טכניקת קיבוע אקריליק שרף דפוס מבוסס ראש במכרסמים
Summary
Traditional head fixation techniques have used metallic frames attached on the skull as an interface for head fixation apparatus. This protocol demonstrates a frameless, acrylic resin molding based head fixation technique for behavioral tasks in rodents.
Abstract
Head fixation is a technique of immobilizing animal’s head by attaching a head-post on the skull for rigid clamping. Traditional head fixation requires surgical attachment of metallic frames on the skull. The attached frames are then clamped to a stationary platform resulting in immobilization of the head. However, metallic frames for head fixation have been technically difficult to design and implement in general laboratory environment. In this study, we provide a novel head fixation method. Using a custom-made head fixation bar, head mounter is constructed during implantation surgery. After the application of acrylic resin for affixing implants such as electrodes and cannula on the skull, additional resins applied on top of that to build a mold matching to the port of the fixation bar. The molded head mounter serves as a guide rails, investigators conveniently fixate the animal’s head by inserting the head mounter into the port of the fixation bar. This method could be easily applicable if implantation surgery using dental acrylics is necessary and might be useful for laboratories that cannot easily fabricate CNC machined metal head-posts.
Introduction
הרחקה קיבעון או ראש בראש היא טכניקה של לשתק את ראשו של בעל החיים על ידי הצמדת מסגרת או צלחת על הגולגולת להידוק נוקשה. הטכניקה כבר אימצתי לגירוי חושי מדויק, חישת התנהגות עם או בלי הקלטה עצבית בבעלי חיים ער 1-3 ותיוג juxtacellular במהלך מחזור 4 שינה ו. כמו כן הוא משמש לin vivo ההדמיה של מוח 5,6. עכשיו טכניקת קיבוע הראש הוא כלי נפוץ במדעי מוח והתנהגות מחקר.
בעיקרון, קיבעון הראש מסורתי דורש קובץ מצורף כירורגית של ראש-הודעות מתכת על גבי 6-8 הגולגולת. אז הקבצים המצורפים מהודקים לפלטפורמה נייחת, וכתוצאה מכך חוסר תנועה של הראש. מחקר בבעלי חיים neurophysiological ער כגון עצבי ו / או הקלטה אופטית, התערבות חשמלית במוח, הדמיה מוחית מלווה בניתוח השתלה באמצעות אקריליק שיניים. לכן,נראה משימה פשוטה ליישם את קיבעון הראש במעבדות אלה כאשר הוא בניסוי נחוץ. צריכים להיות מתוכננות המסגרות להיות קל משקל וקטן מספיק כדי לא להפריע התנהגות הטבעית של בעלי החיים בכלובים בביתם. הוא גם מספק קשיחות מכאנית כאשר הידק לפלטפורמה הנייחת. עוד יש לו התאמה ביולוגית בהתאם למטרות ניסויים. לכן, זה קשה מבחינה טכנית כדי לעצב ולייצר ראש-הודעות כאלו בציוד מעבדה כללי.
במחקר זה, שיטת קיבוע ראש רומן מתוארת, מתן קשיחות מכאנית באמצעות הידוק נוח מבלי להשתמש בראש-הודעות מתכת. על ידי שימוש בשיטה, קיבעון הראש יכול להיעשות בתנאי מעבדה כלליים, שבו ניתוח השתלה מבוצע בדרך כלל במכרסמים למחקר מוח. הראש-הודעות המתכת מוחלפות במלט שרף אקרילי היצוק באופן חלקי על ידי בר קיבעון ראש מחוייט ודפוס התהליך נעשה במהלך implanניתוח tation. בר הקיבעון מספק תאימות מרחבית גבוהה עם שתלים אחרים, כגון בדיקות הקלטה עצביות, אלקטרודות גירוי. כמו כן הוא מפשט את הפעולות של הידוק הראש של החיה על פלטפורמת הקיבעון על ידי הסרת בורג חיזוק. אנחנו השתמשנו בשיטה זו במחקר ההתנהגות הקודם והגעתי למסקנה שהשיטה זו היא קלה ליישום ונוח בניסויים מעשיים 9.
Protocol
Representative Results
Discussion
This protocol demonstrates a simple and convenient head fixation method using materials at hand. For physically successful head fixation, the first critical steps during surgery is to rinse and dry the skull surface clearly before applying the dental adhesive resin cement. Second, this method does not uses screws implanting under temporal muscles and only depends on the screws on the skull, their perpendicular implantation against the surface of skull rim is crucial10. This reduces the possibility of accidenta…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported by Basic Science Research Program through the NRF funded by the Ministry of Education, Science and Technology (2010-0022362) and (2012R1A2A2A02046812).
Materials
| Dental acrylic resin | Lang Dental Manufacturing | Ortho-Jet | to make molded mounter |
| Paraffin film | Bemis | Parafilm | to prevent adhesion of acrylic resin to the bar |
| Dental adhesive | Sun Medical | Super-Bond C&B | to bond between acrylic resin and skull |
| Plexglass or other acrylic plate | to make fixation bar and box platform | ||
| Cyanoacrylate | to bond acrylic plates |
References
- Mayrhofer, J. M., et al. Novel two-alternative forced choice paradigm for bilateral vibrotactile whisker frequency discrimination in head-fixed mice and rats. J Neurophysiol. 109, 273-284 (2013).
- Bryant, J. L., Roy, S., Heck, D. H. A technique for stereotaxic recordings of neuronal activity in awake, head-restrained mice. J Neurosci Methods. 178, 75-79 (2009).
- Ollerenshaw, D. R., et al. Detection of tactile inputs in the rat vibrissa pathway. J Neurophysiol. 108, 479-490 (2012).
- Lee, M. G., Manns, I. D., Alonso, A., Jones, B. E. Sleep-wake related discharge properties of basal forebrain neurons recorded with micropipettes in head-fixed rats. J Neurophysiol. 92, 1182-1198 (2004).
- Lutcke, H., et al. Optical recording of neuronal activity with a genetically-encoded calcium indicator in anesthetized and freely moving mice. Front Neural Circuits. 4, 9 (2010).
- Dombeck, D. A., Khabbaz, A. N., Collman, F., Adelman, T. L., Tank, D. W. Imaging large-scale neural activity with cellular resolution in awake, mobile mice. Neuron. 56, 43-57 (2007).
- Kimura, R., et al. Reinforcing operandum: rapid and reliable learning of skilled forelimb movements by head-fixed rodents. Journal of neurophysiology. 108, 1781-1792 (2012).
- Hadlock, T., Kowaleski, J., Mackinnon, S., Heaton, J. T. A novel method of head fixation for the study of rodent facial function. Experimental neurology. 205, 279-282 (2007).
- Roh, M., Jang, I. S., Lee, M. G. Push-in Head Restraining Apparatus for Intracranial Self Stimulation Tasks in Rats. Korean J Physiol Pharmacol. 18, 103-108 (2014).
- Schwarz, C., et al. The head-fixed behaving rat–procedures and pitfalls. Somatosensory & motor research. 27, 131-148 (2010).
- Guo, Z. V., et al. Procedures for Behavioral Experiments in Head-Fixed Mice. PLoS ONE. 9, (2014).
- Osborne, J. E., Dudman, J. T. RIVETS: a mechanical system for in vivo and in vitro electrophysiology and imaging. PLoS One. 9, e89007 (2014).
