עבודה זו נתמכה על ידי מימון מכבל אינדיאנה השדרה ומענקי מחקר פגיעה מוחי (SCBI 200-12), ראלף וו וגרייס מ &#39;וולטר פרס מחקר, אוניברסיטת אינדיאנה גרנט המחקר הביולוגי, RR025761 מענקי NIH ו1R21NS072631-01A.

טיפול בבעלי חיים C57 BL / 6 עכברי זכרים היו שוכן קבוצה והמשיכו בשעתי אור 12/12 / מחזור כהה עם חופשי גישה למזון ומים כהרצון. בעלי החיים המשמשים בפרוטוקול זה היו 10-12 שבועות. כל הנהלים בוצעו תחת פרוטוקולים שאושרו על ידי ועדת הטיפול בבעלי חיים ושימוש באוניברסיטת אינדיאנה. 1. הכנת כירורגי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים את העכבר באמצעות תערובת קטמין / xylazine (87.7 מ&quot;ג / מיליליטר קטמין ו12.3 מ&quot;ג / מיליליטר Xylazine) ולנהל (1 מיליליטר / קילוגרם) באמצעות הזרקת ה-IP. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגלח את הראש של העכבר בין האוזניים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל ג&#39;לי מבוסס נפט לעיניים של העכבר כדי למנוע התייבשות במהלך ניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את האזור המגולח עם יוד 10%. לאחר מכן להשתמש באתנול 70% לנקות את יוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן ראש העכבר במסגרת stereotactic באמצעות סורגי האוזן וצלחת ביס. להבטיח את המוח הוא יציב. </li></ol> 2. Craniectomy </p&gt; <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעשות חתך אורכי באמצע הראש עם מספריים. השתמש במלקחיים כדי להחזיק את עור בצד השמאל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש המוליך כותנה שקצה כדי להסיר את הדם ורקמות על העצם כדי לחשוף את הגולגולת. לאפשר גולגולת חשופה לייבוש במשך דקות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במלקחיים כדי להפעיל לחץ ולהבטיח כי הגולגולת נשארת נייחת. זהה את ציוני דרך אנטומיים למבדה (היבט הזנב) וגבחת (היבט קדמי). לצייר עיגול במרכז למבדה וגבחת בקוטר 4 מ&quot;מ ו0.5 מ&quot;מ הרחק קו האמצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בתרגיל לחתוך לאורך המעגל המסומן. בעדינות לפוצץ אבק עצם משם. אין לקדוח לחלוטין דרך העצם על מנת למנוע פגיעה במאטר הדורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במלקחיים כדי להסיר את העצם ולחשוף את מאטר הדורה. </li></ol> 3. Impaction מערכת ההשפעה כוללת תיבת בקרה כדי להגדיר פרמטרים השפעה, מפעיל לבצע הכליאה, ומסגרת stereotactic כדי לאבטח את המעשהuator וראש עכבר להשפעה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טרום להגדיר את המהירות של מפעיל עד 3 מ &#39;/ שנייה לפני הניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טרום להגדיר עומק עיוות שונה כדי לגרום לחומרות פגיעה שונות. מעמקי עיוות של 0.0-.2 מ&quot;מ, 0.5-1.0 מ&quot;מ, ו1.2-2.0 מ&quot;מ יביאו TBIs קל, בינוני, וחמור, בהתאמה. פרוטוקול זה הסביר איך להגיע לפגיעה מוחית חמורה בינוני עם עומק עיוות של 1 מ&quot;מ באמצעות מהירות של 3 מ &#39;/ שנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את מפעיל לבעל במסגרת stereotactic ולהשתמש micromanipulators שיזיז אותו כדי לאבטח את הקצה העגול, שטוח של מפעיל (3 מ&quot;מ קוטר) במרכזו של אזור הגולגולת הפתוח. ואז להתאים את הקצה במקביל זווית אל פני השטח של אתר השפעה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקים את נקודת האפס על ידי הזזת את מפעיל במודל המשתרע עד הקצה נוגע במשטח של אתר ההשפעה. ואז להגדיר את ערוץ Z בלוח בקרת stereotactic לאפס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחזור בו קצה impactorתוך כדי התנועה בו זמנית מפעיל למטה 1 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על כפתור ההשפעה להכות אתר פציעה ולהשיג עומק עיוות של 1 מ&quot;מ. </li></ol> 4. הפגיעה סגירת אתר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש אפליקטורים כותנה שקצהו כדי להסיר כל השפעת דם הבא, אבל אל תיגעו באזור הפציעה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את העכבר על משטח חם כדי לשמור על טמפרטורת גוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שדימום הפסק, תפר את הפצע סגור. שים את בעלי החיים בחזרה לכלוב הנקי ולאפשר לו להתאושש מניתוח הלילה על הכרית החמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהל עצירות 0.05-.10 מ&quot;ג / קילוגרם SQ כל שעות 8-12 במשך 2 ימים לאחר ניתוח. </li></ol>

<ol><li>Menon, D. K., Schwab, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Position+statement%3A+definition+of+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Phys+Med+Rehabil%22%5BJournal%5D)">Position statement: definition of traumatic brain injury.</a> Arch Phys Med Rehabil. 91 (11), 1637-1640 (2010).</li>
<li>Lighthall, J. W., Dixon, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+models+of+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Experimental models of brain injury.</a> J Neurotrauma. 6 (2), 83-97 (1989).</li>
<li>Dixon, C. E., Clfton, G. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+controlled+cortical+impact+model+of+traumatic+brain+injury+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A controlled cortical impact model of traumatic brain injury in the rat.</a> J Neurosci Methods. 39 (3), 253-262 (1991).</li>
<li>Scheff, S. W., Baldwin, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morris+water+maze+deficits+in+rats+following+traumatic+brain+injury%3A+lateral+controlled+cortical+impact%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Morris water maze deficits in rats following traumatic brain injury: lateral controlled cortical impact.</a> J Neurotrauma. 14 (9), 615-627 (1997).</li>
<li>Smith, D. H., Soares, H. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+of+parasagittal+controlled+cortical+impact+in+the+mouse%3A+cognitive+and+histopathologic+effects%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">A model of parasagittal controlled cortical impact in the mouse: cognitive and histopathologic effects.</a> J Neurotrauma. 12 (2), 169-178 (1995).</li>
<li>Hannay, H. J., Feldman, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+a+controlled+cortical+impact+model+of+head+injury+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Validation of a controlled cortical impact model of head injury in mice.</a> J Neurotrauma. 16 (11), 1103-1114 (1999).</li>
<li>Natale, J. E., Ahmed, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+expression+profile+changes+are+commonly+modulated+across+models+and+species+after+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Gene expression profile changes are commonly modulated across models and species after traumatic brain injury.</a> J Neurotrauma. 20 (10), 907-927 (2003).</li>
<li>Anderson, R. W., Brown, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+mechanics+and+axonal+injury+in+a+sheep+model%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Impact mechanics and axonal injury in a sheep model.</a> J Neurotrauma. 20 (10), 961-974 (2003).</li>
<li>Lighthall, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+cortical+impact%3A+a+new+experimental+brain+injury+model%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Controlled cortical impact: a new experimental brain injury model.</a> J Neurotrauma. 5 (1), 1-15 (1988).</li>
<li>Chen, S., Pickard, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time+course+of+cellular+pathology+after+controlled+cortical+impact+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Time course of cellular pathology after controlled cortical impact injury.</a> Exp Neurol. 182 (1), 87-102 (2003).</li>
<li>Long, J. B., Bentley, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blast+overpressure+in+rats%3A+recreating+a+battlefield+injury+in+the+laboratory%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Blast overpressure in rats: recreating a battlefield injury in the laboratory.</a> J Neurotrauma. 26 (6), 827-840 (2009).</li>
<li>Clark, R. S., Schiding, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neutrophil+accumulation+after+traumatic+brain+injury+in+rats%3A+comparison+of+weight+drop+and+controlled+cortical+impact+models%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Neutrophil accumulation after traumatic brain injury in rats: comparison of weight drop and controlled cortical impact models.</a> J Neurotrauma. 11 (5), 499-506 (1994).</li>
<li>Werner, C., Engelhard, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathophysiology+of+traumatic+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Anaesth%22%5BJournal%5D)">Pathophysiology of traumatic brain injury.</a> Br J Anaesth. 99 (1), 4-9 (2007).</li>
<li>Colicos, M. A., Dixon, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delayed%2C+selective+neuronal+death+following+experimental+cortical+impact+injury+in+rats%3A+possible+role+in+memory+deficits%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Delayed, selective neuronal death following experimental cortical impact injury in rats: possible role in memory deficits.</a> Brain Res. 739 (1-2), 111-119 (1996).</li>
<li>Raghavendra Rao, V. L., Dogan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traumatic+brain+injury+leads+to+increased+expression+of+peripheral-type+benzodiazepine+receptors%2C+neuronal+death%2C+and+activation+of+astrocytes+and+microglia+in+rat+thalamus%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Traumatic brain injury leads to increased expression of peripheral-type benzodiazepine receptors, neuronal death, and activation of astrocytes and microglia in rat thalamus.</a> Exp Neurol. 161 (1), 102-114 (2000).</li>
<li>Gao, X., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moderate+traumatic+brain+injury+promotes+neural+precursor+proliferation+without+increasing+neurogenesis+in+the+adult+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Neurol%22%5BJournal%5D)">Moderate traumatic brain injury promotes neural precursor proliferation without increasing neurogenesis in the adult hippocampus.</a> Exp Neurol. 239, 38-48 (2013).</li>
</ol>

The authors have nothing to disclose.

השלבים הקריטיים ביותר ליצירת ההצלחה TBIs העקבי באמצעות מערכת השפעת המגנט אלקטרונית כדי לגרום CCI הם: 1) יציבות קיבוע ראש העכבר במסגרת stereotactic; 2) שהניבו באותו הגודל של חלון עצם בין עכברים והסרת העצם מבלי לפגוע הדורה מתחתיו במהלך craniectomy; 3) בצורה נכונה מיקום קצה ההשפעה במרכז השטח הפתוח והקמת נקודת האפס לפני להשפיע. ראש עכבר חייב להיות קבוע במסגרת stereotactic חזקה מאוד לפני הפגיעה. Loose קיבעון יפיק וריאציות גדולות ברמת פגיעה. על מנת להבטיח קיבוע יציב, להשתמש במלקחיים כדי להפעיל לחץ על הגולגולת ברגע שראש העכבר קבוע במסגרת stereotactic ולוודא כי הגולגולת נשארת נייחת. לנקוט אמצעי זהירות כדי למנוע זיהום של הגולגולת חשופה. לאחר חשיפת הגולגולת, לעבור לחלק הקשה ביותר של ניתוח השפעת קליפת המוח המבוקר: קידוח חוזרלחתוך לתוך הגולגולת מבלי לפגוע מאטר הדורה מתחתיו. הגודל האופטימלי של קצה המקדח הוא 0.5 מ&quot;מ. המהירות המתאימה היא 10,000-20,000 סל&quot;ד; עם זאת, שימוש במהירות גבוהה יותר יכול להקל על קידוח חלון עצם טוב יותר. קידוח יפיק חום שיכול לפגוע במוח, בעיקר בעכברים צעירים עצם ודורה שמצורפים. כדי למנוע נזק למוח, חלים מלוח על פני השטח הגולגולת בזמן קידוח. מריחת תמיסת מלח תעשה את זה הכרחי להשתמש במיקרוסקופ לנתח כדי לראות את המעגל שנקדח. כאשר עכברים בוגרים, מרחב מתפתח בין העצם והדורה, ובכך ההשפעה של חום שנוצר על ידי קידוח הייתה לייצר השפעה מינימאלית. בעוד קידוח, הזז את המקדח לאט וכל הזמן לאורך מסלול מעגלי. אחרת, קצת עשוי לעבור את הקו או לעבור ישירות דרך העצם ולגרום נזק לרקמת המוח. לגעת בעדינות בחלון עצם שימוש במלקחיים כדי לבדוק את הקידוח. אם ea עצם הגולגולתsily נע מעלה ומטה, להזיז את קצה הקנס של המלקחיים לתוך החלל שבין העצם והדורה. ואז להרים את להסיר את כל העצם, ובכך ליצור את החלון. אל תרים עצם מצד אחד למשנו, משום שדבר עלול לפגוע ברקמת המוח. מה שהופך את חלונות עצם בגודל זהה הוא קריטי ליצירת פגיעות במוח עולה בקנה אחד. עקב לחץ תוך גולגולתי, המוח לבלוט החוצה של השטח הפתוח ברגע שהעצם מוסר, ובכך גורם לעיוות במוח קטנה. אם גודל חלון העצם משתנה, ברמה של עיוות המוח תהיה שונה, להיות דומה לעקומת משטח המוח באתר ההשפעה. העצם לא היה מיקומו על אתר ההשפעה לאחר ניתוח שכן הוא היה קטן יותר מחלון העצם. אם תעשה זאת, יגרום לעצם לדבוק ישירות לרקמת המוח. מריחת דבק כדי לאטום את חלון העצם עלולה לגרום ללחץ תוך גולגולתי מוגבר. בחינת השפעת אתר 3 שבועות לאחר ניתוח CCI קרום חדש נמצא מכסה את רקמת מוח wה-i אין צמיחת רקמת מוח מחוץ לאתר ההשפעה. לא חל שינויים היסטולוגית ידועים להתרחש עקב חוסר כיסוי עצם. מערכת השפעת המגנט האלקטרונית היא יציבה מאוד ודווקא יכולה לשלוט על המהירות ועומק עיוות. עם זאת, בשל העיצוב, הסליל מחובר לקצה ההשפעה יכול לעבור תוך בולט ולגרום לשינוי של אתר של השפעה. זה הוא הגורם העיקרי לפציעות עולות בקנה אחד, האוסר על שום סיבוכים אחרים. למרות האפשרות להסטת אתר ההשפעה, שיטת ההשפעה של קליפת המוח בשליטה נשארת מדויקת יותר וקל יותר לשלוט בהשוואה לכלי קשה הנוזל ושיטות ירידה במשקל, ובכך CCI שיטה מועדפת לחוקרת את ההשפעות קצר הטווח וארוך טווח של TBIs , כמו גם טיפולים אפשריים. אמנם חשוב למחקר TBI, הסרת חלק מהגולגולת לפני ההשפעה מגבילה את הרלוונטיות הקלינית של מודל CCI. הפרוטוקול לעיל describes ההליך לייצר TBI מתון בעכבר. אתר ההשפעה עשוי לנוע 1-6 מ&quot;מ קוטר בהתאם לבעלי החיים וחומרת הפגיעה הרצויות. אף על פי הפרוטוקול האמור טיפ ההשפעה היה 3 מ&quot;מ קוטר, מ&quot;מ 4 בקוטר craniectomy בוצע על מנת למנוע עצם בולט בטעות. בנוסף לשינוי גודל אתר ההשפעה, את המהירות של impactor והעומק של עיוות יכולה להיות מותאמת כדי להגיע לחומרה הדרושה.

פגיעה מוחית טראומטית (TBI) מוגדרת כשינוי בתפקוד המוח, או ראיות אחרות של פתולוגיה במוח, שנגרמו על ידי כוח חיצוני 1. TBIs להישאר בעיה בריאותית חמורה ברחבי העולם, במיוחד בארצות הברית. על פי המרכז לבקרת מחלות ומניעתן, לפחות 1.7 מיליון TBIs מתרחש מדי שנה בארצות הברית וכתוצאה מכך 30.5% מכל מקרי המוות הקשורים לפציעה. ב2000, העלויות רפואיות הישירות ועלויות עקיפות של TBIs הסתכמו משוער 76500000000 $ בארצות הברית לבדה. למרות התקדמות טכנולוגית וטיפולית בעשרות שנים שקדמו שיפרה את האיכות ואורך חיים של אלה הסובלים מTBIs, אין תרופות יעילות או טיפולים מונעים קיימות כיום. בשל המורכבות וההשפעות רחבות היקף של TBIs, כולל נגעי רקמות, מוות של תאים, וניוון האקסון, אין שתי פציעות הן זהות; וכך, אין מודל TBI הנוכחי לבעלי חיים במדויק מתרבהכל ההיבטים של TBI ראו כמו אצל בני אדם. עם זאת, מודלים של בעלי החיים שמספקים את היכולת לייצר פציעות כמעט זהות דרושה כדי לחקור את ההשפעות שונות של TBI בתקווה להבין עוד יותר את הביטויים הקליניים של TBIs. המודל המבוקר השפעת קליפת המוח (CCI) משתמש במערכת השפעה, כדי לספק השפעה פיזית לדורה חשופה של בעלי חיים. זה גורם TBIs החל מתון עד חמור דומה לאלה שחוו על ידי בני אדם. פגיעה זו התאפיינה ראשונה בחמוס 2 ומאוחר יותר הותאמה לשימוש בעכבר 3,4, העכבר 5-7, וכבשים 8. מאז האפיון הראשון, האתר של פציעה כבר הניח את שני מעל 2,9 קו האמצע ורוחב הקליפה 10. CCI מספק שיטה קלה ומדויקת של חקירת תופעות וטיפולים פוטנציאליים לTBIs. בנוסף למודל CCI, כלי הקשה נוזלים וירידה במשקל דגמים הם שיתוףmmonly משמש לייצור TBIs. עם זאת, מודלים אלו מגבלות הווה, כוללים פחות שליטה על פרמטרים פציעה, הפקת שינויי histopathalogical לא ראו בTBIs האנושי, ושכיחות גבוהה יותר של מוות בתאונה בעכברים 3,5,10. מודל גל ההדף משמש גם כדי לייצר TBIs. למרות שמודל גל ההדף לא לשחזר את שינויי histopathalogical ראו בעקבות השפעה מכאנית, מודל זה אינו מדויק לייצר TBIs חווה במיוחד על ידי אנשי צבא 11. מודל השפעת קליפת המוח המבוקר הוא קל לשלוט בשל השליטה המדויקת על פרמטרים עיוות כגון זמן, מהירות, ואת עומק של השפעה 5. דיוק כזה עושה משכפלים את הפציעות כמעט זהות על פני קבוצה שלמה של בעלי חיים אפשריים יותר. והכי חשוב, CCI מתרבה TBIs עם תכונות ראו בTBIs אדם 12. עם זאת, אין מודל חיה יחיד שהוא לגמרי מוצלח בלשחזר את הספקטרום של צ&#39;אן פתולוגי המלאGES נצפה לאחר TBI. מחקר נוסף הוא הכרחי כדי לחשוף באופן מלא את השינויים אקוטיים וכרוניים המתרחשים לאחר TBI. שני סוגים של פציעות להתרחש בעקבות TBI: פציעות ראשוניות ומשנית. הפגיעה העיקרית מתרחשת ברגע של השפעה ואינה רגיש לטיפולים רפואיים; עם זאת, הפציעות משניות שנמשכות לאחר הפגיעה הראשונית כפופות לטיפולים 13. מודל השפעת קליפת המוח המבוקר מייצר את הפגיעה העיקרית, ובכך מאפשר לחוקרים כדי לחקור את ההשפעות של TBI וטיפולי פוטנציאל להשפעות פוטנציאליים ארוך טווח של פציעות משני. תחומי מחקר פוטנציאלי באמצעות מודל CCI כוללים מוות עצבי, בצקת מוחית, נוירוגנזה, אפקטים וכלי דם, שינויי histopathalogical, וגירעונות זיכרון ועוד 3,13-16.

<table><tbody><tr><td>Povidone-iodine 7.5%</td><td>Purdue product L.P.</td><td></td><td>Surgical scrub</td></tr><tr><td>Cotton tipped applicators</td><td>Henry Schein</td><td>100-6015</td><td>Remove blood and debris</td></tr><tr><td>Scissor</td><td>Fine Science Tools</td><td>14084-08</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Forcept</td><td>Fine Science Tools</td><td>11293-00</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Hemostat</td><td>Fine Science Tools</td><td>13021-12</td><td>Surgery</td></tr><tr><td>Rechargeable Cordless Micro Drill</td><td>Stoelting</td><td>58610</td><td>Combine with Burrs for generating the bone window</td></tr><tr><td>Burrs for Micro Drill</td><td>Fine Science Tools</td><td>19007-05</td><td></td></tr><tr><td>Suture monofilament</td><td>Ethicon</td><td>G697</td><td>Suture</td></tr><tr><td>tert-Amyl alcohol</td><td>Sigma</td><td>152463-250ML</td><td>Making 2.5% Avertin</td></tr><tr><td>2,2,2-Tribromoethanol</td><td>Sigma</td><td>T48402-25G</td><td>Making 2.5% Avertin</td></tr></tbody></table>

controlled cortical impact model for traumatic brain injury

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.

<html> מודל השפעת קליפת המוח המבוקר מייצר TBIs הנע בחומרה בין מתון עד חמור. לאחר השפעת כמות נפיחות גולגולת, דימום והעיוות גולגולתי באתר ההשפעה תגלה את חומרת פגיעה כתוצאה מפרמטרי המהירות ועומק עיוות. TBIs קל לגרום לנפיחות גולגולת באתר ההשפעה והדימום קל בשל הפרת הדורה המוגבלת. TBI מתון מפגין נפיחות גולגולת ודימום מוגבר עקב הפרת דורה על impaction (איור 1). ההבדל בין TBI בינוני וקשה עלול להיות קשה להבחין עד דמיינו על רקמות קבועות באמצעות מיקרוסקופ (איור 2); עם זאת, TBI חמור עלול מדי פעם להציג עיוות מוגברת והודעה על פגיעה, נפיחות בגולגולת. מודל CCI ניתן להשתמש כדי לקבוע את ההשפעות של היבטים רבים של TBIs, כוללים עיוות רקמה (איור 2), מוות עצבי ושינויי histopathalogical. <html> = &quot;Jove_content&quot; עבור: לשמור-together.within-page = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 1" fo:content-width="6.5in" src="/files/ftp_upload/51781/51781fig1highres.jpg" width="600" /> איור 1. מבוקר מודל השפעת קליפת המוח לפגיעה מוחית טראומטית מתונה. ההליך להשפעת קליפת המוח בשליטה בא לידי ביטוי בנתון זה.) ראש העכבר היה קבוע ביציבות במסגרת stereotactic עם חתיכות אוזן בר ופה. ב &#39;) הגולגולת עזבה הייתה נחשף ו4 מעגל מ&quot;מ נמשך במרכז גבחת ומבדה. C) העצם הוסר על ידי הקידוח כדי ליצור חלון להשפעה. ד) מפעיל צורף במסגרת stereotactic ונקודת האפס בציר ה-Z היה להגדיר. E) רקמת המוח הייתה מעוות וגרמה לדימום עם השפעה. F) הדימום הפסיק כמה דקות אחרי הפגיעה והדם הוסר על ידי המוליך כותנה./ &quot;= היעד&quot; _blank ftp_upload/51781/51781fig1highres.jpg &quot;&gt; לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר. <img alt="איור 2" fo:content-width="6.5in" src="/files/ftp_upload/51781/51781fig2highres.jpg" width="600" /> איור 2. היסטולוגיה לפגיעות מוח טראומטיות מתונות. א) במוח עכבר 10-12 שבוע ישן נאיבי הוסר. ב &#39;) במוח עכבר 10-12 שבוע ישן שימש כביקורת דמה. C) המוח של עכבר 10-12 בן שבוע הוסר 24 שעות לאחר מתון TBI באמצעות מודל CCI. ד &#39;) במוח של עכבר 10-12 בן שבוע הוסר 6 שבועות לאחר TBI מתון באמצעות מודל CCI. הזחה ברקמת המוח ניכרת באתר של השפעה. E) מכתים Nissl בוצע על שליטת דמה מוח עכבר 10-12 שבוע הישן כדי להראות היסטולוגיה הנורמלית. מכתים F) Nissl בוצע על 10-12 בן שבוע מוח העכבר שהיה ליקיבל TBI מתון באמצעות מודל CCI. חלל הוא גלוי הרחבת עמוקה לתוך קליפת המוח. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51781/51781fig2highres.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury at JoVE.com

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

השפעת דגם קליפת המוח מבוקר לפגיעה מוחית טראומטית

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

controlled-cortical-impact-model-for-traumatic-brain-injury

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

28.5K Views.  Indiana University School of Medicine. Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

Video: Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Controlled Cortical Impact Model of Mouse Brain Injury with Therapeutic Transplantation of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neural Cells

Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of morbidity and mortality worldwide. Disease pathology due to TBI progresses from the primary mechanical insult to secondary injury processes, including apoptosis and inflammation. Animal modeling has been valuable in the search to unravel injury mechanisms and evaluate potential neuroprotective therapies. This protocol describes the controlled cortical impact (CCI) model of focal, open-head TBI. Specifically, parameters for producing a mild unilateral cortical injury are described. Behavioral consequences of CCI are analyzed using the adhesive tape removal test of bilateral sensorimotor integration. Regarding experimental therapy for TBI pathology, this protocol also illustrates a process for transplanting cultured cells into the brain. Neural cell cultures derived from human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) were chosen for their potential to show superior functional restoration in human TBI patients. Chronic survival of hiPSCs in the host mouse brain tissue is detected using a modified DAB immunohistochemical process.

This protocol demonstrates methodologies for a mouse model of open-skull traumatic brain injury and transplantation of cultured human induced pluripotent stem cell-derived cells into the injury site. Behavioral and histologic tests of outcomes from these procedures are also described in brief.

מבוקרת מודל השפעה בקליפת המוח של פגיעה במוחו של העכבר עם השתלת הטיפולית של האדם המושרה Pluripotent תא גזע תאים הנגזרים

Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of morbidity and mortality worldwide. Disease pathology due to TBI progresses from the primary mechanical ...

Developmental Biology

A Repetitive Concussive Head Injury Model in Mice

Despite the concussion/ mild traumatic brain injury (mTBI) being the most frequent occurrence of traumatic brain injury, there is still a lack of knowledge on the injury and its effects. To develop a better understanding of concussions, animals are often used because they provide a controlled, rigorous, and efficient model. Studies have adapted traditional animal models to perform mTBI to stimulate mild injury severity by changing the injury parameters. These models have been used because they can produce morphologically similar brain injuries to the clinical condition and provide a spectrum of injury severities. However, they are limited in their ability to present the identical features of injuries in patients. Using a traditional impact system, a repetitive concussive injury (rCHI) model can induce mild to moderate human-like concussion. The injury degree can be determined by measuring the period of loss of consciousness (LOC) with a sign of a transient termination of breathing. The rCHI model is beneficial to use for its accuracy and simplicity in determining mTBI effects and potential treatments.

Concussion presents the most common type of traumatic brain injury. Therefore, a repetitive concussive animal model, which replicates the important features of an injury in patients, may provide a means to study concussion in a rigorous, controlled, and efficient manner.

מודל פגיע ראש החוזרים מזעזע של עכברים

Despite the concussion/ mild traumatic brain injury (mTBI) being the most frequent occurrence of traumatic brain injury, there is still a lack of ...

A Mouse Model of Single and Repetitive Mild Traumatic Brain Injury

Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) can result in the acute loss of brain function, including a period of confusion, a loss of consciousness (LOC), focal neurological deficits and even amnesia. Athletes participating in contact sports are at high risk of exposure to large number of mTBIs. In terms of the level of injury in a sporting athlete, a mTBI is defined as a mild injury that does not cause gross pathological changes, but does cause short-term neurological deficits that are spontaneously resolved. Despite previous attempts to model mTBI in mice and rats, many have reported gross adverse effects including skull fractures, intracerebral bleeding, axonal injury and neuronal cell death. Herein, we describe our highly reproducible animal model of mTBI that reproduces clinically relevant symptoms. This model uses a custom made pneumatic impactor device to deliver a closed-head trauma. This impact is made under precise velocity and deformation parameters, creating a reliable and reproducible model to examine the mechanisms that contribute to effects of single or repetitive concussive mTBI.

Athletes absorb several hundred mild traumatic brain injuries (mTBI)/concussions every year; however, the consequence of these on the brain is poorly understood. Therefore, an animal model of single and repetitive mTBI that consistently replicates clinically relevant symptoms provides the means to advance the study of mTBI and concussion.

דגם עכבר של פגיעה בודדת וחזרה קלה של פגיעה מוחית טראומטית

Mild Traumatic Brain Injury (mTBI) can result in the acute loss of brain function, including a period of confusion, a loss of consciousness (LOC), focal ...

Murine Model of Controlled Cortical Impact for the Induction of Traumatic Brain Injury

The Centers for Disease Control and Injury Prevention estimate that almost 2 million people sustain a traumatic brain injury (TBI) every year in the United States. In fact, TBI is a contributing factor to over a third of all injury-related mortality. Nonetheless, the cellular and molecular mechanisms underlying the pathophysiology of TBI are poorly understood. Thus, preclinical models of TBI capable of replicating the injury mechanisms pertinent to TBI in human patients are a critical research need. The controlled cortical impact (CCI) model of TBI utilizes a mechanical device to directly impact the exposed cortex. While no model can full recapitulate the disparate injury patterns and heterogeneous nature of TBI in human patients, CCI is capable of inducing a wide range of clinically applicable TBI. Furthermore, CCI is easily standardized allowing investigators to compare results across experiments as well as across investigative groups. The following protocol is a detailed description of applying a severe CCI with a commercially available impacting device in a murine model of TBI.

Here we describe a protocol for the induction of murine traumatic brain injury via an open-head controlled cortical impact.

מודל מורנה של השפעה בקליפת המוח הנשלטת על אינדוקציה של פגיעה מוחית טראומטית

The Centers for Disease Control and Injury Prevention estimate that almost 2 million people sustain a traumatic brain injury (TBI) every year in the ...

Neuroscience

Low-intensity Blast Wave Model for Preclinical Assessment of Closed-head Mild Traumatic Brain Injury in Rodents

Traumatic brain injury (TBI) is a large-scale public health problem. Mild TBI is the most prevalent form of neurotrauma and accounts for a large number of medical visits in the United States. There are currently no FDA-approved treatments available for TBI. The increased incidence of military-related, blast-induced TBI further accentuates the urgent need for effective TBI treatments. Therefore, new preclinical TBI animal models that recapitulate aspects of human blast-related TBI will greatly advance the research efforts into the neurobiological and pathophysiological processes underlying mild to moderate TBI as well as the development of novel therapeutic strategies for TBI.
Here we present a reliable, reproducible model for the investigation of the molecular, cellular, and behavioral effects of mild to moderate blast-induced TBI. We describe a step-by-step protocol for closed-head, blast-induced mild TBI in rodents using a bench-top setup consisting of a gas-driven shock tube equipped with piezoelectric pressure sensors to ensure consistent test conditions. The benefits of the setup that we have established are its relative low-cost, ease of installation, ease of use and high-throughput capacity. Further advantages of this non-invasive TBI model include the scalability of the blast peak overpressure and the generation of controlled reproducible outcomes. The reproducibility and relevance of this TBI model has been evaluated in a number of downstream applications, including neurobiological, neuropathological, neurophysiological and behavioral analyses, supporting the use of this model for the characterization of processes underlying the etiology of mild to moderate TBI.

We present here a protocol of a blast wave model for rodents to investigate neurobiological and pathophysiological effects of mild to moderate traumatic brain injury. We established a gas-driven, bench-top setup equipped with pressure sensors allowing for reliable and reproducible generation of blast-induced mild to moderate traumatic brain injury.

מודל גל פיצוץ בעצימות נמוכה להערכה פרה-קלינית של פגיעה מוחית טראומטית קלה בראש סגור במכרסמים

Traumatic brain injury (TBI) is a large-scale public health problem. Mild TBI is the most prevalent form of neurotrauma and accounts for a large number of ...

A Preclinical Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Hemorrhage Contusion and Neuroinflammation

Cerebral contusion is a severe medical problem affecting millions of people worldwide each year. There is an urgent need to understand the pathophysiological mechanism and to develop effective therapeutic strategy for this devastating neurological disorder. Intraparenchymal hemorrhage and post-traumatic inflammatory response induced by initial physical impact can aggravate microglia/macrophage activation and neuroinflammation which subsequently worsen brain pathology. We provide here a controlled cortical impact (CCI) protocol that can reproduce experimental cortical contusion in mice by using a pneumatic impactor system to deliver mechanical force with controllable magnitude and velocity onto the dural surface. This preclinical model allows researchers to induce moderately severe focal cerebral contusion in mice and to investigate a wide range of post-traumatic pathological progressions including hemorrhage contusion, microglia/macrophage activation, iron toxicity, axonal injury, as well as short-term and long-term neurobehavioral deficits. The present protocol can be useful for exploring the long-term effects of and potential interventions for cerebral contusion.

<meta charset="utf8"></head><body>מודל השפעה קליפת המוח מבוקרת פרה-קלינית עבור דימום טראומטי, חבלה ודלקת עצבית

Intraparenchymal hemorrhage and neuroinflammation accompanied by cerebral contusion can trigger severe secondary brain injury. This protocol details a mouse controlled cortical impact (CCI) model allowing researchers to study hemorrhage contusion and post-traumatic immune responses and explore potential therapeutics.

מודל השפעה קליפת המוח מבוקרת פרה-קלינית עבור דימום טראומטי, חבלה ודלקת עצבית

Cerebral contusion is a severe medical problem affecting millions of people worldwide each year. There is an urgent need to understand the ...

Electromagnetic Controlled Closed-Head Model of Mild Traumatic Brain Injury in Mice

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and understanding the mechanisms of how a TBI alters brain function. The availability of multiple animal models of TBI is necessary to model the different aspects and severities of TBI seen in people. This manuscript describes the use of a midline closed head injury (CHI) to develop a mouse model of mild TBI. The model is considered mild because it does not produce structural brain lesions based on neuroimaging or gross neuronal loss. However, a single impact creates enough pathology that cognitive impairment is measurable at least 1 month after injury. A step-by-step protocol to induce a CHI in mice using a stereotaxically guided electromagnetic impactor is defined in the paper. The benefits of the mild midline CHI model include the reproducibility of the injury-induced changes with low mortality. The model has been temporally characterized up to 1 year after the injury for neuroimaging, neurochemical, neuropathological, and behavioral changes. The model is complementary to open skull models of controlled cortical impact using the same impactor device. Thus, labs can model both mild diffuse TBI and focal moderate-to-severe TBI with the same impactor.

The protocol describes mild traumatic brain injury in a mouse model. In particular, a step-by-step protocol to induce a mild midline closed head injury and the characterization of the animal model is fully explained.

מודל ראש סגור מבוקר אלקטרומגנטי של פגיעה מוחית טראומטית קלה בעכברים

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and ...

Assessing Changes in Synaptic Plasticity Using an Awake Closed-Head Injury Model of Mild Traumatic Brain Injury

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of closed-head mTBI in the preclinical setting to increase translatability to the clinical population. The awake closed-headed injury (ACHI) model uses a modified controlled cortical impactor to deliver closed-headed injury, inducing clinically relevant behavioral deficits without the need for a craniotomy or the use of an anesthetic.
This technique does not normally induce fatalities, skull fractures, or brain bleeds, and is more consistent with being a mild injury. Indeed, the mild nature of the ACHI procedure makes it ideal for studies investigating repetitive mTBI (r-mTBI). Growing evidence indicates that r-mTBI can result in a cumulative injury that produces behavioral symptoms, neuropathological changes, and neurodegeneration. r-mTBI is common in youths playing sports, and these injuries occur during a period of robust synaptic reorganization and myelination, making the younger population particularly vulnerable to the long-term influences of r-mTBI.
Further, r-mTBI occurs in cases of intimate partner violence, a condition for which there are few objective screening measures. In these experiments, synaptic function was assessed in the hippocampus in juvenile rats that had experienced r-mTBI using the ACHI model. Following the injuries, a tissue slicer was utilized to make hippocampal slices to evaluate bidirectional synaptic plasticity in the hippocampus at either 1 or 7 days following the r-mTBI. Overall, the ACHI model provides researchers with an ecologically valid model to study changes in synaptic plasticity following mTBI and r-mTBI.

Here, it is demonstrated how an awake closed-head injury model can be used for examining the effects of repeated mild traumatic brain injury (r-mTBI) on synaptic plasticity in the hippocampus. The model replicates important features of r-mTBI in patients and is used in conjunction with in vitro electrophysiology.

הערכת שינויים בפלסטיות סינפטית באמצעות מודל פגיעת ראש סגורה ערה של פגיעה מוחית טראומטית קלה

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of ...

השראת rmTBI בעכברים בשיטת פגיעת ראש סגור

Modified Mouse Model of Repetitive Mild Traumatic Brain Injury Incorporating Thinned-Skull Window and Fluid Percussion

Mild traumatic brain injury is a clinically highly heterogeneous neurological disorder. Highly reproducible traumatic brain injury (TBI) animal models with well-defined pathologies are urgently needed for studying the mechanisms of neuropathology after mild TBI and testing therapeutics. Replicating the entire sequelae of TBI in animal models has proven to be a challenge. Therefore, the availability of multiple animal models of TBI is necessary to account for the diverse aspects and severities seen in TBI patients. CHI is one of the most common methods for fabricating rodent models of rmTBI. However, this method is susceptible to many factors, including the impact method used, the thickness and shape of the skull bone, animal apnea, and the type of head support and immobilization utilized. The aim of this protocol is to demonstrate a combination of the thinned-skull window and fluid percussion injury (FPI) methods to produce a precise mouse model of CHI-associated rmTBI. The primary objective of this protocol is to minimize factors that could impact the accuracy and consistency of CHI and FPI modeling, including skull bone thickness, shape, and head support. By utilizing a thinned-skull window method, potential inflammation due to craniotomy and FPI is minimized, resulting in an improved mouse model that replicates the clinical features observed in patients with mild TBI. Results from behavior and histological analysis using hematoxylin and eosin (HE) staining suggest that rmTBI can lead to a cumulative injury that produces changes in both behavior and gross morphology of the brain. Overall, the modified CHI-associated rmTBI presents a useful tool for researchers to explore the underlying mechanisms that contribute to focal and diffuse pathophysiological changes in rmTBI.

מחבר זרקור: אופטימיזציה של מודלים של מכרסמים לחקר מנגנונים ושיקום בפגיעות מוח טראומטיות קלות חוזרות ונשנות

This protocol presents a modified mouse model of repetitive mild traumatic brain injury (rmTBI) induced via a closed-head injury (CHI) method. The approach features a thinned-skull window and fluid percussion to reduce the inflammation commonly caused by meninges exposure, along with improved reproducibility and accuracy in modeling rmTBI in rodents.

מודל עכבר שונה של פגיעה מוחית טראומטית קלה חוזרת ונשנית המשלבת חלון גולגולת דליל וכלי הקשה נוזליים

Mild traumatic brain injury is a clinically highly heterogeneous neurological disorder. Highly reproducible traumatic brain injury (TBI) animal models ...

השפעת דגם קליפת המוח מבוקר לפגיעה מוחית טראומטית

Summary

Explore More Videos

מבוקרת מודל השפעה בקליפת המוח של פגיעה במוחו של העכבר עם השתלת הטיפולית של האדם המושרה Pluripotent תא גזע תאים הנגזרים

מודל פגיע ראש החוזרים מזעזע של עכברים

דגם עכבר של פגיעה בודדת וחזרה קלה של פגיעה מוחית טראומטית

מודל מורנה של השפעה בקליפת המוח הנשלטת על אינדוקציה של פגיעה מוחית טראומטית

מודל גל פיצוץ בעצימות נמוכה להערכה פרה-קלינית של פגיעה מוחית טראומטית קלה בראש סגור במכרסמים

מודל השפעה קליפת המוח מבוקרת פרה-קלינית עבור דימום טראומטי, חבלה ודלקת עצבית

מודל השפעה קליפת המוח מבוקרת פרה-קלינית עבור דימום טראומטי, חבלה ודלקת עצבית

מודל ראש סגור מבוקר אלקטרומגנטי של פגיעה מוחית טראומטית קלה בעכברים

הערכת שינויים בפלסטיות סינפטית באמצעות מודל פגיעת ראש סגורה ערה של פגיעה מוחית טראומטית קלה

מודל עכבר שונה של פגיעה מוחית טראומטית קלה חוזרת ונשנית המשלבת חלון גולגולת דליל וכלי הקשה נוזליים