe räumliche Auflösung begrenzt. Jüngste Arbeiten haben herausgefunden, dass CSF durch ein Netzwerk von perivaskulären Räumen, die die pialen und durchdringenden Arterien des Nagetierkortex umgeben, in das Gehirn parenchym eintritt. Dieser perivaskuläre Eintrag von CSF ist ein Primärtreiber des glymphatischen Systems, ein Weg, der in die Clearance toxischer Stoffwechselsolutes (z. B. Amyloid-B) involviert ist. Hier zeigen wir eine neue makroskopische Bildgebungstechnik, die eine mesoskopische Bildgebung fluoreszierender CSF-Tracer durch den intakten Schädel lebender Mäuse in Echtzeit ermöglicht. Diese minimal-invasive Methode ermöglicht eine Vielzahl experimenteller Konstruktionen und ermöglicht ein- oder wiederholtes Testen der CSF-Dynamik. Makroskope haben eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung und ihre große Portal- und Arbeitsdistanz ermöglicht die Bildgebung bei der Ausführung von Aufgaben auf Verhaltensgeräten. Dieser bildgebende Ansatz wurde anhand von Zwei-Photonen-Bildgebungs- und Fluoreszenzmessungen validiert, die aus dieser Technik gewonnen wurden, und korrelieren stark mit Ex-vivo-Fluoreszenz und Quantifizierung von radiomarkierten Tracern. In diesem Protokoll beschreiben wir, wie transkranielle makroskopische Bildgebung zur Bewertung des glymphatischen Transports bei lebenden Mäusen verwendet werden kann, was eine zugängliche Alternative zu teureren bildgebenden Verfahren bietet.

Der CSF-Zustrom wird auf einem epifluoreszierenden Makroskop (Abbildung 1A) abgebildet, das eine mesoskopische Abbildung des CSF-Tracer-Transports im murinen Kortex ermöglicht. Die Ganzschädelkopfplatte ermöglicht die Visualisierung der rostralen Nasenknochen, sowohl der frontalen als auch der parietalen Knochen in der Mitte, und des rostralen Teils des interparietalen Knochens kauarisch (Abbildung 1B). Während der Bildgebung können die nasofrontalen, sagit...

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In Vivo Imaging of Cerebrospinal Fluid Transport through the Intact Mouse Skull using Fluorescence Macroscopy

Die transkranielle optische Bildgebung ermöglicht eine Großfeld-Bildgebung des Zerebrospinalflüssigkeitstransports im Kortex lebender Mäuse durch einen intakten Schädel.

In Vivo Imaging von Cerebrospinalfluid Transport durch den intakten Mausschädel mittels Fluoreszenz-Makroskopie

Cerebrospinal fluid (CSF) flow in rodents has largely been studied using ex vivo quantification of tracers. Techniques such as two-photon microscopy and ...

Diese neue Technik zur mesoskopischen Echtzeit-Bildgebung floreszierender CSF-Spuren durch den intakten Schädel lebender Mäuse kann zur Auswertung des glymphatischen Transports verwendet werden. Der Hauptvorteil besteht darin, dass diese Technik dynamische Messungen von intrazentrischen In-vivo-Tracern zu einem Bruchteil der Kosten anderer bildgebender Verfahren ermöglicht. Die Verfahren, die erforderlich sind, um die Kopfplatte auf Cisterna magna Kanüle zu platzieren, sind einfach und minimal invasiv, erfordern aber eine korrekte Praxis.Eine visuelle Demonstration der kritischen Schritte dieser Methode ist erforderlich, um die Bildqualität zu maximieren und reproduzierbare Vergleiche zwischen verschiedenen Mäusen und experimentellen Gruppen zu ermöglichen. Nach der Bestätigung einer mangelnden Reaktion auf Zehenkneifen nass den Hals und Kopf mit sterilem Wasser und rasieren das befeuchtete Fell. Wischen Sie die exponierte Haut mit einem Alkoholtupfer ab, um Resthaare zu entfernen, und legen Sie die Maus in einen stereotaktischen Rahmen auf einem temperaturgeregelten Pad.Tragen Sie Salbe auf die Augen der Tiere auf und reinigen Sie die exponierte Haut mit einem Chlorhexidin-Tupfer. Nach 2 Minuten das Chlorhexidin mit einem Alkoholtuch entfernen und eine Joedonlösung auftragen. Wenn das Jodon getrocknet ist, injizieren Subkutane Analgesie in die Oberseite des Schädels und Halses.Beginnend an dem Teil des Halses, der die okzipitale Kruste bedeckt, machen Sie einen Mittellinie Schnitt in der darüberliegenden Haut weiterhin rostral in Richtung der intraorbitalen Linie. Erweitern Sie den Schnitt seitlich bis zur Grenze, wo der zeitliche Muskel in den Schädel einfügt, und entfernen Sie die gesamte Haut des fusiformen Schnitts, um sowohl die frontalen als auch die parietalen Knochen freizulegen. Bewässern Sie den Schädel mit steriler Herzwäsche und verwenden Sie Wattestäbchen, um die Oberfläche zu reinigen, bis sie frei von Schmutz und Haaren ist.Nach dem Einsetzen der Zisterne magna Kanüle wenden Sie eine Mischung aus Zahnzement und Cyanoacrylatkleber auf die ventrale Seite der Kopfplatte um die Grenze. Legen Sie die Kopfplatte auf den Schädel, so dass sich der vordere Rand der Platte mit der hinteren Spitze des Nasenknochens ausrichtet und der hintere Rand mit dem vorderen Aspekt des interparietalen Knochens ausgerichtet ist, um sicherzustellen, dass die sagittale Naht zentriert und gerade relativ zum Fenster ist. Es ist wichtig, dass die Kopfplatte gesichert ist und das Sichtfeld der Cisterna magna Cannulation nicht behindert.Verwenden Sie ein paar Tropfen Leimbeschleuniger, um die Position der Kopfplatte zu fixieren und alle verbleibenden Lücken mit dem Zementgemisch zu füllen. Kleben Sie die Cisterna magna Kanüle an die Kopfplatte und verwenden Sie die Kopfplatte, um die Maus in den Kopfhalter in einer festen Position zu platzieren. Stellen Sie die Maus und die an der Kanüle befestigte Infusionspumpe vorsichtig auf einen Wagen für den Transport zum Makroskop und legen Sie den Kopfhalter auf die Bühne des Makroskops.Stellen Sie sicher, dass die Leitung von der Spritzenpumpe zur Cisterna magna Kanüle nicht straff ist und keine Knicke hat. Beobachten Sie die Atemfrequenz und rosa Färbung der Schleimhäute, um eine gute Sauerstoffversorgung zu bestätigen. Schalten Sie die Makroskopkamera und die Licht emittierende Diode ein und starten Sie den Live-Modus.Passen Sie die Vergrößerung des Bildgebungsfeldes so an, dass die nasofrontale Naht an der Oberseite des Feldes und die Lambdoid-Naht unten deutlich visualisiert werden können. Sobald an Ort und Stelle band den Kopfhalter auf die Makroskop-Stufe und fokussieren sie das Makroskop auf den exponierten Schädel, bis sich die Brennebene auf den Seiten der parietalen Knochen hinter den koronalen Nähten befindet. Für die CSF-Tracer-Infusion stellen Sie die Infusionspumpe auf die entsprechende Rate und Lautstärke und stellen Sie die entsprechende Anregungswellenlänge und Belichtungszeit für den Tracer für jeden Kanal ein.Überprüfen Sie dann, ob die auslösende Funktion auf dem Makroskop korrekt ist, bevor Sie gleichzeitig die Tracerinfusion und die Bildgebung einlösen. Während der Bildgebung können die Naso frontalen, sagittalen, koronalen und lambdoiden Nähte leicht identifiziert werden. Sobald der CSF-Tracer in die Zisterne magna infundiert wurde, wird die Tracerfluoreszenz zuerst in großen Becken von Subarachnoiden CSF an der olfactofrontalen Zisterne und der quadrigeminalen Zisterne in der Nähe der Zirbelmulierung beobachtet und schließlich um die mittleren Zerebralenarterien umgeben.CSF-Tracer gelangen dann in ihr Gehirn entlang perivaskulärer Räume der kortikalen Pealzweige der mittleren Hirnarterie. DIE CSF-Transportbildgebung nach traumatischen Hirnverletzungen zeigt tracer zunächst an der olfactofrontalen Zisterne, aber der glymphatische Zustrom entlang der kortikalen perivaskulären Räume wird auf der Seite der Verletzung vollständig abgeschafft. Quantitative Analysen an den In-vivo-Bildern zeigen, dass der ipsilaterale Zuflussbereich im Vergleich zur kontralateralen Hemisphäre um fast ein Drittel abnimmt.Um Bewegungsartefakte und die Veränderungen in der Brennebene zu vermeiden, denken Sie daran, die Kopfplatte und den Kopfplattenhalter korrekt zu befestigen und den Anästhesiespiegel des Tieres zu überprüfen. Nach dem Experiment in-vivo können die Bildgebungsergebnisse weiter validiert werden, indem die Tracer-Penetration mit der eigentlichen Technik quantifiziert wird. Diese Technik ermöglicht die physiologische und minimalinvasive Untersuchung des glymphatischen Systems und kann dazu beitragen, zukünftige Fragen zur CSF-Hydrodynamik bei Gesundheit und Krankheit zu beantworten.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Chronic Imaging of Mouse Visual Cortex Using a Thinned-skull Preparation

Chronische Imaging of Mouse Visual Cortex Mit einem ausgedünnten Schädel Vorbereitung

In vivo imaging using two-photon laser scanning microscopy (2PLSM) allows the study of living cells and neuronal processes in the intact brain. The ...

Forschung

Neurowissenschaften

In vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord Using Two-photon Microscopy

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In-vivo-Imaging von der Maus Spinal Cord mit Zwei-Photonen-Mikroskopie

In vivo imaging using two-photon microscopy 1 in mice that have been genetically engineered to express fluorescent proteins in specific cell types 2-3 has ...

Isolation of Cerebrospinal Fluid from Rodent Embryos for use with Dissected Cerebral Cortical Explants

Isolierung von Liquor aus Rodent Embryonen für die Verwendung mit Dissected Cerebral Kortikale Explantate

The CSF is a complex fluid with a dynamically varying proteome throughout development and in adulthood. During embryonic development, the nascent CSF ...

Two-Photon in vivo Imaging of Dendritic Spines in the Mouse Cortex Using a Thinned-skull Preparation

Two-Photon in vivo Imaging of Dendritic Spines in the Mouse Cortex Using a Thinned-skull Preparation

Zwei-Photonen-<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging von dendritischen Dornen in der Maus Cortex Mit einem ausgedünnten Schädel Vorbereitung

In the mammalian cortex, neurons form extremely complicated networks and exchange information at synapses. Changes in synaptic strength, as well as ...

Ex Vivo Preparations of the Intact Vomeronasal Organ and Accessory Olfactory Bulb

Ex Vivo Preparations of the Intact Vomeronasal Organ and Accessory Olfactory Bulb

Ex vivo Zubereitungen der Intact Vomeronasalorgan und akzessorischen olfaktorischen Bulbus

The mouse accessory olfactory system (AOS) is a specialized sensory pathway for detecting nonvolatile social odors, pheromones, and kairomones. The first ...

Ex Vivo Imaging of Postnatal Cerebellar Granule Cell Migration Using Confocal Macroscopy

Ex Vivo Imaging of Postnatal Cerebellar Granule Cell Migration Using Confocal Macroscopy

Ex-vivo-Bildgebung von Postnatale Kleinhirn-Körnerzellmigration mittels konfokaler Makros

During postnatal development, immature granule cells (excitatory interneurons) exhibit tangential migration in the external granular layer, and then ...

Sample Preparation for Endopeptidomic Analysis in Human Cerebrospinal Fluid

Probenvorbereitung für die Endopeptidomic Analyse im menschlichen Liquor cerebrospinalis

This protocol describes a method developed to identify endogenous peptides in human cerebrospinal fluid (CSF). For this purpose, a previously developed ...

In Vivo Monitoring of Circadian Clock Gene Expression in the Mouse Suprachiasmatic Nucleus Using Fluorescence Reporters

In Vivo Monitoring of Circadian Clock Gene Expression in the Mouse Suprachiasmatic Nucleus Using Fluorescence Reporters

In Vivo Überwachung der circadianen Uhr Genexpression in der Maus Suprachiasmatischen Kern mit Fluoreszenz-Reporter

This technique combines optical fiber mediated fluorescence recordings with the precise delivery of recombinant adeno-associated virus based gene ...

An Improved Method for Collection of Cerebrospinal Fluid from Anesthetized Mice

Ein verbessertes Verfahren zur Sammlung von Liquor cerebrospinalis aus narkotisierten Mäuse

The cerebrospinal fluid (CSF) is a valuable body fluid for analysis in neuroscience research. It is one of the fluids in closest contact with the central ...

Imaging and Analysis of Neurofilament Transport in Excised Mouse Tibial Nerve

Bildgebung und Analyse des Neurofilamenttransports in verbraucheten Maus-Tibialnerv

Neurofilament protein polymers move along axons in the slow component of axonal transport at average speeds of ~0.35-3.5 mm/day. Until recently the study ...