A Большой процедура Боковой Краниотомии для мезомасштабного широкоугольных оптического Визуализация активности мозга

Общей целью этой большой латеральной трепанации черепа является выполнение визуализации в реальном времени на обширной области коркового полушария. Основное преимущество этой методики заключается в том, что большие участки коры головного мозга выставляются на обозрение и могут быть использованы в сочетании с такими технологиями, как оптогенетика. Этот метод может дать представление о характеристике нейронной динамики между клетками, а также между различными цепями мозга с разным временным и пространственным разрешением.

Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение из-за повышенного риска кровообращения и повреждения коры головного мозга, поскольку твердая мозговая оболочка часто прикрепляется к поверхности мозга и кровеносным сосудам. Этот метод может быть применен для изучения нейробиологических механизмов, лежащих в основе развития мозговой цепи и ее изменений на протяжении жизни в ответ на новые переживания или патологии, такие как болезнь Альцгеймера или инсульт. Чтобы начать эту процедуру, автоклавируйте все хирургические принадлежности и убедитесь, что стерильность поддерживается на протяжении всей операции.

Убедитесь, что мозговой буфер достаточен для проведения операции. Затем перенесите мышь под наркозом в держатель для головы и поместите ее на терморегулирующую грелку, установленную на 37 градусов Цельсия. Закрепите верхние зубы мыши в держателе для зубов.

Затем поверните его голову влево примерно на 30 градусов, чтобы обнажить правую боковую сторону головы. Впоследствии закрепите голову мыши тупым концом ушных планок. Затем нанесите талмическую мазь, чтобы предотвратить пересыхание роговицы.

Чтобы уменьшить отек мозга, введите в него дексаметазон в количестве четырех миллиграммов на килограмм межмышечно. Протрите кожу над хирургической областью ватными тампонами, смоченными в 4% хлоргексидине три раза, а затем в 70% спирте три раза. Введите лидокаин подкожно в область трепанации черепа.

Под препарирующим микроскопом приподнимите щипцами кожу на один миллиметр левее средней линии сразу за ухом и сделайте небольшой горизонтальный разрез хирургическими ножницами. Сделайте боковой надрез в пять-шесть миллиметров по направлению к правому уху, а затем разрежьте по направлению к ростральному концу головы. В начальную точку надреза вставьте ножницы и разрежьте 10 миллиметров рострально.

После этого разрежьте кожу вокруг правого уха и возле правого глаза, чтобы обнажить правую сторону черепа и височную мышцу. Следите за тем, чтобы самая широкая часть экспонируемого участка составляла не менее семи миллиметров. Затем подрежьте кожу еще больше, если операционную область необходимо расширить.

С помощью ватного тампона потрите поверхность черепа круговыми движениями, чтобы удалить надкостницу из черепа. Убедитесь, что не осталось надкостницы и что череп полностью сухой, что имеет решающее значение для успешного крепления пластины головы. Далее с помощью пружинных ножниц и щипцов отделите височную мышцу от черепа.

Разрежьте и втяните мышцу в боковом направлении, пока она не достигнет чешуйчатой кости. Будьте предельно осторожны, чтобы не повредить поверхностную височную вену, которая проходит по уровню чешуйчатой кости рядом с глазом, в противном случае может произойти кровоизлияние. Остановите кровотечение с помощью гелевой пены, предварительно смоченной в мозговом буфере.

При серьезном кровотечении используйте тепловое прижигание. Капните бутилцианоакрилатный клей на кровоточащие участки. Чтобы начать эту процедуру, сначала отметьте брегму, чтобы сориентировать нижележащие участки мозга, нанесите этилцианоакрилатный клей вокруг нижнего края головной пластины и приклейте головную пластину над областью трепанации черепа.

После этого заполните отверстие между черепом и пластиной головы стоматологическим цементом, оставив открытой только область трепанации черепа. Затем подождите, пока стоматологический цемент высохнет и затвердеет. Затем наметьте область черепного окна, слегка надрезав поверхность черепа бормашиной.

Аккуратно проведите сверлом по исходному надрезу, чтобы углубить его, следя за тем, чтобы сверло не проникло через череп в мозг. В то же время каждые несколько минут переключайтесь между сверлением и промакиванием поверхности черепа смоченными свернутыми салфетками. Это очень сложное начало требует, чтобы хирурги просверлили старый череп, чтобы освободить его для удаления без повреждения нижележащей коры головного мозга.

Медленный — рыхлый, плавный — быстрый. Во время сверления периодически проверяйте наличие коробления черепа, аккуратно надавливая на него щипцами или неподвижным сверлом. Когда кость начнет застегиваться, прекратите сверление и погрузите все окно в мозговой буфер.

Подождите не менее пяти минут перед удалением черепа, чтобы размягчить кость и снизить вероятность прилипания твердой мозговой оболочки к кости, что облегчит процесс удаления черепа. Затем выполните процесс удаления черепа, начиная с переднего края. Аккуратно подденьте рыхлый череп из твердой мозговой оболочки с помощью щипцов.

Как только кость ослабнет и будет плавать на твердой мозговой оболочке, крепко возьмитесь за нее щипцами и поднимите ее в сторону от твердой мозговой оболочки. Следите за тем, чтобы кость никогда не проникала в мозг. С помощью щипцов и пружинных ножниц аккуратно оторвите и отрежьте твердую мозговую оболочку.

Необходимо позаботиться о том, чтобы паренхима мозга и кровеносные сосуды не были повреждены. Продолжайте до тех пор, пока вся твердая мозговая оболочка не будет удалена с места черепного окна. При правильном выполнении мозг будет казаться очень чистым с отчетливыми кровеносными сосудами и без пятен.

Распылите на покровное стекло 70% этанола и аккуратно высушите с помощью баллончика с воздухом. Убедитесь, что стекло полностью чистое, без пятен или пыли. Далее приготовьте 1,3%агарозу, нагрев 200 миллиграммов порошка агарозы, растворенного в 15 миллилитрах мозгового буфера.

Поместите термометр в горячую агарозу и охладите агарозу до температуры чуть выше температуры затвердевания около 40 градусов по Цельсию. Охлаждение можно ускорить, пропустив трубку холодной водой, следя за тем, чтобы вода не попала внутрь агара. Аккуратно помешивайте термометром, контролируя его температуру.

Непосредственно перед применением агара извлеките мозговой буфер из черепной лунки. Убедитесь, что в кадре нет пузырьков или частиц, так как они будут мешать визуализации. Теперь наберите агарозу с помощью головки переводной трубки и капните агарозу прямо на мозг.

Затем быстро расположите покровное стекло по поверхности и закрепите покровное стекло агарозными каплями по углам. Здесь представлена микрофотография широкой односторонней трепанации черепа с брегмой, обозначенной белым кругом на каждом изображении. Паттерны активации коры головного мозга показаны у мышей, находящихся под наркозом 0,5% изофлурана после стимуляции контралатерального уса, слуховой стимуляции, контралатеральной стимуляции передних конечностей, контралатеральной стимуляции задних конечностей и визуальной стимуляции контралатерального глаза светоизлучающим диодом.

Наблюдалась активация срединной линии от всех форм сенсорной стимуляции через 10-25 миллисекунд после первичной активации сенсорной коры. После освоения этой техники ее можно освоить за три-четыре часа. При попытке выполнить эту процедуру важно помнить, что кровопотеря должна быть сведена к минимуму и не повредить кору головного мозга.

Используя эту процедуру, другие методы визуализации, такие как оптическая визуализация, могут помочь ответить на важные вопросы, например, как на нейронную динамику влияет спонтанная активность в нормальном и больном мозге. После своего развития этот метод помог исследователям в области системной нейробиологии проложить путь к изучению взаимодействий и нейронной динамики между широко расставленными областями коры у мышей. В этом видео показано, как выполнить большую боковую трепанацию черепа у мышей с минимальной кровопотерей и повреждением коры головного мозга, что позволит вам собрать необходимые данные для ответа на самые насущные научные вопросы.