ほとんどの基本的で翻訳的な作業は、麻酔をかけられた動物から来ています。麻酔薬は、データ分析と解釈に交絡変数を追加することができます。この研究により、ラットの覚醒画像化により、この問題を回避できます。
このデザインはとてもシンプルです。アセンブリ全体が軽量であるため、動物の通常の生活を損なうことはありません。これは、長期の慢性イメージングにも使用できることを意味します。
この手順のデモンストレーションを支援するのは、私たちの研究室のシニアポスドクであるMehwishBhatti博士です。CADソフトウェアを使用して頭部インプラントを作成し、体性感覚皮質を中心としたブレグマの後方および正中線に隣接する領域を画像化することから始めます。ヘッドインプラントが、イメージング領域から離れた頭蓋骨の0.9〜1.9ミリメートルの領域をカバーしていることを確認してください。
3本のネジだけを使用して、ラットの頭蓋骨にヘッドインプラントを固定します。画像半球の反対側の正中線の反対側にすべてのネジ穴を設計します。ワイヤーでヘッドキャップをヘッドインプラントに固定できるようにするには、ヘッドインプラントの上部に中空のバーを配置します。
次に、キャップを設計し、イメージング領域を完全に覆い、外傷から保護するようにします。ヘッドキャップに曲率を追加して、標準の濃縮ケージでの動物の日常の活動を妨げることなく、頭の形に合わせます。ヘッドインプラントの上部が収まるように、ヘッドキャップの内側をより広い長方形にカットします。
この長方形に垂直に、他の2つの長方形領域を切り取り、ヘッドキャップをヘッドインプラントに固定します。ヘッドキャップをラットの頭に固定するには、ヘッドインプラントの上部くぼんだバーにワイヤーを通します。1つのカット部分がヘッドインプラントの上部バーを通って移動できるようにヘッドフレームを設計し、クランプを使用して固定します。
反対側をイメージングにアクセスできるようにするには、もう一方のカット部分を傾けて、ラットの頭を固定するための強度を高めます。3Dプリンターを使用してヘッドインプラントとヘッドキャップを印刷します。動物の体重を測定し、投与する麻酔薬の量を計算する。
ペントバルビタールナトリウムを腹腔内に注射することによって動物を麻酔する。この手術では、イソフルラン、ケタミン、キシラジンなど、いくつかの麻酔の選択肢を使用できます。アトロピンを筋肉内に注射して、呼吸中の粘液分泌を減らします。
ヘアトリマーを使用して、ラットの頭を目の間から耳の後ろまで正中線を中心に5ミリメートル剃ります。次に、ラットの後肢に固定されたパルスオキシメータおよび心拍数モニタープローブを使用して、部分酸素飽和度および心拍数を監視する。ラットの頭とその周辺をベタジンと70%アルコールワイプで3回拭きます。
ラットを定位固定装置に固定する。次に、ワセリン潤滑直腸プローブを挿入してラットの体温を測定し、麻酔投与後の低体温を避けるために加熱ブランケットのフィードバックシステムを通してそれを維持します。眼科用軟膏を両目に塗り、乾燥を防ぎます。
手術部位に2%局所麻酔薬を皮下投与し、室温で3ミリの乳酸リンゲル液を皮下投与して、脱水を防ぎ、手術中に栄養を与えます。鋭利な手術用ハサミを使用して、手術部位の上の皮膚の一部を取り除きます。頭の側頭部分の耳と目の間の皮膚の一部を解剖して取り除きます。
メスを使用して、下にある皮膚組織を取り除き、頭蓋骨を露出させます。次に、滅菌綿ガーゼを使用して頭蓋骨を清掃します。側頭筋を切断し、頭のインプラントのために反対側の半球の頭蓋骨領域を露出させます。
ヘッドインプラントを頭蓋骨に配置して、インプラントの固定ネジの位置を確認します。次に、ドリルビット1でネジをドリルするためにインドインクを使用して頭蓋骨に印を付けます。歯科用ドリルビット3を使用してネジのバリ穴を開け、ヘッドインプラントを所定の位置にねじ込みます。
滅菌ガーゼを使用して頭蓋骨を乾燥させ、頭蓋骨インプラントの周囲と下に組織接着剤の薄層を塗布して頭蓋骨に接着します。歯科用セメントを使用してヘッドインプラントをさらに所定の位置に支え、セメントを2〜3分間乾燥させます。さらに、歯科用ドリルビット3を使用して、頭蓋骨の左側、ブレグマのすぐ後方、正中線の外側にある7.5ミリメートル×7.5ミリメートルの領域の厚さを50マイクロメートルに減らします。
手術部位に局所抗生物質軟膏を塗布し、薄い頭蓋骨を保護するためにシリコーンゴムの薄層で覆います。次に、ヘッドキャップを使用して手術部位を覆い、ヘッドインプラントとヘッドキャップの両方を通る2本の小さなワイヤーで所定の位置に固定します。シリコーンゴムを塗布してヘッドキャップと頭蓋骨を覆い、ヘッドキャップをラットの頭の上でさらに安定させます。
ブプレノルフィンと抗生物質を腹腔内に投与して、痛みと炎症を管理し、それぞれ感染を防ぎます。.覚醒ラットの和応答および麻酔されたラットの単一の試行からの光学画像化信号が示されている。覚醒頭部固定ラットの機能的応答は、麻酔をかけたラットの機能的応答の140倍である。
ヘッドプレートの上にセメントを入れすぎないように注意してください。キャップが適切に固定されるのを妨げる可能性があります。この方法は、覚醒頭部固定薄頭蓋骨ニューロイメージングに広く適用することができる。
開頭術では、機能的超音波イメージング、カルシウムイメージング、蛍光イメージングなどの他のニューロイメージングプロトコルに拡張できます。覚醒画像は、麻酔薬で導入された交絡変数なしに新しい一連の作業を可能にします。
