Stereotaktisk kirurgi för excitotoxisk skada av specifika områden i hjärnan i vuxen råtta
Summary
Riktad ablation av specifik hjärnan region (er) genom infusion av en excitotoxin användning stereotaktiska koordinater beskrivs. Denna teknik kan också anpassas för infusion av andra kemikalier in i råtthjärnan.
Abstract
Många beteendemässiga funktioner hos däggdjur, inklusive gnagare och människor, medieras huvudsakligen av diskreta hjärnområden. En vanlig metod för att urskilja funktion av olika hjärnregioner för beteende eller andra experimentella resultat är att genomföra en lokal ablation av funktion. Hos människor är patientpopulationer med lokaliserade hjärnskador ofta studerat för underskott i hopp om att avslöja den underliggande funktion skadade området. Hos gnagare, kan man framkalla experimentellt skador på specifika delar av hjärnan.
Lesion kan åstadkommas på flera sätt. Elektrolytiska skador kan orsaka lokala skador, men kommer att skada en mängd olika celltyper, samt trafikerar fibrer från andra områden i hjärnan som råkar vara nära lesionsstället. Inducerbara genetiska tekniker med användning av celltyp promotorer kan också möjliggöra sätesspecifik inriktning. Dessa tekniker är komplex och inte alltid praktisk beroende på målet hjärnområdet. Excitotoxiska lesion med stereotaktisk kirurgi, däremot, är en av de mest tillförlitliga och praktiska metoder för lesion excitatoriska nervceller utan att skada lokala gliaceller eller korsa fibrer.
Här presenterar vi ett protokoll för stereotaxisk infusion av excitotoxin, N-metyl-D-aspartat (NMDA), i det basolaterala amygdala komplex. Med anatomiska indikationer tillämpar vi stereotaktiska koordinater för att bestämma platsen för vårt mål hjärna region och sänka en injektionsnål på plats strax ovanför målet. Vi ingjuta då vår excitotoxin in i hjärnan, vilket resulterar i excitotoxiska död av närliggande nervceller. Medan vårt experimentella föremål för val är en råtta, kan samma metoder tillämpas på andra däggdjur, med lämpliga justeringar i utrustning och koordinater.
Denna metod kan användas på en mängd olika hjärnregioner, inklusive den basolaterala amygdala 1-6, andra amygdala kärnor 6, 7, 8 hippocampus, entorhinal kortex 9 och prefrontala cortex 10. Den kan också användas för att infundera biologiska föreningar såsom virala vektorer 1, 11. Den grundläggande stereotaxisk tekniken kan också anpassas för implantering av mer permanenta osmotiska pumpar, vilket tillåter mer utdragen exponering för en förening av intresse.
Protocol
Discussion
De stereotaktiska metod som presenteras här möjliggör excitotoxisk skada i specifika områden i hjärnan via infusion av NMDA. De grundläggande stereotaktiska metoderna kan anpassas för att ingjuta en mängd olika farmakologiska och biologiska medel i ett platsspecifikt sätt. Det kan också anpassas för att rikta en rad olika områden i hjärnan, som definieras genom sina stereotaktiska koordinater i en hjärna atlas 12. Anpassning till andra arter såsom möss kan göras med samma utrustning byggts f?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes ya CIRM predoctoral gemenskap (EDK), NARSAD Young Investigator Award (DK) och NIMH BRAINS priset (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).
