Большая часть основной и трансляционной работы исходит от анестезированных животных. Анестетики могут добавлять смешанные переменные к анализу и интерпретации данных. Эта работа позволяет визуализации бодрствования у крыс обойти эту проблему.
Такая конструкция довольно проста. Вся сборка легкая, поэтому не нарушает нормальную жизнь животного. Это означает, что его также можно использовать для долгосрочной хронической визуализации.
Продемонстрировать эту процедуру поможет доктор Мехвиш Бхатти, старший постдок из нашей лаборатории. Начните с имплантации головы с помощью программного обеспечения САПР для визуализации области, расположенной позади брегмы и прилегающей к средней линии, сосредоточенной на соматосенсорной коре. Убедитесь, что головной имплантат занимает площадь от 0,9 до 1,9 миллиметра на черепе вдали от области визуализации.
Используйте только три винта, чтобы закрепить головной имплантат на черепе крысы. Спроектируйте все отверстия для винтов на противоположной стороне средней линии в контралатеральной части полусферы изображения. Чтобы провода могли фиксировать головную крышку к головному имплантату, поместите полый стержень в верхнюю часть головного имплантата.
Затем спроектируйте колпачок, убедившись, что он полностью закрывает область визуализации и защищает ее от любых травм. Добавьте кривизну к головной шапке, чтобы она соответствовала форме головы, не создавая трудностей для повседневной деятельности животного в стандартных обогащенных клетках. Обрежьте внутреннюю сторону головки шапочкой более широкой прямоугольной формы, чтобы в нее могла поместиться верхняя часть головного имплантата.
Перпендикулярно этому прямоугольнику вырежьте две другие прямоугольные области, чтобы закрепить головную крышку к головному имплантату. Чтобы зафиксировать головной колпачок на голове крысы, пропустите провода через верхний выдолбленный стержень головного имплантата. Спроектируйте каркас головы таким образом, чтобы одна разрезанная часть могла перемещаться через верхнюю планку головного имплантата и фиксировалась с помощью зажима.
Чтобы сделать контралатеральную сторону доступной для визуализации, наклоните другую отрезанную часть, чтобы обеспечить дополнительную прочность и фиксацию головы крысы. Распечатайте имплантат головы и головной колпачок с помощью 3D-принтера. Измерьте вес животного, чтобы рассчитать количество анестетика, которое нужно вводить.
Обезболивают животное путем внутрибрюшинного введения пентобарбитала натрия. В этой операции можно использовать несколько альтернатив анестезии, таких как изофлуран, кетамин или ксилазин. Вводите атропин внутримышечно, чтобы уменьшить выделение слизи при дыхании.
Используя триммер для волос, побрейте голову крысы, начиная между глаз и заканчивая задней частью ушей на пять миллиметров по центру вокруг средней линии. Затем контролируйте частичное насыщение кислородом и частоту сердечных сокращений с помощью пульсоксиметра и датчика пульсометра, прикрепленного к задней ноге крысы. Трижды протрите голову крысы и прилегающую область салфетками с бетадином и 70%-ным спиртом.
Зафиксируйте крысу в стереотаксической системе. Затем вставьте ректальный зонд, смазанный вазелином, чтобы измерить температуру тела крысы и поддерживать ее через систему обратной связи нагревательного одеяла, чтобы избежать переохлаждения после введения анестетика. Нанесите офтальмологическую мазь на оба глаза, чтобы предотвратить высыхание.
Введите 2% местный анестетик подкожно над местом операции и три миллиметра лактатного раствора Рингера при комнатной температуре подкожно, чтобы предотвратить обезвоживание и обеспечить питание во время операции. С помощью острых хирургических ножниц удалите часть кожи над местом операции. Рассекают и удаляют часть кожи между ухом и глазом на височной части головы.
С помощью скальпеля удалите подлежащую ткань кожи, чтобы обнажить череп. Затем очистите череп с помощью стерилизованной ватной марли. Разрежьте височную мышцу и обнажьте область черепа на контралатеральном полушарии для имплантата головы.
Поместите головной имплантат на череп, чтобы определить расположение крепежных винтов для имплантата. Теперь отметьте череп индийскими чернилами для сверления винтов сверлом. Просверлите отверстия для винтов с помощью зубного сверла три и прикрутите имплантат головки на место.
Высушите череп стерильной марлей и нанесите тонкий слой тканевого клея вокруг и под головным имплантатом, чтобы приклеить его к черепу. Используйте стоматологический цемент для дальнейшей поддержки головного имплантата на месте и дайте цементу высохнуть в течение двух-трех минут. Кроме того, используйте зубное сверло три, чтобы уменьшить толщину области 7,5 мм на 7,5 мм на левой стороне черепа сразу после брегмы и сбоку от средней линии до 50 микрометров.
Нанесите местную мазь с антибиотиком на место операции, а затем покройте ее тонким слоем силиконовой резины, чтобы защитить тонкий череп. Затем накройте место операции с помощью головной крышки и зафиксируйте ее на месте двумя небольшими кусочками проволоки, проходящими как через головной имплантат, так и через головную крышку. Нанесите силиконовую резину, чтобы покрыть головную шапочку и череп, чтобы стабилизировать голову на голове крысы.
Вводите бупренорфин и антибиотики внутрибрюшинно, чтобы справиться с болью и воспалением и предотвратить инфекцию соответственно. Показаны сигналы оптической визуализации от суммированного ответа бодрствующей крысы и однократного испытания крысы, подвергшейся анестезии. Функциональная реакция крысы с неподвижной головой в сознании в 140 раз сильнее, чем у крысы, находящейся под наркозом.
Будьте осторожны, чтобы не добавить слишком много цемента на головную пластину. Это может помешать правильной фиксации колпачка. Этот метод может быть широко применен для нейровизуализации тонкого черепа с фиксированной головой в сознании.
При краниотомии он может быть распространен на другие протоколы нейровизуализации, включая функциональную ультразвуковую визуализацию, кальциевую визуализацию и флуоресцентную визуализацию. Визуализация в сознании позволит выполнить новый объем работы без смешанных переменных, вводимых с помощью анестетиков.
