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

Dette arbeidet ble finansiert av National Institute of nevrologiske lidelser og Stroke og National Institute on aging (US National Institutes of Health; R01NS100366 og RF1AG057575 til MN), Fondation Leducq transatlantiske Networks of Excellence program, og EUs Horizon 2020 forsknings-og innovasjonsprogram (Grant no. 666881; SVDs @ Target). Vi vil også gjerne takke Dan Xue for eksperthjelp med grafiske illustrasjoner.

Alle eksperimenter ble godkjent av universitets komitéen på Animal Resources (UCAR, Protocol no. 2011-023) ved University of Rochester og utført i henhold til NIH guide for omsorg og bruk av Laboratory Animals.
1. forberede Cisterna magna kanyle, hode plate, og hode holder
<ol><li>Sterilisere alle kirurgiske instrumenter og hode plater før operasjonen. Merk: fluorescerende Bevegelsesuskarphet leveres direkte inn i CSF via en Cisterna magna kanyleringen. For detaljerte instruksjoner om...

<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. 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=Impairment+of+paravascular+clearance+pathways+in+the+aging+brain.">Impairment of paravascular clearance pathways in the aging brain.</a> Annals of Neurology. 76 (6), 845-861 (2014).</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=Flow+of+cerebrospinal+fluid+is+driven+by+arterial+pulsations+and+is+reduced+in+hypertension.">Flow of cerebrospinal fluid is driven by arterial pulsations and is reduced in hypertension.</a> Nature Communications. 9 (1), 4878 (2018).</li><li>Xie, 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=Sleep+drives+metabolite+clearance+from+the+adult+brain.">Sleep drives metabolite clearance from the adult brain.</a> Science. 342 (6156), 373-377 (2013).</li><li>Plog, B. A., 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.">The Glymphatic System.</a> in Central Nervous System Health and Disease: Past, Present, and Future. Annual Review of Pathology. 13, 379-394 (2018).</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=Brain-wide+pathway+for+waste+clearance+captured+by+contrast-enhanced+MRI.">Brain-wide pathway for waste clearance captured by contrast-enhanced MRI.</a> Journal of Clinical Investigation. 123 (3), 1299-1309 (2013).</li><li>Davoodi-Bojd, E., 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=Modeling+glymphatic+system+of+the+brain+using+MRI.">Modeling glymphatic system of the brain using MRI.</a> Neuroimage. 188, 616-627 (2019).</li><li>Lee, 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=The+Effect+of+Body+Posture+on+Brain+Glymphatic+Transport.">The Effect of Body Posture on Brain Glymphatic Transport.</a> The Journal of Neuroscience. 35 (31), 11034-11044 (2015).</li><li>Hablitz, L. 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. 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=PDGF-B+Is+Required+for+Development+of+the+Glymphatic+System.">PDGF-B Is Required for Development of the Glymphatic System.</a> Cell Reports. 26 (11), 2955-2969 (2019).</li><li>Schindelin, 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=Fiji:+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis.">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li><li>Ren, Z., 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=Hit+&amp;+Run'+model+of+closed-skull+traumatic+brain+injury+(TBI)+reveals+complex+patterns+of+post-traumatic+AQP4+dysregulation.">Hit &amp; Run' model of closed-skull traumatic brain injury (TBI) reveals complex patterns of post-traumatic AQP4 dysregulation.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metabolism. 33 (6), 834-845 (2013).</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=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>

Vi har beskrevet en detaljert protokoll for å utføre Transkraniell CSF Imaging i levende mus ved hjelp av kommersielt tilgjengelige fluorescerende macroscopes og Bevegelsesuskarphet. Denne teknikken er enkel og minimalt-invasiv, men kvantitativ. In vivo Imaging samsvarer godt med følsomme metoder som flytende scintillation telling av radio-merket Bevegelsesuskarphet inkludert 3H-dextran og 14C-inulin etter cm levering, og med ex vivo koronale delen kvantifisering10, <...

Spinalvæske (CSF) bader hjernen og ryggmargen og er involvert i å opprettholde homeostase, forsyne næringsstoffer, og regulere intrakraniell trykk1. CSF i subarachnoid plass inn i hjernen gjennom et nettverk av inflammasjon mellomrom (PVS) rundt kortikale saify arterier og deretter renner ned langs gjennomtrengende arterioler2. En gang i parenchyma, CSF utveksling med interstitiell væske (ISF), bærer skadelige metabolitter som amyloid-β (Aβ) og tau protein aggregater ut av hjernen gjennom lav motstand hvite materie traktater og perivenous mellomrom2,3 . Denne veien er avhengig av astroglial aquaporin-4 (AQP4) kanaler og har derfor blitt kalt gliacellene-lymfatisk (glymphatic) system4. Avfallsprodukter av neuropil er til slutt ryddet fra CSF-ISF gjennom lymfatisk fartøy nær skallen nerver og i hjernehinnene ut mot cervical lymfeknuter5. Svikt i dette systemet har vært innblandet i flere nevrologiske sykdommer som Alzheimers sykdom6,7, traumatisk hjerneskade3, og iskemiske og hemoragisk hjerneslag8.
CSF transport kan bli visualisere av infusjonen Bevegelsesuskarphet inn i Cisterna magna (cm)9,10 og glymphatic studier i det siste har i hovedsak benyttet to-Foton mikroskopi4,11,12, 13, magnetisk resonans imaging (MRI)14,15,16,17og ex vivo Imaging3,6,11, 18 for å evaluere Tracer Kinetics. To-Foton mikroskopi er en egnet metode for detaljert bildebehandling av CSF Bevegelsesuskarphet i PVSs og parenchyma på grunn av sin høye romlig oppløsning, men den har et smalt synsfelt og krever en invasiv skallen vindu eller tynning av skallen. Ex vivo Imaging, i kombinasjon med immunhistokjemi, gir flere nivåer analyser som spenner fra enkeltceller opp til hele hjernen19. Men prosessen med å ta av-fiksering som er nødvendig for å observere post-obduksjon vev produserer dyptgripende endringer i CSF Flow retning og kollapser i PVS, betydelig endre fordelingen og plasseringen av Bevegelsesuskarphet12. Til slutt, mens Mr kan spore CSF flyt gjennom hele murine og menneskelige hjerne, mangler det romlig og timelig oppløsning av inflammasjon flyt.
En ny teknikk, Transkraniell makroskopisk Imaging, løser noen av disse begrensningene ved å muliggjøre bred-feltet Imaging av inflammasjon CSF transport i hele rygg cortex av levende mus. Denne type av tenkelig er gjort med en epifluorescent macroscope benytter en Multiband filterene terningen, tunable smal avsats lyset kilde, og høy-effektiv CMOS kameraet10. Disse set-ups er i stand til å løse PVSs opp til 1-2 mm under hodeskallen overflaten og kan oppdage fluorophores opp til 5-6 mm under kortikale overflaten mens du forlater skallen helt intakt10. Multiband filtre og lysdioder som raskt kan tune eksitasjon bølgelengde aktivere bruk av flere fluorophores slik at CSF å bli merket med Bevegelsesuskarphet av ulike molekylære vekter og kjemiske egenskaper i samme eksperiment.
Denne prosedyren krever en enkel, minimalt invasiv kirurgi for å eksponere skallen og plassere en lett hode plate å stabilisere hodet under bildebehandling økten. Bevegelsesuskarphet kan leveres inn i cm uten å bore inn i skallen eller trenge gjennom kortikale vevet med Pipetter eller kanyler9,20. Begge CM kanyler og hode platene forblir stabile i flere dager til uker og tilrettelegge for mer komplekse eksperimentelle design i forhold til den klassiske end-punkt visualisering. Denne protokollen beskriver hvordan Transkraniell makroskopisk Imaging brukes til å studere glymphatic systemfunksjon etter akutt eller kronisk injeksjon av fluorescerende CSF Tracer i CM av anesthetized/sovende eller våken mus.

<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

Spinalvæske (CSF) flyt i gnagere har i stor grad blitt studert ved hjelp av ex vivo kvantifisering av Bevegelsesuskarphet. Teknikker som to-Foton mikroskopi og magnetisk resonans imaging (MRI) har aktivert in vivo kvantifisering av CSF flyt, men de er begrenset av redusert bildebehandling volumer og lav romlig oppløsning, henholdsvis. Nyere arbeid har funnet at CSF kommer inn i hjernen parenchyma gjennom et nettverk av inflammasjon mellomrom rundt saify og gjennomtrengende arterier av gnager cortex. Denne inflammasjon oppføring av CSF er en primær driver av glymphatic systemet, en sti innblandet i clearance av giftige metabolske oppløsninger (f. eks, amyloid-β). Her illustrerer vi en ny makroskopisk Imaging teknikk som gjør at sanntid, Mesoskopisk Imaging av fluorescerende CSF Bevegelsesuskarphet gjennom intakt skallen av levende mus. Denne minimalt-invasiv metode forenkler en rekke eksperimentelle design og muliggjør enkel eller gjentatt testing av CSF dynamikk. Macroscopes har høy romlig og tidsmessig oppløsning og deres store Portal og arbeidsavstand tillater bildebehandling mens du utfører oppgaver på atferds enheter. Denne Imaging tilnærmingen har blitt validert ved hjelp av to-Foton Imaging og fluorescens målinger innhentet fra denne teknikken sterkt relatere med ex vivo fluorescens og kvantifisering av radio-merket Bevegelsesuskarphet. I denne protokollen beskriver vi hvordan Transkraniell makroskopisk Imaging kan brukes til å evaluere glymphatic transport i levende mus, og tilbyr et tilgjengelig alternativ til mer kostbare bildebehandlings metoder.

CSF tilstrømningen er avbildet på en epifluorescent macroscope (figur 1a), som gjør det mulig for Mesoskopisk AVBILDNING av CSF Tracer Transport i murine cortex. Hele-skallen hodet plate tillater visualisering av rostral nese bein, både frontal og parietal bein i sentrum, og den rostral delen av interparietal bein caudally (figur 1B). Under bildebehandling kan nasofrontal, sagittal, koronale og lambdoid sting lett identifiseres (figur 1C...

Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Imaging of Cerebrospinal Fluid Transport through the Intact Mouse Skull using Fluorescence Macroscopy at JoVE.com

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

Transkraniell optisk tenkelig innrømmer bred-åker tenkelig av spinal Fluid transport inne det cortex av bo mus igjennom en Behold Skull.

I vivo Imaging av spinal Fluid transport gjennom intakt Mouse Skull bruker fluorescens Macroscopy

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

Denne nye teknikken for sanntid mesoskopisk avbildning av blomstrende CSF spor gjennom intakt skallen av levende mus kan brukes til å evaluere glymphatic transport. Den største fordelen er at denne teknikken muliggjør dynamiske målinger av in-vivo intracisternal tracers til en brøkdel av kostnaden for andre bildemodaliteter. Prosedyrene som kreves for å plassere hodeplaten på cisterna magna cannula er enkle og minimalt invasive, men krever praksis som skal utføres riktig.Visuell demonstrasjon av de kritiske trinnene i denne metoden er nødvendig for å maksimere bildekvaliteten og for å muliggjøre reproduserbare sammenligninger mellom forskjellige mus og eksperimentelle grupper. Etter å ha bekreftet mangel på respons på tå klemme våt halsen og hodet med sterilt vann og barbere fuktet pels. Tørk av den eksponerte huden med en spritserviett for å fjerne resthår og legg musen i en stereotaktisk ramme på toppen av en temperaturkontrollert pute.Påfør salve på dyrenes øyne og rengjør den eksponerte huden med klorhexidinvattpinne. Etter 2 minutter fjerner klorhexidin med en alkoholserviett og påfør en iodonløsning. Når iodone har tørket injisere subkutan analgesi i toppen av skallen og nakken.Starter på den delen av nakken som dekker occipital skorpen, gjør en midline kutt i den overlying huden fortsetter rostrally mot intraorbital linje. Utvid snittet sidelengs til grensen der den temporale muskelen setter inn i skallen og fjerner hele huden på fusiform snittet for å avsløre både frontale og parietale bein. Vanne skallen med steril saltvann, og bruk bomullspinner til å rengjøre overflaten til den er fri for rusk og hår.Etter å ha satt inn cisterna magna cannula påfør en blanding av tannsement og cyanoacrylat lim til ventral side av hodeplaten rundt grensen. Plasser hodeplaten på skallen slik at den fremre grensen til platen stemmer overens med den bakre spissen av nesebenet og den bakre grensen, stemmer overens med det fremre aspektet av det interparietale beinet som sørger for at skyttens sutur er sentrert og rett i forhold til vinduet. Det er viktig å sørge for at hodeplaten er sikret og at den ikke hindrer synsfeltet til cisterna magna hermetonering.Bruk et par dråper limakselerator for å fikse posisjonen til hodeplaten og fyll eventuelle gjenværende hull med sementblandingen. Lim sisternamagnatonulaen til hodeplaten og bruk hodeplaten til å plassere musen i hodeholderen i en fast posisjon. Plasser forsiktig musen og infusjonspumpen festet til kanylen på en vogn for transport til makroskopet og plasser hodeholderen på makroskopets stadium.Pass på at linjen fra sprøytepumpen til cisterna magna kanylen ikke er stram og at den ikke har noen knekk. Vær oppmerksom på respirasjonsfrekvensen og rosa farge av slimmembranene for å bekrefte en god oksygenering. Slå på makroskopkameraet og lysdioden og start live-modus.Juster forstørrelsen av bildefeltet slik at nasofrontal sutur på toppen av feltet og lambdoid sutur nederst kan tydelig visualiseres. Når du er på plass tape hodeholderen til makroskopet scenen og fokusere makroskopet på den eksponerte skallen til fokalplanet er plassert på sidesiden av parietal bein bakre til koronale suturer. For CSF tracer infusjon satt infusjonspumpen til riktig hastighet og volum og angi riktig eksitasjon bølgelengde og eksponeringstid for tracer for hver kanal.Kontroller deretter at utløserfunksjonen på makroskopet er riktig før du samtidig starter sporingsinfusjonen og bildet. Under avbildning naso frontal, sagittal, koronar, og lambdoid suturer kan lett identifiseres. Når CSF tracer har blitt infundert inn i cisterna magna tracer fluorescens er først observert i store bassenger av subaraknoid CSF på olfactofrontal sisternen og quadrigeminal sisternen nær pineal fordypningen og til slutt rundt de midterste cerebrale arteriene.CSF tracers deretter inn i hjernen langs peri vaskulære mellomrom av kortikale peal grener av den midterste cerebrale arterien. CSF transport imaging etter traumatisk hjerneskade avslører tracer utgangspunktet på olfactofrontal sisterne, men glymphatic tilstrømningen langs kortikale perivascular mellomrom er helt avskaffet på siden av skaden. Kvantitativ analyse på in-vivo-bildene viser at det ipsilaterale tilstrømningen området er redusert nesten en tredjedel sammenlignet med den kontralaterale halvkule.For å unngå bevegelsesartefakter og endringene i fokalplanet husk å feste hodeplaten og hodeplateholderen riktig og kontrollere dyrets anestesinivå. Etter eksperimentet in-vivo imaging resultater kan ytterligere valideres ved å kvantifisere tracer penetrasjon ved hjelp av selve Denne teknikken tillater studiet av glymphatic systemet i en fysiologisk og minimal invasiv måte og kan bidra til å løse fremtidige spørsmål om CSF hydrodynamikk i helse og sykdom.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

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

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

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

In vivo Imaging av Mouse Spinal Cord Bruke to-foton Mikroskopi

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

Isolering av spinalvæske fra Rodent embryo for bruk med dissekert Cerebral Kortikale explants

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

To-Photon<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging av dendrittutløperne i Mouse Cortex Bruke en Tynnet-skalle Forberedelse

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 tilbe Intakt Vomeronasal orgel og tilbehør luktelappen

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 avbildning av Postnatal Cerebellar Granule Cell Migration Bruke Confocal Macroscopy

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

Eksempel forberedelse til Endopeptidomic analyse i menneskelig Cerebrospinalvæske

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

I Vivo Overvåking av Circadian klokke genuttrykk i musen Suprachiasmatic kjernen bruker fluorescens journalister

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

En forbedret metode for samling av cerebrospinalvesken fra bedøvet mus

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

Avbildning og analyse av neurofilamenttransport i ekskisert mus tibial nerve

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 ...