在上一期教程中,我们为小鼠大脑成功“开了一扇窗”,掌握了在皮层表面建立稳定颅窗的技术,为实时观测大脑皮层的活动奠定了基础。
在成功“打开”大脑皮层这扇窗之后,我们的探索将向更深处进发。当研究目标指向海马、丘脑等深层核团时,需要一项关键技术将成像视野精准导入——GRIN Lens植入术。
作为“双光子荧光成像小鼠制备手术”的第二篇,本文将系统讲解术前准备、GRIN Lens固定与植入、头件安装等流程。掌握这一技术,您将能为深部脑区的在体、长时程高清成像奠定坚实基础,从而拓展神经环路的观测维度。
术前准备
- 手术器械:两把精细镊、一把双头微型刮铲、一把弹簧剪。
- 实验耗材:准备实验所需耗材,配制含 1% 头孢曲松钠的生理盐水。
- 器械消毒:术中所有使用的器械或植入物使用前需消毒处理,可以用 75% 乙醇消毒,有条件的可以定期高压灭菌。
- 手术台消毒:手术台使用前应用 75% 乙醇擦拭消毒,手术台应垫无菌布、干净的吸收垫或毛巾,每次手术结束后须更换这些材料。
麻醉、固定
- 将小鼠放入麻醉剂仓室内进行诱导麻醉,气体流量与麻醉刻度根据实验室的气麻机设置。当小鼠出现明显呼吸减慢、四肢放松,则表明小鼠已进入麻醉状态。
- 将麻醉后的小鼠固定于脑立体定位仪上,并维持麻醉,在手术过程中时刻注意观察小鼠呼吸。
脱毛
- 将红霉素眼膏均匀涂抹于小鼠眼部,用量应完全覆盖小鼠眼部,使眼部不暴露在外。
- 使用医用棉签蘸取脱毛膏,逆着毛发生长的方向均匀涂抹于毛发根部,约2分钟用棉签擦拭脱去头部毛发。
- 使用医用棉签蘸取生理盐水,将小鼠头部残留的脱毛膏清洗干净。
- 使用碘伏擦拭清洁脱完毛的皮肤。
暴露并清理颅骨
- 使用弹簧剪剪去小鼠头皮,充分暴露颅骨区域。
- 将所暴露颅骨上的黏膜和两处肌肉连接处多余脂肪全部剥去。
- 使用微型双头刮铲刮除颅骨表面残余黏膜、结缔组织等。
- 持洗耳球,将颅骨表面吹至完全干燥。
打孔
- 以病毒注射孔或定位位点为中心进行扩孔,扩孔尺寸比 GRIN Lens 直径稍大,保证透镜能顺利植入。
- 将颅骨钻速度调至低档,持颅骨钻轻轻打磨,使用洗耳球轻轻吹去碎屑,重复此操作直至打磨至硬脑膜。
挑碎骨屑
- 使用精细镊将植入孔周围碎骨片完全挑出。
- 持精细镊将硬脑膜慢慢地揭开。
固定GRIN Lens
- 准备内径比 GRIN Lens 直径稍大的毛细玻璃管,将 GRIN Lens 的一端和毛细管的结合位点用502胶水粘住,等待胶水干燥后观察 GRIN Lens 和毛细管是否保持相对水平,防止插入角度产生偏差,并观察连接是否水平。
- 将粘住 GRIN Lens 的毛细管安装到夹持器上。
- 将 GRIN Lens 的夹持器安装在立体定位仪上,重新进行调平定位。
植入GRIN Lens
- 植入 GRIN Lens,缓慢降至目标脑区上方后停10分钟,待组织回弹。
- 使用生物组织胶填充至植入的 GRIN Lens 与颅骨间的缝隙,并将生物组织胶在颅骨上涂满一层以隔绝颅骨与外部环境,避免后续操作对小鼠颅骨的刺激。待生物胶干透后,再涂一层406胶水。
- 等待406胶水干透后,使用502胶水溶解混匀牙科水泥,使用牙科水泥围绕 GRIN Lens 对暴露的颅骨进行薄薄一层均匀的覆盖,用于初步固定GRIN Lens,等待牙科水泥固化。
安装头件
- 等待牙科水泥固化后,使用制备好的枪尖向毛细玻璃管内注射解胶剂(如丙酮),溶解 GRIN Lens 和毛细管之间的502胶水后,可以升高夹持器,将毛细玻璃管与 GRIN Lens 分离。
- 用牙科水泥将头件粘贴在小鼠颅骨之上,头件中心对齐 GRIN Lens 植入点。使用牙科水泥充分覆盖暴露的 GRIN Lens 以及端面。
- 取下小鼠,用牙科水泥充分填补与头件之间的缝隙或连接薄弱处,加强头件稳固性。
- 等待牙科水泥干透后,把小鼠放入保温箱,等待小鼠苏醒。
术后护理
- 为动物提供良好的生存条件,建议单笼饲养,并将饲料撒在笼内,避免动物摄食或打架时摩擦碰撞头件,导致视野偏移或头件掉落。
- 术后1-7天,对动物腹腔注射头孢曲松钠溶液,每日1次。