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实验分享:行为神经科学的啮齿动物立体定向手术和动物福利结果改善!

实验分享:行为神经科学的啮齿动物立体定向手术和动物福利结果改善! 众实科技
2022-06-23
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导读:几十年来,用于将套管植入特定大脑区域的立体定向手术一直是一项非常成功的实验技术,用于研究局部操纵的神经递质和信号通路对清醒、行为动物的影响。

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实验分享

行为神经科学的啮齿动物立体定向手术和动物福利结果改善

Beijing Zhongshi Dichuang




几十年来,

用于将套管植入特定大脑区域的立体定向手术

一直是一项非常成功的实验技术,

用于研究局部操纵的神经递质和信号通路

对清醒、行为动物的影响。

此外,用于电生理刺激和记录研究的电极立体定向植入

有助于我们目前对行为动物的

神经可塑性和大脑网络的理解。




01

术前程序

01


(1)设置立体定位仪和所需的所有材料。预热加热垫。

(2)将插管放在其支架上并检查它是否是直的。

(3)打开气体系统 - 环境空气和氧气的混合物(总流量的 30-35% 应该是氧气)。

(4)称量大鼠并施用麻醉剂。

02


(5)老鼠失去知觉后,用电动剃须刀剃掉从耳朵到眼睛之间的头部区域。

(6)将老鼠放在加热垫上,将其鼻子放在空气管的前面。使用血氧计确保大鼠有足够的血氧水平。

(7)在两个角膜上涂抹眼霜以避免脱水。

03


(8)检查大鼠的反射(尾巴反射或脚趾捏反射),以确保它被充分麻醉。如果大鼠继续表现出强烈的反射,可能需要补充麻醉。

(9)如果没有显示脚趾捏反射,则将大鼠放入立体定位仪中,调整耳杆,使其两侧显示相等的读数,然后通过用鼻杆固定将空气管再次放置在动物面前。再次检查大鼠是否显示 90% 或更高的血氧水平。如果没有,请调整管道,使其更靠近鼻子,或增加氧气流量。在整个手术过程中监测血氧水平和心率。

(10)用直肠温度计(优先连接到加热垫)持续监测大鼠的温度,并记录手术开始和结束时的值。调整加热垫或使用毯子将体温保持在 37.5 至 38.5°C。





02

手术过程

01


(1)注入镇痛剂。我们使用卡洛芬的单次围手术期给药(4.0-5.0 mg/kg,皮下注射)。

(2)用消毒剂将剃过的皮肤区域从中心到有毛的周边清洁 3 次,并局部注射利多卡因(20 mg/ml)和肾上腺素(5 mg/ml)的混合物进行局部麻醉和血管收缩(以防止过度出血)。

(3)在头皮中线做一个约 2.5 厘米的前后切口,从眼睛之间到耳朵后部。使用 4-6 个斗牛犬钳夹住皮肤并保持切口打开。用抹刀和/或棉签去除任何结膜组织并清洁该区域以暴露颅骨表面。

(4)检查头部是否水平:首先,找到电源模块并将引导套管准确地放在这个位置,接触头骨。记录背腹坐标。接下来,将引导套管完全放在前囟门上,接触头骨,并记录其背腹坐标。这两个坐标应该相同。如果差异 >0.3 毫米,请调整鼻梁进行校正。

(5)使用消毒手钻制作两个小孔,用于固定颅骨螺钉。将两个无菌螺钉放入这些孔中,直到它们被紧紧固定,而不是完全插入头骨。

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(6)将引导套管准确放置在前囟门处,记录前后坐标和横向坐标。

(7)将引导套管放置在正确的位置,稍微接触头骨。记录背腹坐标。对于双侧插管放置,在另一半球找到下一个插管位置,并再次记录背腹坐标。两个坐标应相同(或差异 <0.3 mm)。

(8)用无菌铅笔标记头骨上的套管位置,并使用手钻制作毛刺孔,在引导套管的帮助下检查尺寸和正确位置。打好孔后,使用无菌针轻轻地打孔脑膜,以便插管畅通无阻。

(9)将套管放入第一个孔并小心降低,直到达到最终的腹侧坐标。准备牙科水泥并将其大量涂抹在套管和一个或两个螺钉周围,以固定套管。等到水泥完全干燥。之后,通过向上转动背腹杆小心地卸下套管支撑。

(10)将第二根插管放入支架中,然后转到另一半球的插管位置。将套管放入孔中并重复上一步。用水泥覆盖螺钉和插管的大表面,在水泥干燥之前,去除皮肤上的任何多余部分。

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(11)注入温热 (~37°C) 无菌生理盐水 (~10 ml/kg, sc) 以确保补液。

(12)水泥完全干燥后,取下套管支架并将无菌针插入每个套管以防止阻塞。

(13)用无菌盐水清洁伤口区域并缝合伤口的正面和背面。

(14)将动物从立体定向装置中取出,更换其鼻子前的气管。继续监测血氧饱和度和体温。

(15)使用吸入式麻醉,并等到动物醒来(约 3分钟)。

(16)将老鼠放入恢复笼中。为避免体温过低,请将笼子放在 28°C 的孵化器中或放在加热垫上,让您可以观察动物至少一小时,然后再将其送回饲养室。





03

术后护理

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在手术后的前 4 天,通过在实验室日志或“动物福利日记”中记录有关动物状况的每日体重记录和其他观察结果来监测大鼠的恢复情况。

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表现出明显疾病、伤口感染、体重减轻或其他健康状况下降迹象的动物必须接受特殊护理:例如,额外剂量的镇痛剂以尽量减少术后疼痛,粉状食物和水的混合物除了刺激大鼠食欲的标准食物外,和/或皮下注射盐水以支持补液。

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如果大鼠在这些干预后没有表现出任何改善,或者体重减轻 > 15%(与手术前体重相比),则用过量麻醉剂(人道终点)处死动物。

04


大鼠通常需要在行为实验开始前至少恢复7 天。


该实验主要目的是让大家熟悉脑立体定向手术的基本原理。已经在进行立体定向手术的研究人员也可能会从该实验中受益,并考虑在他们自己的实验室中使用一些程序改进。关于优化手术技术、开发用于人类和兽医学的新麻醉剂和镇痛剂、公众对动物福利问题的认识和严格的立法促使我们实施新的氧气补充程序,并在手术期间持续监测血氧和心率水平。


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