Protesi alla testa per il neuroimaging di ratti svegli e fissati con la testa
Summary
Viene descritta una nuova procedura dettagliata per l’imaging funzionale di ratti svegli e fissati con la testa.
Abstract
Gli anestetici, comunemente usati nella ricerca scientifica preclinica e fondamentale, hanno un’influenza depressiva sulle funzioni metaboliche, neuronali e vascolari del cervello e possono influenzare negativamente i risultati neurofisiologici. L’uso di animali svegli per studi di ricerca è vantaggioso, ma pone la sfida principale di mantenere gli animali calmi e fermi per ridurre al minimo gli artefatti di movimento durante l’acquisizione dei dati. L’imaging sveglio nei roditori di piccole dimensioni (ad esempio, topi) è molto comune, ma rimane scarso nei ratti poiché i ratti sono più grandi, più forti e hanno una maggiore tendenza a opporsi alle restrizioni di movimento e alla fissazione della testa per le lunghe durate richieste per l’imaging. Viene descritto un nuovo modello di neuroimaging di ratti svegli e fissati con la testa utilizzando imbracature personalizzate cucite a mano, protesi per la testa stampate in 3D, tappi per la testa e un telaio. I risultati ottenuti a seguito di una singola prova di stimolazione a baffo singolo suggeriscono un aumento dell’intensità della risposta funzionale evocata. L’acquisizione della risposta funzionale evocata da ratti svegli e fissi con la testa è più veloce di quella dei ratti anestetizzati, affidabile, riproducibile e può essere utilizzata per studi longitudinali ripetuti.
Introduction
La maggior parte delle indagini scientifiche di neuroimaging di base, precliniche e traslazionali sono acquisite da animali anestetizzati 1,2. Gli anestetici facilitano la sperimentazione ma influenzano continuamente il metabolismo del cervello e del corpo, la pressione sanguigna e la frequenza cardiaca3. Il tipo di anestetico e la durata e la via di somministrazione aggiungono variabili confondenti all’interpretazione dei dati che potrebbero contribuire alla riproducibilità e ai fallimenti traslazionali4. Uno dei principali colli di bottiglia degli studi di neuroimaging del ratto sveglio e fissato con la testa è la necessità di mantenere il ratto fermo e calmo durante i processi di preparazione e acquisizione dei dati. Piccoli movimenti producono artefatti di movimento ingiustificati, che possono influire negativamente sull’analisi e sulle interpretazioni dei dati.
È stato ideato un nuovo modello di neuroimaging da ratti svegli e fissi con la testa utilizzando imbracature personalizzate, protesi per la testa tridimensionali stampate in 3D, tappi per la testa e un telaio per la testa che offre diversi vantaggi per una facile sperimentazione. L’impianto cranico 3D è leggero e copre una piccola porzione del cranio necessaria per il transfixing. Gli impianti cranici e i cappucci stampati in 3D sono progettati utilizzando software CAD (computer-aided design). I protocolli di stimolazione dei baffi, acquisizione dei dati, analisi dei dati e risultati di ratti anestetizzati sono stati descritti in dettaglio nel precedente lavoro 5,6,7.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’uso dell’imaging del ratto sveglio e fissato con la testa offre molti vantaggi in termini di facilità e personalizzazione. Le imbracature progettate su misura consentono ai ratti di essere avvolti attraverso materiale di rete traspirante, eliminando la necessità di racchiudere gli animali in camere di contenimento di plastica chiuse per lunghi periodi di tempo10,11. I ratti sono mantenuti calmi e senza stress per tutta la lunga durata delle successive session…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo Clara Jones, James Stirwalt, Linh Hoang, Young Joon Ha e Amirsoheil Zareh per il loro aiuto durante l’addestramento dei ratti e la preparazione delle imbracature. Il finanziamento è stato fornito dal National Institutes of Health (NIH, numero di sovvenzione: NS119852) e dalla Fondazione Leducq (numero di sovvenzione: 15CVD02).
Materials
| Rats | Charles River | Sprague Dawley | |
| Isoflurane | Pivetal | 21295098 | General anesthetic |
| Lidocaine HCl 2% injection | Phoenix | L-2000-04 | Local anesthetic |
| Atropine sulfate injection | Vedco | 5098907512 | Help in respiration |
| Lactated Ringer's injection solution | Vedco | 50989088317 | |
| Flunixin injection | Vedco | 6064408670 | Pain management |
| Enrosite injection (Enrofloxacin 2.27%) | VetOne | 501084 | Avoid infection |
| PromAce injection (Acepromazine maleate) | Beohringer Ingelheim | 136059 | |
| Animax ointment | Dechra Veterinary Products | 122-75 | active ingredients of nystatin 1000units per gram, neomycin sulfate 2.5mg per gram, thiostrepton 2500 units per gram, and triamcinolone acetonide 1mg per gram |
| Puralube ophthalmic ointment | Dechra Veterinary Products | 211-38 | |
| Povidone-iodine PVP prep pads | Medline | MDS093917 | Betadine generic |
| Isopropyl alcohol swabs | BD | 326895 | |
| Vetbond tissue adhesive | 3M | 1469SB | |
| Bur (drill bit), standard operatory carbide | SS White Burs | 14829 | #3 bur |
| Screws, 00-90 x 1/8 flat head stainless steel | J.I. Morris | F0090CE125 | Anchor screws |
| Stereotaxic system | Kopf Instruments | 1430 | |
| Homeothermic heating blanket | Harvard Apparatus | 50-7220-F | |
| Pulse oximeter & heart rate monitor | Kent Scientific | MouseStat Jr. | |
| Petrolatum | Fisher Scientific | P66-1LB | Vaseline generic |
| Wire, bare copper | Fisher Scientific | 15-545-2C | 20 gauge |
| Teets Cold Cure powder | Pearson Dental | C73-0054 | active ingredient: Methyl Methacrylate |
| Teets Cold Cure liquid | Pearson Dental | C73-0078 | active ingredient: Methyl Methacrylate |
| Silicone mold rubber | Smooth-On | Body Double Fast | silicon polymer |
| Metricide 28 (Germicide) | Metrex | Oct-05 | |
| India ink, black | Pelikan | 301051 | |
| Dental drill | NSK Dental | Ultimate XL-F | |
| 3D printer | Prusa Research | i3 MK3S+ | |
| Sew on fasteners | Velcro | 90030 | |
| Pet screening utility fabric | Joann | 10173334 | Netting material |
| Bur (drill bit), standard operatory carbide | SS White Burs | 14829 | #1 bur |
Referências
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