Stereotaktisk kirurgi for excitotoksiske læsion af specifikke områder i hjernen i den voksne rotte
Summary
Målrettet ablation af specifikke område af hjernen (r) ved infusion af en excitotoxin anvendelse stereotaxiske koordinater er beskrevet. Denne teknik kan også tilpasses til infusion af andre kemikalier i rottehjernen.
Abstract
Mange adfærdsmæssige funktioner i pattedyr, herunder gnavere og mennesker, medieres hovedsageligt ved diskrete hjerneområder. En almindelig metode til at skelne funktionen af forskellige hjerneområder for adfærd eller andre eksperimentelle resultater er at gennemføre en lokal ablation af funktion. Hos mennesker er patientpopulationer med lokaliserede hjerneskader ofte undersøgt for underskud, i håb om at afsløre den underliggende funktion af det beskadigede område. Hos gnavere, kan en eksperimentelt inducere læsioner i specifikke hjerneregioner.
Læsion kan opnås på adskillige måder. Elektrolytisk læsioner kan forårsage lokal skade, men vil skade en række celletyper samt gennemløber fibre fra andre områder af hjernen, der tilfældigvis er i nærheden af læsion site. Inducerbare genetiske teknikker, der anvender celletypespecifik promotorer kan også muliggøre stedspecifik målretning. Disse teknikker er kompleks og ikke altid praktisk, afhængigt af mål-hjerneområde. Excitotiltede læsionen ved hjælp af stereotaktisk kirurgi, derimod, er en af de mest pålidelige og praktiske metoder til læsion excitatoriske neuroner uden at beskadige lokale gliaceller eller foregaar fibre.
Her præsenteres en protokol for stereotaktisk infusion af excitotoxin, N-methyl-D-aspartat (NMDA), i den basolaterale amygdala komplekset. Ved hjælp af anatomiske indikationer, vi anvender stereotaksiske koordinater til at bestemme placeringen af vores target hjerne region og sænke en kanyle på plads lige over målet. Vi derefter tilføre vores excitotoxin i hjernen, hvilket resulterer i excitotoksisk død nærliggende neuroner. Mens vores eksperimentelle genstand valg er en rotte, kan de samme fremgangsmåder kan anvendes til andre pattedyr, idet de passende justeringer i udstyr og koordinater.
Denne fremgangsmåde kan anvendes på en række hjerneområder, herunder den basolaterale amygdala 1-6 anden amygdala kerner 6, 7, hippocampus 8, ENTorhinal cortex 9 og præfrontale cortex 10. Det kan også anvendes til infusion af biologiske forbindelser, såsom virale vektorer 1, 11. Den grundlæggende stereotaktisk teknik kunne også være indrettet til implantering af flere permanente osmotiske pumper, der tillader mere langvarig udsættelse for en forbindelse af interesse.
Protocol
Discussion
De stereotaxiske Fremgangsmåden præsenteres her tillader excitotoksisk læsion af specifikke områder i hjernen via infusion af NMDA. De grundlæggende stereotaksiske metoder kan tilpasses til at indgyde en række farmakologiske og biologiske agenter i et site-specifik måde. Det kan også være indrettet til at målrette en række områder i hjernen, der er defineret ved deres stereotaksiske koordinater i et hjerne atlas 12. Tilpasning til andre arter, såsom mus kan fremstilles med lignende udstyr udvikle…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet ya CIRM predoctoral fællesskab (EDK), NARSAD Young Investigator Award (DK) og NiMH BRAINS prisen (R01MH087495) (DK).
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| N-Methyl-D-aspartic Acid 98% | Fisher Scientific | AC32919-0500 | |
| Dual Lab Standard Stereotaxic w/45 deg. Ear Bars | Stoelting | 51653 | Alternative vendor: Kopf *note of caution: assure compatibility of stereotaxic accessories if purchasing from multiple vendors |
| 10μl SYR SPECIAL (*/*/*) | Hamilton | 701SN | |
| Dremel Moto-Tool | Stoelting | 58600 | Alternative vendor: Kopf |
| Carbide burs, handpiece HP, size 2 | Schein Dental | 2284578 | |
| Stoelting 6 Syringe Programmable Pump | Stoelting | 53140 | Alternative vendor: Kopf |
| Stainless Steel 316 Hypodermic Regular Wall Tubing 30 Gauge .0123″ OD x .00625″ ID x .003″ Wall (infusion needle) | Small Parts | HTXX-30R-06-05 | |
| Intramedic PE 20 tubing (infusion tubing) | VWR | 63019-025 | |
| Reflex Clips, 9mm, non-sterile | Kent Scientific Corp. | INS500346 | Alternative vendor: Fine Science Tools |
| Reflex Clip Applier for 9mm clips | Kent Scientific Corp. | 12031-09 | Alternative vendor: Fine Science Tools |
| Curved Hartman hemostat | Fine Science Tools | 13003-10 | |
| London forceps | Fine Sceince Tools | 11080-02 | |
| 2% chlorhexidine solution | Allivet | 30159 | Alternative vendor: PetSolutions |
| 10% povidone iodine solution | CVS | SKU #739575 | |
| Hot bead sterilizer | Harvard Apparatus | 610183 |
Table 1. Table of specific reagents and equipment.
References
- Kirby, E. D. Basolateral amygdala regulation of adult hippocampal neurogenesis and fear-related activation of newborn neurons. Mol. Psychiatry. , (2011).
- Goosens, K. A., Maren, S. Contextual and auditory fear conditioning are mediated by the lateral, basal, and central amygdaloid nuclei in rats. Learn Mem. 8, 148-155 (2001).
- Korz, V., Frey, J. U. Bidirectional modulation of hippocampal long-term potentiation under stress and no-stress conditions in basolateral amygdala-lesioned and intact rats. J. Neurosci. 25, 7393-7400 (2005).
- Bhatnagar, S., Vining, C., Denski, K. Regulation of chronic stress-induced changes in hypothalamic-pituitary-adrenal activity by basolateral amygdala. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1032, 315-319 (2004).
- Ikegaya, Y., Saito, H., Abe, K. Attenuated hippocampal long-term potentiation in basolateral amygdala-lesioned rats. Brain Res. 656, 157-164 (1994).
- Ikegaya, Y., Saito, H., Abe, K. The basomedial and basolateral amygdaloid nuclei contribute to the induction of long-term potentiation in the dentate gyrus in vivo. Eur. J. Neurosci. 8, 1833-1839 (1996).
- Carter, R. N., Pinnock, S. B., Herbert, J. Does the amygdala modulate adaptation to repeated stress. Neurosciene. 126, 9-19 (2004).
- Roozendaal, B., McGaugh, J. L. Basolateral amygdala lesions block the memory-enhancing effects of glucocorticoid administration in the dorsal hippocampus of rats. Eur. J. Neurosci. 9, 76-83 (1997).
- Roesler, R., Roozendaal, B., McGaugh, J. L. Basolateral amgdala lesions block the memory-enhancing effect of 8-Br-cAMP infused into the entorhinal cortex of rats after training. Eur. J. Neurosci. 15, 905-910 (2002).
- Roozendaal, B. Glucocorticoid effects on memory consolidation depend on functional interactions between the medial prefrontal cortex and basolateral amygdala. J. Neurosci. 29, 14299-14308 (2009).
- Kaufer, D. Restructuring the neuronal stress response with anti-glucocorticoid gene delivery. Nat. Neurosci. 7, 947-953 (2004).
- Paxinos, G., Watson, C. . The rat brain: in stereotaxic coordinates-the new coronal set. , (2004).
- Geiger, B. M., Frank, L. E., Caldera-Siu, A. D., Pothos, E. N. Survivable Stereotaxic Surgery in Rodents. J. Vis. Exp. (20), e880 (2008).
