Este trabalho foi apoiado por uma bolsa do Instituto de Medicina Engenharia de Sistemas (Imse) &amp; GIST-Caltech Fundo Collaborative (K04592) de GIST e pelo Programa de Pesquisa em Ciência Básica através da NRF da Coreia financiado pelo Ministério da Ciência, das TIC e do Ordenamento do futuro (NRF-2013R1A2A2A01067890).

Todos os procedimentos foram realizados de acordo com as diretrizes institucionais de Gwangju Instituto de Ciência e Tecnologia (GIST), e todos os procedimentos foram aprovados pelo Institutional Animal Care e do Comitê Use na GIST. 1. etapas de pré-lesão de <ol><li> Identificação da Área Membro Anterior na cápsula interna usando AAV-GFP <ol><li> Casa e lidar com ratos Sprague Dawley (~ 400 g, 11 - 13 semanas) em conformidade com as diretrizes institucionais e nacionais. </li><li> Esterilizar todos os instrumentos cirúrgicos e eletrodos usando um esterilizador apropriado (vapor ou esterilizador Plasma). Use esterilizador a vapor a 121 ° C como configuração de 30 min para a esterilização e 30 minutos para secar. </li><li> Anestesiar os animais com uma mistura de cloridrato de cetamina (100 mg / kg) e xilazina (7 mg / kg) através de uma injecção intramuscular. Verifique a profundidade da anestesia por beliscar pata. Manter a temperatura do corpo a 37,5 ± 0,5 ° C por meio de uma almofada de aquecimento sobo corpo do animal. </li><li> Colocar o animal em um quadro estereotáxico usando uma barra de ouvido e suporte de boca. </li><li> Limpar e desinfectar o local da cirurgia com álcool a 70% e solução de povidona iodo. Se infiltrar 2% de cloridrato de lidocaína sob o couro cabeludo na área do crânio incisão destina-se a reduzir a dor intra-operatório. </li><li> Aplicar veterinário pomada oftálmica para evitar a secagem dos olhos. Coloque uma cortina estéril sobre o animal aos locais operatórias. Manter todos os procedimentos em condições estéreis. </li><li> Realizar uma incisão na linha média do crânio de 2 cm utilizando um bisturi e retrair a pele bilateralmente com afastadores de arame. Seque o crânio com cotonetes e 30% de peróxido de hidrogênio. </li><li> Faça um furo usando uma broca parte da mão sobre a área do membro anterior do córtex motor (AP: 2,5 a partir de bregma, ML: ± 2.5 da linha média) e limpar o trato com micro-currette para o vírus de injecção. </li><li> Descongelar o AAV-GFP (2 x 10 12 moléculas de vírus / ml) em gelo e carga 1 ul davírus em uma seringa de 10 ul. Coloque a seringa no quadro estereotáxico. </li><li> Mover a agulha para o orifício pré-fabricados e baixar a agulha 1 mm de profundidade dentro da dura-máter. </li><li> Injectar o vírus lentamente (0,1 ul / min) usando uma microbomba alta precisão e deixar a agulha no lugar por um período adicional de 10 minutos para permitir que o vírus se difundem para fora. </li><li> Depois de limpar o local da cirurgia com irrigação salina, garantir o ferimento com sutura 3-0 nylon; libertar o rato a partir da moldura estereotáxica e transferi-lo para uma câmara de recuperação. Administrar cetoprofeno (2 mg / kg) através de uma injecção intramuscular para o controlo da dor pós-operatória. </li><li> Manter a temperatura do corpo (37 ° C) com a almofada de aquecimento e administrar antibióticos de segunda geração cefens-classe (0,1%, 1 ml) por meio de uma injecção intramuscular e 2% de cloridrato de lidocaína por meio de injecção subcutânea, conforme necessário. Não deixe um animal sem supervisão até que tenha recuperado a consciência suficiente para manterdecúbito esternal. Única casa o animal até a recuperação completa. </li><li> Após 2-3 semanas de recuperação, anestesiar profundamente o rato com uma overdose de cloridrato de cetamina (300 mg / kg) através de uma injecção intramuscular na capa. Confirmar a morte de animais por falta de toe beliscar resposta, pulso e respiração. Coloque o supino rato no capô. </li><li> Abrir a cavidade abdominal através de uma &#39;incisão em forma de Y&#39;para abrir a cavidade torácica. Prender firmemente a aorta descendente, com uma pinça hemostática e romper o átrio direito do coração de rato para a drenagem de sangue. Iniciar a perfusão para o ventrículo esquerdo do coração com frio de paraformaldeído a 1% durante 5 min (10 mL / min), seguido por paraformaldeído a 4% durante 30 min (10 mL / min). </li><li> Retire a cabeça de rato a partir da carcaça usando um par de tesouras. Faça uma incisão na linha média do pescoço até o nariz e remover os músculos do pescoço usando tesoura ou rongeur modo que o crânio é exposta. Gentilmente dissecar os ossos do crânio e duras para fora do cérebro. </li><li>Extrai-se a colocar o cérebro e cérebro de rato num tubo cónico de 50 ml cheio com paraformaldeído a 4% durante a noite. No dia seguinte, lava-se a cérebro com 1x PBS 3 vezes e coloca-se numa solução de sacarose a 30%. </li><li> Após o cérebro completamente afunda para o fundo da solução de sacarose a 30%, colocar o cérebro no cryomold com composto OCT, a -20 ° C em Criótomo. Corte o cérebro no plano coronal com uma espessura de 40 um e um intervalo de 200 | im. </li><li> Realizar a coloração imuno-histoquímica GFP utilizando o método slide 14. Aplicar o anticorpo primário (1: 200 de anti-Proteína Fluorescente Verde, fracção IgG de coelho) com fatias de cérebro durante a noite a 4 ° C. Em 2 ° dia, lava-se com 1% Solução Salina Tamponada com Fosfato (PBST) solução de Tween-20 e 3 vezes aplicar o anticorpo secundário (1: 500 de IgG de cabra anti-coelho (H + L)) durante 1 h. Lave o slide com 1% PBST 3 vezes. Coloque a tampa de vidro sobre a fatia do cérebro. </li><li> Usando um microscópio de fluorescência (comprimento de onda de excitação470 nm, comprimento de onda de emissão de 525 nm, Ampliação 5X), observar o AAV-GFP axónios transduzidas na cápsula interna. Comparar os locais de axónios transduzidas com o atlas de cérebro de rato 15 para determinar as coordenadas estereotáxicas dos axónios transduzidas </li></ol></li><li> Ajuste da intensidade de luz adequada para capsular infarto Modeling pré-lesão de <ol><li> Construção da Interface Neural Optical <ol><li> Corte um comprimento adequado (4 cm) de uma agulha espinhal calibre 27 com um estilete dentro de usar uma broca de corte. Nota: O corte pode comprimir e esmagar a ponta da agulha espinhal; remover o estilete e polir a ponta de agulha espinhal para remover a porção esmagado da agulha espinhal e manter o calibre interno da agulha espinhal. </li><li> Tira um comprimento apropriado (10 cm) do invólucro da fibra óptica (125 um com um núcleo de 62,5 mm) de cabo de remendo um lado. </li><li> Insira o fi óptica unjackedber para o tubo metálico (diâmetro externo: 3,8 milímetros, diâmetro interno: 3,3 milímetros e o comprimento: 17 mm), que é então apertado em torno da fibra. O tubo de metal é útil para preencher o espaço entre a fibra óptica e o cubo da agulha espinhal. Prender o inferior 02/01 do tubo de metal com uma prensa de duas vezes. </li><li> Aplicar o epóxi curáveis ​​por calor sobre a fibra óptica e inserir a fibra óptica para dentro da agulha espinhal. Aplicar um epóxi adicional para o espaço vazio no centro. Curar o epoxi durante 20 min a 100 ° C para a fixação estável. </li><li> Clivar a fibra óptica, que se projecta para fora da agulha espinhal e polir a fibra óptica na ponta da agulha espinhal usando polimento de diamante (polimento) folhas. </li><li> Ligue a parte do conector FC / PC do cabo de remendo para o acoplador do sistema de laser verde e medir a intensidade da luz da ponta da fibra óptica usando potência óptica digital e medidor de energia. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. PhotothromBotic infarto a lesão na cápsula interna <ol><li> Esterilizar todos os instrumentos cirúrgicos e eletrodos usando um esterilizador apropriado (vapor ou esterilizador Plasma). Use esterilizador a vapor a 121 ° C como configuração de 30 min para a esterilização e 30 minutos para secar. </li><li> Anestesiar o animal (~ 400 g, 11 - 13 semanas) com uma mistura de cloridrato de cetamina (100 mg / kg) e xilazina (7 mg / kg) através de uma injecção intramuscular. Verifique a profundidade da anestesia por beliscar pata. Manter a temperatura do corpo a 37,5 ± 0,5 ° C por meio de uma almofada de aquecimento sob o corpo do animal. </li><li> Colocar o animal em um quadro estereotáxico usando uma barra de ouvido e suporte de boca. </li><li> Limpar e desinfectar o local da cirurgia com álcool a 70% e solução de povidona iodo. Se infiltrar 2% de cloridrato de lidocaína sob o couro cabeludo na área do crânio incisão destina-se a reduzir a dor intra-operatório. Aplicar veterinário pomada oftálmica para evitar a secagem dos olhos. </li><li> Aplique uma cortina estéril sobre a umaimal e expor os locais operatórias. Manter todos os procedimentos em condições estéreis. </li><li> Realizar uma incisão na linha média do crânio de 2 cm e retrair a pele bilateralmente com afastadores de arame. Seque o crânio com swaps de algodão e peróxido de hidrogênio. </li><li> Ajuste a altura do grampo do nariz até o bregma e lambda são alinhados no mesmo nível. Passo crítico: Este alinhamento é crítico para abordar correctamente uma estrutura mais profunda, tal como na realização de uma lesão do enfarte na cápsula interna na experiência principal. </li><li> Fazer um furo (diâmetro: 2 mm; AP: -2,04 partir bregma; ML: ± 3.0 a partir da linha média) usando uma broca para induzir fototrombose. </li><li> Polonês e limpar a ponta da fibra óptica da interface óptica. Fixar a ONI para o quadro estereotáxico sem dobrar. Verifique a ponta da ONI e eliminá-lo de forma clara, antes e após a inserção da interface óptica. </li><li> Medir a intensidade do laser a partir da ponta da fibra óptica antes da inserção do Optical interface para o local alvo do cérebro de rato. Ajustar a intensidade do laser de 3,5 mW, tal como foi confirmado por medidas de pré-cirurgia, na ponta da fibra óptica. </li><li> Inserir o ONI dentro da área alvo da cápsula interna (-7,8 mm confirmados a partir do passo de pré-cirurgia) através do orifício de broca. </li><li> Manter a temperatura do corpo a 37,5 ± 0,5 ° C durante fototrombose. A temperatura do corpo mais baixa pode não produzir o grau esperado de infarto. Injectar Rosa de Bengala (2 ml / kg) através da veia da cauda. </li><li> Ligue a 532 nm laser verde para 90 seg 1 min após a injeção Rose Bengal. Após a irradiação, remova cuidadosamente a ONI do cérebro. Depois de limpar o local da operação, garantir a ferida garantir a ferida com sutura 3-0 nylon; libertar o rato a partir da moldura estereotáxica e transferi-lo para uma câmara de recuperação. </li><li> Para o grupo de operação simulada (SOG), realizar um procedimento de tomada de lesão idênticos, exceto para a injeção de solução salina (0,2 ml / 100 g) em vez de Rose-Bengal. </li><li>Manter a temperatura do corpo (37 ° C) com a almofada de aquecimento após a cirurgia e administração de antibióticos de cefalosporina de segunda geração (, 0,1%, 1 ml) por meio de uma injecção intramuscular. Não deixe o animal sem supervisão até que tenha recuperado a consciência suficiente para manter decúbito esternal. Não devolva animais pós-cirúrgicos para a gaiola ocupados por outros animais até que esteja totalmente recuperado. NOTA: experiência preliminar foi realizada nos mesmos procedimentos para encontrar a intensidade de luz óptima de 1 mW a 5 mW e o procedimento pode ser exigido para adquirir o grau satisfatório de lesão em condições diferentes. </li></ol> 3. Avaliação da capsular infarto a lesão <ol><li> Testes comportamentais e Agrupamento animal <ol><li> Execute pellet única atingindo tarefas como descrito por Whishaw et al. 14 para avaliar o déficit motor do membro anterior a cada dia durante 1 semana após a modelagem acidente vascular cerebral. Realizar uma única tarefa pellet chegar(SPRT) em animais com restrição de alimentos (90% do controle de peso corporal) usando Plexiglas claras (30 x 15 x 35 cm de altura) com uma fenda de 1 cm de largura e uma prateleira de alimentos na frente do meio da parede anterior. </li><li> Colocar um pellet na prateleira de alimentos obliquamente contralateral ao membro anterior preferida. Administrar 20 pelotas por sessão durante 3 semanas. NOTA: Um número bem sucedida de SPRTs é definido como um alcance no qual o animal apreende uma pelota de alimentos e coloca-lo na boca, sem deixá-la cair. </li><li> Calcular a pontuação como uma percentagem de sucesso atinge, o qual é definido pela seguinte fórmula: <img alt="equação1" src="/files/ftp_upload/53281/53281equation1.jpg" /> NOTA: Nós dividir os animais em 3 grupos: o grupo de operação simulada (SOG), grupo de recuperação moderada (MRG), e um grupo de recuperação pobres (PRG). Se uma pontuação SPRT pós-AVC&gt; 50%, classificamos os ratos como a MRG, o que indica a presença de uma lesão substancial, mas a destruição não completa do target. Se a pontuação SPRT pós-AVC é &lt;50% em comparação com o resultado SPRT pré-acidente vascular cerebral, podemos classificar o grupo como PRG, o que indica a lesão completa no alvo. </li></ol></li><li> Confirmação neuro-histológicos de infarto a lesão <ol><li> Realização de perfusão cardíaca com paraformaldeído a 4%, como descrito anteriormente. Após o cérebro afunda completamente na solução de sacarose a 30%, realizar corte coronal com uma espessura de 10 um e um intervalo de 200 um utilizando um micrótomo ou Criótomo 4. </li><li> Mancha com H &amp; E, Nissl, Luxol fast blue-PAS, neurofilamento proteína-G ou coloração proteína ácida fibrilar glial e observar os achados histológicos para determinar a intensidade da luz ideal que pode cobrir toda a largura da cápsula interna na área alvo para observar coloração 4,17. </li><li> Utilizando o software ImageJ, medir o volume da área de enfarte photothrombotic da cápsula interna sobre as lâminas do cérebro.<ol><li> Para medir o volume da área de enfarte, inicie o software &quot;ImageJ&quot;. Para abrir os arquivos a serem empilhados, selecione &quot;Imagem para Stacks &#39;(&#39; Imagem &#39;→&#39; Stacks &#39;→&#39; Image to Stacks &#39;). Editar nome do arquivo e selecione &quot;Definir a escala&quot; ( &quot;Analisar&quot; → &quot;Definir a escala &#39;) para editar escala. </li><li> Em &#39;Plugins&#39;, selecione &quot;Meça Stacks &#39;para calcular o volume ou área de imagens. Insira o intervalo de distância de 2 imagens em &#39;Slice Espaçamento&#39;. Faça um desenho do ROI (Região de Interesse) de todas as imagens e clicar em &#39;Medida&#39;. NOTA: O software &quot;ImageJ&quot; calcula automaticamente a área eo volume de cada imagem e volume total deles. </li></ol></li></ol></li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

O modelo do infarto capsular aqui apresentado demonstra uma lesão-alvo com comprometimento motor acentuado e persistente na função de membro anterior. Modelos anteriores de AVC capsular subcortical demonstraram um grau insuficiente de comprometimento motor e uma 6,8,9 processo de recuperação rápida. Neste sentido, este modelo se assemelha os casos clínicos capsular de enfarte que exibem insuficiência funcional a longo prazo. Os passos mais críticos no desenvolvimento de u...

Até recentemente, a &quot;massa cinzenta acidente vascular cerebral (GMS) modelos&quot; têm sido utilizados exclusivamente para entender a fisiopatologia do derrame e para orientar o desenvolvimento de novos tratamentos. No entanto, tem havido um aumento da prevalência de acidente vascular cerebral que afeta a matéria branca subcortical em indivíduos idosos, o que constitui 15 - 25% de todos os acidentes vasculares cerebrais 1,2. Numerosos estudos têm sido realizados sobre acidente vascular cerebral utilizando modelos GMS, ao passo que há poucos estudos que usaram modelos (WMS) acidente vascular cerebral substância branca. A substância branca em roedores é substancialmente menor do que a substância branca em seres humanos ou primatas. Por conseguinte, é mais difícil de aceder selectivamente destruir e as regiões alvo na matéria branca 3. Além disso, não há ferramentas eficazes têm sido desenvolvidos até à data para destruir selectivamente a extensão prevista da matéria branca alvo. Por conseguinte, tem havido falta de modelos adequados para o estudo de acidentes vasculares cerebrais de substância branca. st animalmodelos Roke são muitas vezes utilizados para monitorar o progresso da recuperação motora para o desenvolvimento de novos reabilitação e métodos terapêuticos. É ideal para utilizar um modelo animal que apresenta um défice neurológico longo prazo concordantes com as alterações anatómicas demonstradas em acidente vascular cerebral humano 4,5. A este respeito, a rápida recuperação do déficit motor e amplo envolvimento do cérebro após a lesão do infarto pode não ser realista na busca de pesquisa acidente vascular cerebral. Anteriores modelos capsular de enfarte têm sido feitos pela oclusão da carótida interna ou artérias coroideias anterior e difusão de endotelina-1 (ET-1) no interior da cápsula interna 6-9. No entanto, exige a oclusão da artéria dissecção cuidadosa das artérias, mas produz uma vasta área de lesão do enfarte, incluindo a cápsula interna, sem déficits comportamentais persistentes. Além disso, a ET-1 não era difusa para destruir completamente a parte posterior da cápsula interna e, consequentemente, menos marcada ou persistir Behdéficit avioral. Um modelo de enfarte do photothrombotic tem sido amplamente utilizada para gerar vários tipos de lesões de enfarte do córtex e estruturas subcorticais 10. A técnica incluem a administração intravenosa, seguida de iluminação focal, o que leva a agregação de plaquetas nos vasos pequenos e geração de lesões enfarte 10. Técnica Photothrombotic tem sido amplamente utilizada para criar lesões GMS, enquanto que raramente tem sido utilizado para gerar lesões WMS 5,11. Para esta técnica, uma combinação de corante e luz de irradiação Rosa de Bengala foi demonstrado ser útil na destruição da estrutura de alvo, fazendo com que os défices funcionais correspondentes. O elemento-chave da técnica photothrombotic é irradiação de luz, uma vez que determina o tamanho das lesões de enfarte. resultados de irradiação de luz em diferentes efeitos sobre a matéria cinzenta e matéria branca, porque a dispersão da luz é mais do que 4 vezes maior em ma brancotter em comparação com a matéria cinzenta 12; Por conseguinte, se a intensidade de luz tem uma suficientemente baixa irradiação (&lt;1140 mW / mm 2), pode-se limitar a extensão para a qual lesão photothrombotic afectar a extensão para a substância branca (isto é., Cápsula interna). Por exemplo, a luz de energia mais elevada pode induzir enfartes, tanto na substância cinzenta e branca, mas a luz de energia mais baixo pode induzir fototrombose apenas na substância branca. Além disso, a penetração da energia luminosa foi muito limitada. Aproximadamente 99% da energia da luz foi perdido para além de 1 mm a partir da fonte de luz 13. Portanto, espera-se que o alvo com exactidão, a luz de menor energia induz fototrombose apenas na matéria branca, com uma interferência mínima da matéria cinzenta vizinha. Aqui, nós descrevemos um novo método para criar lesões na área de enfarte do membro anterior da cápsula interna em roedores. Nós descrevemos o método de identificação da área do membro anterior na ca internapsule, a tecnologia de irradiação de luz, incluindo o ajustamento e a entrega de luz, e a geração de uma lesão do enfarte. Descrevemos também testes comportamentais utilizados para avaliar a integridade da modelagem capsular.

<table><tbody><tr><td>DC Temperature controller</td><td>WORLD PRECISION INSTRUMENTS, INC.</td><td>ATC1000</td><td></td></tr><tr><td>Digital Stereotaxic Instruments</td><td>STOELTING CO.</td><td>51900</td><td></td></tr><tr><td>Electrical Stimulator</td><td>CyberMedic Corp.</td><td>EMGFES 2000</td><td></td></tr><tr><td>Epoxy&amp;nbsp;</td><td>Precision Fiber Products, INC.</td><td>PFP-353ND1</td><td>Mix Ratio:&lt;br/&gt; 10(A):1(B-hardener) by weight&amp;nbsp;&lt;br/&gt; Curing Schedule:&lt;br/&gt; 1 min @150 &amp;deg;C&lt;br/&gt; 2 ~ 5 min @120 &amp;deg;C&lt;br/&gt; 5 ~ 10 min @100 &amp;deg;C&lt;br/&gt; 15 ~ 30 min @80 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Fiber Optic Scribe&amp;nbsp;</td><td>THORLABS, INC</td><td>S90R</td><td></td></tr><tr><td>Fiber patch cable</td><td>KOREA OPTRON Corp.</td><td></td><td>Outer diameter: 3 mm&lt;br/&gt; &amp;Oslash;200 &amp;micro;m&lt;br/&gt; 0.39 NA&lt;br/&gt; FC/PC-FC/PC&lt;br/&gt; 1 m</td></tr><tr><td>Laser Power Supply</td><td>CHANGCHUN NEW INDUSTRIES OPTOELECTRONICS TECH. CO., LTD.</td><td>MGL-FN-532nm-200mW-14010196</td><td></td></tr><tr><td>Crimp ring&amp;nbsp;</td><td>DAWOOTECH CO.,LTD.</td><td></td><td>Length: 19 mm&lt;br/&gt; Inner diameter: 3 mm&lt;br/&gt; Outer diameter: 3.8 mm&lt;br/&gt; Material: SUS</td></tr><tr><td>Micro4-micro syringe pump controller</td><td>WORLD PRECISION INSTRUMENTS, INC</td><td>95100</td><td></td></tr><tr><td>Optical Power Meter</td><td>THOLABS, INC</td><td>PM100D</td><td></td></tr><tr><td>Diamond lapping (polishing) sheet</td><td>THORLABS, INC</td><td>LF3D</td><td>Grit : 3 &amp;micro;m</td></tr><tr><td>Diamond lapping (polishing) sheet</td><td>THORLABS, INC</td><td>LF6D</td><td>Grit : 6 &amp;micro;m</td></tr><tr><td>Rose Bengal</td><td>SIGMA-ALDRICH CO. LLC.</td><td>330000</td><td></td></tr><tr><td>Needle for spinal anesthesia with pencil point tip (Spinal needle)&amp;nbsp;</td><td>B.BRAUN MELSUNGEN AG&amp;nbsp;</td><td>4502027</td><td>Size: 27 G&lt;br/&gt; Length: 88 mm&lt;br/&gt; Needle: 0.40 mm</td></tr><tr><td>Waterproof sandpaper&amp;nbsp;</td><td>DEERFOS CO.,LTD</td><td>CC261</td><td>Grit : 1,000 &amp;micro;m</td></tr><tr><td>Nanofil 10&amp;nbsp;&amp;micro;l syringe</td><td>WORLD PRECISION INSTRUMENTS, INC</td><td>NANOFIL</td><td></td></tr><tr><td>Nanofil 33&amp;nbsp;G BVLD needle</td><td>WORLD PRECISION INSTRUMENTS, INC</td><td>NF33BV-2</td><td></td></tr><tr><td>AAV-GFP virus</td><td>UNC Vector Core</td><td>AAV2-CamKIIa-eYFP</td><td>2 x 10&lt;sup&gt;12&lt;/sup&gt; virus molecules/ml</td></tr><tr><td>Anti-Green Fluorescent Protein, Rabbit IgG fraction</td><td>Life Technologies, INC</td><td>A11122</td><td>primary antibody (1:200)</td></tr><tr><td>Goat Anti-Rabbit IgG (H + L)</td><td>Life Technologies, INC</td><td>A11034</td><td>secondary antibody (1:500)</td></tr><tr><td>Ceftezole</td><td>GUJU Pharma CO.,LTD.</td><td>A27802741</td><td>0.1%, 1 ml</td></tr><tr><td>Lidocain hydrochloride injection</td><td>JEIL PHARMACEUTICAL CO.,LTD.</td><td>A04900271</td><td>2%, 1 ml</td></tr><tr><td>Hand Piece Drill</td><td>Seshin</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Digital optical power and energy meter</td><td>THORLABS, INC</td><td>PM100D</td><td></td></tr><tr><td>Ketoprofen</td><td>UNIBIOTech</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

circumscribed capsular infarct modeling using a photothrombotic technique

Recent increase in the prevalence rate of white matter stroke demands specific research in the field. However, the lack of a pertinent animal model for white matter stroke has hampered research investigations. Here, we describe a novel method for creating a circumscribed capsular infarct that minimizes damage to neighboring gray matter structures. We used pre-surgery neural tracing with adeno-associated virus-green fluorescent protein (AAV-GFP) to identify somatotopic organization of the forelimb area within the internal capsule. The adjustment of light intensity based on different optical properties of gray and white matter contributes to selective destruction of white matter with relative preservation of gray matter. Accurate positioning of optical-neural interface enables destruction of entire forelimb area in the internal capsule, which leads to a marked and persistent motor deficit. Thus, this technique produces highly replicable capsular infarct lesions with a persistent motor deficit. The model will be helpful not only to study white matter stroke (WMS) at the behavioral, circuit, and cellular levels, but also to assess its usefulness for development of new therapeutic and rehabilitative interventions.

O método aqui apresentado destina-se a criar um enfarte capsular circunscrito com um déficit motor. Portanto, é crítico para determinar correctamente o alvo no interior da cápsula interna na etapa de pré-cirurgia. O mapeamento somatotopic de fibras piramidais na cápsula interna não foi resolvido até o momento. Para identificar corretamente o alvo dentro da cápsula interna, a área do membro anterior devem ser delimitadas. Uma injecção de AAV-GFP para a área do membro anterio...

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Circumscribed Capsular Infarct Modeling Using a Photothrombotic Technique

Este manuscrito descreve uma técnica de modelagem de infarto capsular. Aqui utilizamos uma técnica photothrombotic modificado com baixa intensidade de luz após o mapeamento de destino pré-cirurgia. Usando esta técnica, criamos um modelo de enfarte capsular circunscrito com comprometimento motor persistente.

Circunscrito capsular infarto Modelagem usando uma técnica Photothrombotic

Recent increase in the prevalence rate of white matter stroke demands specific research in the field. However, the lack of a pertinent animal model for ...

circumscribed-capsular-infarct-modeling-using-photothrombotic

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Medicine

7.8K visualizações.  Gwangju Institute of Science and Technology.  Este manuscrito descreve uma técnica de modelagem de infarto capsular. Aqui utilizamos uma técnica photothrombotic modificado com baixa intensidade de luz após o mapeamento de destino pré-cirurgia. Usando esta técnica, criamos um modelo de enfarte capsular circunscrito com comprometimento motor persistente. 

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Photothrombotic Ischemia: A Minimally Invasive and Reproducible Photochemical Cortical Lesion Model for Mouse Stroke Studies

The photothrombotic stroke model aims to induce an ischemic damage within a given cortical area by means of photo-activation of a previously injected light-sensitive dye. Following illumination, the dye is activated and produces singlet oxygen that damages components of endothelial cell membranes, with subsequent platelet aggregation and thrombi formation, which eventually determines the interruption of local blood flow. This approach, initially proposed by Rosenblum and El-Sabban in 1977, was later improved by Watson in 1985 in rat brain and set the basis of the current model. Also, the increased availability of transgenic mouse lines further contributed to raise the interest on the photothrombosis model. Briefly, a photosensitive dye (Rose Bengal) is injected intraperitoneally and enters the blood stream. When illuminated by a cold light source, the dye becomes activated and induces endothelial damage with platelet activation and thrombosis, resulting in local blood flow interruption. The light source can be applied on the intact skull with no need of craniotomy, which allows targeting of any cortical area of interest in a reproducible and non-invasive way. The mouse is then sutured and allowed to wake up. The evaluation of ischemic damage can be quickly accomplished by triphenyl-tetrazolium chloride or cresyl violet staining. This technique produces infarction of small size and well-delimited boundaries, which is highly advantageous for precise cell characterization or functional studies. Furthermore, it is particularly suitable for studying cellular and molecular responses underlying brain plasticity in transgenic mice.

Photothrombosis is a quick, minimally-invasive technique for inducing small and well-delimited infarction in areas of interest in highly reproducible manner. It is particularly suitable for studying cellular and molecular responses underlying brain plasticity in transgenic mice.

Isquemia Photothrombotic: Um Modelo de lesão cortical fotoquímica Minimamente Invasiva e reprodutível para mouse Estudos curso

The photothrombotic stroke model aims to induce an ischemic damage within a given cortical area by means of photo-activation of a previously injected ...

Medicina

Permanent Cerebral Vessel Occlusion via Double Ligature and Transection

Stroke is a leading cause of death, disability, and socioeconomic loss worldwide. The majority of all strokes result from an interruption in blood flow (ischemia) 1. Middle cerebral artery (MCA) delivers a great majority of blood to the lateral surface of the cortex 2, is the most common site of human stroke 3, and ischemia within its territory can result in extensive dysfunction or death 1,4,5. Survivors of ischemic stroke often suffer loss or disruption of motor capabilities, sensory deficits, and infarct. In an effort to capture these key characteristics of stroke, and thereby develop effective treatment, a great deal of emphasis is placed upon animal models of ischemia in MCA.
Here we present a method of permanently occluding a cortical surface blood vessel. We will present this method using an example of a relevant vessel occlusion that models the most common type, location, and outcome of human stroke, permanent middle cerebral artery occlusion (pMCAO). In this model, we surgically expose MCA in the adult rat and subsequently occlude via double ligature and transection of the vessel. This pMCAO blocks the proximal cortical branch of MCA, causing ischemia in all of MCA cortical territory, a large portion of the cortex. This method of occlusion can also be used to occlude more distal portions of cortical vessels in order to achieve more focal ischemia targeting a smaller region of cortex. The primary disadvantages of pMCAO are that the surgical procedure is somewhat invasive as a small craniotomy is required to access MCA, though this results in minimal tissue damage. The primary advantages of this model, however, are: the site of occlusion is well defined, the degree of blood flow reduction is consistent, functional and neurological impairment occurs rapidly, infarct size is consistent, and the high rate of survival allows for long-term chronic assessment.

Permanent Cerebral Vessel Occlusion via Double Ligature and Transection

We describe a highly reproducible method for the permanent occlusion of a rodent major cerebral blood vessel. This technique can be accomplished with very little peripheral damage, minimal blood loss, a high rate of long-term survival, and consistent infarct volume commensurate with the human clinical population.

Permanente oclusão vascular cerebral<em&gt; Via</em&gt; Dupla ligadura e transecção

Stroke is a leading cause of death, disability, and socioeconomic loss worldwide. The majority of all strokes result from an interruption in blood flow ...

Brain Infarct Segmentation and Registration on MRI or CT for Lesion-symptom Mapping

In lesion-symptom mapping (LSM), brain function is inferred by relating the location of acquired brain lesions to behavioral or cognitive symptoms in a group of patients. With recent advances in brain imaging and image processing, LSM has become a popular tool in cognitive neuroscience. LSM can provide fundamental insights into the functional architecture of the human brain for a variety of cognitive and non-cognitive functions. A crucial step in performing LSM studies is the segmentation of lesions on brains scans of a large group of patients and registration of each scan to a common stereotaxic space (also called standard space or a standardized brain template). Described here is an open-access, standardized method for infarct segmentation and registration for the purpose of LSM, as well as a detailed and hands-on walkthrough based on exemplary cases. A comprehensive tutorial for the manual segmentation of brain infarcts on CT scans and DWI or FLAIR MRI sequences is provided, including criteria for infarct identification and pitfalls for different scan types. The registration software provides multiple registration schemes that can be used for processing of CT and MRI data with heterogeneous acquisition parameters. A tutorial on using this registration software and performing visual quality checks and manual corrections (which are needed in some cases) is provided. This approach provides researchers with a framework for the entire process of brain image processing required to perform an LSM study, from gathering of the data to final quality checks of the results.

Provided here is a practical tutorial for an open-access, standardized image processing pipeline for the purpose of lesion-symptom mapping. A step-by-step walkthrough is provided for each processing step, from manual infarct segmentation on CT/MRI to subsequent registration to standard space, along with practical recommendations and illustrations with exemplary cases.

Segmentação de infarct cerebral e registro em RM ou TC para lesão-mapeamento de sintomas

In lesion-symptom mapping (LSM), brain function is inferred by relating the location of acquired brain lesions to behavioral or cognitive symptoms in a ...

Comportamento

Modeling Stroke in Mice: Permanent Coagulation of the Distal Middle Cerebral Artery

Stroke is the third most common cause of death and a main cause of acquired adult disability in developed countries. Only very limited therapeutical options are available for a small proportion of stroke patients in the acute phase. Current research is intensively searching for novel therapeutic strategies and is increasingly focusing on the sub-acute and chronic phase after stroke because more patients might be eligible for therapeutic interventions in a prolonged time window. These delayed mechanisms include important pathophysiological pathways such as post-stroke inflammation, angiogenesis, neuronal plasticity and regeneration. In order to analyze these mechanisms and to subsequently evaluate novel drug targets, experimental stroke models with clinical relevance, low mortality and high reproducibility are sought after. Moreover, mice are the smallest mammals in which a focal stroke lesion can be induced and for which a broad spectrum of transgenic models are available. Therefore, we describe here the mouse model of transcranial, permanent coagulation of the middle cerebral artery via electrocoagulation distal of the lenticulostriatal arteries, the so-called &#8220;coagulation model&#8221;. The resulting infarct in this model is located mainly in the cortex; the relative infarct volume in relation to brain size corresponds to the majority of human strokes. Moreover, the model fulfills the above-mentioned criteria of reproducibility and low mortality. In this video we demonstrate the surgical methods of stroke induction in the &#8220;coagulation model&#8221; and report histological and functional analysis tools.

Various murine models of middle cerebral artery occlusion (MCAO) are widely used in experimental brain research. Here, we demonstrate the model of transcranial permanent distal MCAO which produces consistent cortical infarction of a size corresponding to damage imposed by the majority of human ischemic strokes.

Curso de modelagem em Ratos: Coagulação permanente da artéria distal Cerebral Média

Stroke is the third most common cause of death and a main cause of acquired adult disability in developed countries. Only very limited therapeutical ...

Rose Bengal Photothrombosis by Confocal Optical Imaging In Vivo: A Model of Single Vessel Stroke

In vivo imaging techniques have increased in utilization due to recent advances in imaging dyes and optical technologies, allowing for the ability to image cellular events in an intact animal. Additionally, the ability to induce physiological disease states such as stroke in vivo increases its utility. The technique described herein allows for physiological assessment of cellular responses within the CNS following a stroke and can be adapted for other pathological conditions being studied. The technique presented uses laser excitation of the photosensitive dye Rose Bengal in vivo to induce a focal ischemic event in a single blood vessel. 
The video protocol demonstrates the preparation of a thin-skulled cranial window over the somatosensory cortex in a mouse for the induction of a Rose Bengal photothrombotic event keeping injury to the underlying dura matter and brain at a minimum. Surgical preparation is initially performed under a dissecting microscope with a custom-made surgical/imaging platform, which is then transferred to a confocal microscope equipped with an inverted objective adaptor. Representative images acquired utilizing this protocol are presented as well as time-lapse sequences of stroke induction. This technique is powerful in that the same area can be imaged repeatedly on subsequent days facilitating longitudinal in vivo studies of pathological processes following stroke.

Rose Bengal Photothrombosis by Confocal Optical Imaging In Vivo:  A Model of Single Vessel Stroke

Here, we describe a semi-invasive optical microscopy approach for the induction of a Rose Bengal photothrombotic clot in the somatosensory cortex of a mouse in vivo. The technical aspects of the imaging procedure are described from induction of a photothrombotic event to application and data collection.

Rosa Bengala Fototrombose por imageamento óptico confocal<em&gt; In Vivo</em&gt;: Um Modelo de curso Veículo Individual

In vivo imaging techniques have increased in utilization due to recent advances in imaging dyes and optical technologies, allowing for the ability to ...

Photothrombosis-induced Focal Ischemia as a Model of Spinal Cord Injury in Mice

Spinal cord injury (SCI) is a devastating clinical condition causing permanent changes in sensorimotor and autonomic functions of the spinal cord (SC) below the site of injury. The secondary ischemia that develops following the initial mechanical insult is a serious complication of the SCI and severely impairs the function and viability of surviving neuronal and non-neuronal cells in the SC. In addition, ischemia is also responsible for the growth of lesion during chronic phase of injury and interferes with the cellular repair and healing processes. Thus there is a need to develop a spinal cord ischemia model for studying the mechanisms of ischemia-induced pathology. Focal ischemia induced by photothrombosis (PT) is a minimally invasive and very well established procedure used to investigate the pathology of ischemia-induced cell death in the brain. Here, we describe the use of PT to induce an ischemic lesion in the spinal cord of mice. Following retro-orbital sinus injection of Rose Bengal, the posterior spinal vein and other capillaries on the dorsal surface of SC were irradiated with a green light resulting in the formation of a thrombus and thus ischemia in the affected region. Results from histology and immunochemistry studies show that PT-induced ischemia caused spinal cord infarction, loss of neurons and reactive gliosis. Using this technique a highly reproducible and relatively easy model of SCI in mice can be achieved that would serve the purpose of scientific investigations into the mechanisms of ischemia induced cell death as well as the efficacy of neuroprotective drugs. This model will also allow exploration of the pathological changes that occur following SCI in live mice like axonal degeneration and regeneration, neuronal and astrocytic Ca2+ signaling using two-photon microscopy.

Photothrombosis is a minimally invasive and highly reproducible procedure to induce focal ischemia in the spinal cord and serves as a model of spinal cord injury in mice.

Fototrombose induzida por isquemia focal como um Modelo de Lesão Medular em Ratos

Spinal cord injury (SCI) is a devastating clinical condition causing permanent changes in sensorimotor and autonomic functions of the spinal cord (SC) ...

Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of stroke than relying on indirect measurements, and will be a potent and robust vascular research tool. We use an optical imaging approach that labels thrombi with a molecular imaging thrombus marker&#160;&#8212; a Cy5.5 near-infrared fluorescent (NIRF) probe that is covalently linked to the fibrin strands of the thrombus by the fibrin-crosslinking enzymatic action of activated coagulation factor XIIIa during the process of clot maturation. A micro-computed tomography (microCT)-based approach uses thrombus-seeking gold nanoparticles (AuNPs) functionalized to target the major component of the clot: fibrin. This paper describes a detailed protocol for the combined in vivo microCT and ex vivo NIRF imaging of thromboemboli in a mouse model of embolic stroke. We show that in vivo microCT and fibrin-targeted glycol-chitosan AuNPs (fib-GC-AuNPs) can be used for visualizing both in situ thrombi and cerebral embolic thrombi. We also describe the use of in vivo microCT-based direct thrombus imaging to serially monitor the therapeutic effects of tissue plasminogen activator-mediated thrombolysis. After the last imaging session, we demonstrate by ex vivo NIRF imaging the extent and the distribution of residual thromboemboli in the brain. Finally, we describe quantitative image analyses of microCT and NIRF imaging data. The combined technique of direct thrombus imaging allows two independent methods of thrombus visualization to be compared: the area of thrombus-related fluorescent signal on ex vivo NIRF imaging vs. the volume of hyperdense microCT thrombi in vivo.

This protocol describes the application of combined near-infrared fluorescent (NIRF) imaging and micro-computed tomography (microCT) for visualizing cerebral thromboemboli. This technique allows the quantification of thrombus burden and evolution. The NIRF imaging technique visualizes fluorescently labeled thrombus in excised brain, while the microCT technique visualizes thrombus inside living animals using gold-nanoparticles.

Combinada Near-infrared imagens fluorescentes e tomografia Micro-computado para Diretamente Visualizando Cerebral tromboêmbolos

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of ...

A Fibrin-Enriched and tPA-Sensitive Photothrombotic Stroke Model

An ideal thromboembolic stroke model requires certain properties, including relatively simple surgical procedures with low mortality, a consistent infarction size and location, precipitation of platelet:fibrin intermixed blood clots similar to those in patients, and an adequate sensitivity to fibrinolytic treatment. The rose bengal (RB) dye-based photothrombotic stroke model meets the first two requirements but is highly refractory to tPA-mediated lytic treatment, presumably due to its platelet-rich, but fibrin-poor clot composition. We reason that combination of RB dye (50 mg/kg) and a sub-thrombotic dose of thrombin (80 U/kg) for photoactivation aimed at the proximal branch of middle cerebral artery (MCA) may produce fibrin-enriched and tPA-sensitive clots. Indeed, the thrombin and RB (T+RB)-combined photothrombosis model triggered mixed platelet:fibrin blood clots, as shown by immunostaining and immunoblots, and maintained consistent infarct sizes and locations plus low mortality. Moreover, intravenous injection of tPA (Alteplase, 10 mg/kg) within 2 h post-photoactivation significantly decreased the infarct size in T+RB photothrombosis. Thus, the thrombin-enhanced photothrombotic stroke model may be a useful experimental model to test novel thrombolytic therapies.

Traditional photothrombotic stroke (PTS) models mainly induce dense platelet aggregates of a high resistance to tissue plasminogen activator (tPA)-lytic treatment. Here a modified murine PTS model is introduced by co-injecting thrombin and photosensitive dye for photoactivation. The thrombin-enhanced PTS model produces mixed platelet:fibrin clots and is highly sensitive to tPA-thrombolysis.

Modelo de AVC fototrombótico enriquecido com fibrina e sensível ao tPA

An ideal thromboembolic stroke model requires certain properties, including relatively simple surgical procedures with low mortality, a consistent ...

Neurociência

Modeling Stroke in Mice: Focal Cortical Lesions by Photothrombosis

Stroke is a leading cause of death and acquired adult disability in developed countries. Despite extensive investigation for novel therapeutic strategies, there remain limited therapeutic options for stroke patients. Therefore, more research is needed for pathophysiological pathways such as post-stroke inflammation, angiogenesis, neuronal plasticity, and regeneration. Given the inability of in vitro models to reproduce the complexity of the brain, experimental stroke models are essential for the analysis and subsequent evaluation of novel drug targets for these mechanisms. In addition, detailed standardized models for all procedures are urgently needed to overcome the so-called replication crisis. As an effort within the ImmunoStroke research consortium, a standardized photothrombotic mouse model using an intraperitoneal injection of Rose Bengal and the illumination of the intact skull with a 561 nm laser is described. This model allows the performance of stroke in mice with allocation to any cortical region of the brain without invasive surgery; thus, enabling the study of stroke in various areas of the brain. In this video, the surgical methods of stroke induction in the photothrombotic model along with&#160;histological analysis are demonstrated.

Described here is the photothrombotic stroke model, where a stroke is produced through the intact skull by inducing permanent microvascular occlusion using laser illumination after administration of a photosensitive dye.

Modelagem de AVC em Camundongos: Lesões Corticais Focais por Fototrombose

Stroke is a leading cause of death and acquired adult disability in developed countries. Despite extensive investigation for novel therapeutic strategies, ...

Injection of Hydrogel Biomaterial Scaffolds to The Brain After Stroke

Stroke is the leading cause of disability and the fifth-leading cause of death in the United States. Approximately 87% of all strokes are ischemic strokes and are defined as the sudden blockage of a vessel supplying blood to the brain. Within minutes of the blockage, cells begin to die and result in irreparable tissue damage. Current therapeutic treatments focus on clot removal or lysis to allow for the reperfusion and prevent more severe brain damage. Although transient brain plasticity may salvage some of the damaged tissue over time, significant fractions of patients are left with neurological deficits that will never resolve. There is a lack of therapeutic options to treat neurological deficits caused by stroke, emphasizing the need to develop new strategies to treat this growing patient population. Injectable biomaterials are currently being designed to enhance brain plasticity and improve endogenous repair through the delivery of active agents or stem cells. One method to test these approaches is to utilize a rodent stroke model, inject the biomaterial into the stroke core, and assess repair. Knowing the precise location of the stroke core is imperative for the accurate treatment after stroke, therefore, a stroke model that results in a predictable stroke location is preferable to avoid the need for imaging prior to injection. The following protocol will cover how to induce a photothrombotic stroke, how to inject a hydrogel in a controlled and precise manner, and how to extract and cryosection the brain while keeping the biomaterial intact. In addition, we will highlight how these same hydrogel materials can be used for the co-delivery of stem cells. This protocol can be generalized to the use of other injectable biomaterials into the stroke core.

Stroke is a global issue with minimal treatment options and no current clinical therapy for regenerating the lost brain tissue. Here we describe methods for creating precise photothrombotic stroke in the motor cortex of rodents and subsequent injection of hydrogel biomaterials to study their effects on tissue regeneration after stroke.

Injeção de andaimes biomaterial de hidrogel no cérebro após o derrame

Stroke is the leading cause of disability and the fifth-leading cause of death in the United States. Approximately 87% of all strokes are ischemic strokes ...

Circunscrito capsular infarto Modelagem usando uma técnica Photothrombotic

Resumo

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