La cirugía estereotáxica es una poderosa técnica utilizada para manipular el cerebro en animales vivos. Apuntar a regiones profundas dentro del cerebro intacto plantea un problema único en el sentido de que, por lo general, el objetivo quirúrgico no se puede localizar visualmente. La estereotaxia o cirugía estereotáctica fue diseñada para atacar regiones discretas del cerebro al conocer sus relaciones espaciales con puntos de referencia visibles. Utilizando un sistema de coordenadas tridimensional, las herramientas se pueden dirigir a lugares específicos para medir la actividad cerebral, hacer una lesión o realizar manipulaciones genéticas., Este video cubrirá los principios de la cirugía estereotáxica, demostrará los pasos esenciales del procedimiento y discutirá varias aplicaciones de la técnica.
antes de discutir los detalles del procedimiento, revisemos los principios básicos y las herramientas de la técnica. Para empezar, la estereotaxia depende de la localización de la región objetivo del cerebro en un eje tridimensional. Para ello se utiliza un atlas estereotáctico. Este documento es una reconstrucción 3D del cerebro obtenida de secciones seriadas de cerebros manchados.,
en este marco de referencia, las relaciones espaciales se expresan utilizando un conjunto de 3 ejes: Anterior-posterior, medial-lateral y dorsal-ventral. Para determinar la ubicación de una región de interés, encuentre la región cerebral apropiada en el atlas y use la cuadrícula para calcular las coordenadas mediolaterales y dorsoventrales correspondientes. La coordenada anteroposterior se obtiene en la parte inferior o superior de la página. Esta coordenada se mide a partir de puntos de referencia en el cráneo formados por las intersecciones de las placas óseas, que se conocen como suturas., El punto de Referencia más prominente, bregma, se define como el punto de intersección de la sutura sagital con la sutura coronal. El punto conocido como lambda es más posterior; donde la sutura sagital interseca la sutura lambdoide.
para apuntar con precisión a la ubicación calculada durante la cirugía, se utiliza un dispositivo conocido como marco estereotáxico . El marco consiste en el marco principal, el micromanipulador y el soporte de la sonda, que está unido a la abrazadera de montaje. Los incisivos y las barras auriculares hacen contacto con el animal para mantener la cabeza en una posición fija., El micromanipulador se utiliza para el movimiento preciso de sondas quirúrgicas a coordenadas predeterminadas dentro del cerebro, y está equipado con escalas Vernier deslizantes para mediciones de distancia exactas en las tres dimensiones.
para leer una escala Vernier, primero identifique la ubicación de la línea 0 en relación con las marcas de verificación en el lado derecho de la escala. Este lado de la escala está etiquetado en incrementos de 10 milímetros, de modo que 1 es 10 y 2 es 20. La ubicación de la marca 0 aquí muestra que la lectura está entre 10 y 11 mm., Para determinar el primer número a la derecha del punto decimal, encuentre la línea en la escala izquierda que se alinee mejor con una marca en el lado derecho. Utilice la escala de la izquierda para identificar el valor de esta marca, que en este caso es 9, haciendo que la lectura final sea de 10,9 mm.
ahora está familiarizado con los principios básicos de la estereotaxia, así que revisemos cómo se realiza el procedimiento quirúrgico. Antes de la cirugía, el cuero cabelludo de un animal anestesiado se afeita y desinfecta., Para mantener al animal en su lugar en el marco estereotáxico, las barras auditivas se colocan suavemente en las orejas, y los dientes delanteros se colocan en las barras incisivas. El ungüento para los ojos se aplica para prevenir la sequedad corneal durante la cirugía.
para exponer el cráneo, haga una pequeña incisión con un bisturí. Separe el tejido muscular suavemente y limpie la superficie del cráneo. Luego, use el micromanipulador para bajar una sonda a bregma y tome nota de su coordenada dorsoventral. Luego levante la sonda y repita este procedimiento en lambda. Si la medición lambda es inferior a 0.,A 1 mm de la coordenada dorsoventral en bregma, el cráneo se considera nivelado y está listo para proceder. Si no, subir o bajar la barra incisiva y repetir las medidas.
ahora que el cerebro está nivelado, regrese a bregma y registre las coordenadas medio-lateral y antero-posterior. Basado en las coordenadas del objetivo del atlas cerebral, calcular los movimientos necesarios para llegar a ese sitio y cambiar la sonda a la posición del objetivo. Marque esta posición en el cráneo y use un taladro para hacer cuidadosamente un agujero en el hueso.,
justo debajo del cráneo encontrará la dura, una membrana gruesa y duradera que se puede seccionar suavemente con la punta de una pequeña aguja.
a continuación, el brazo micromanipulador se coloca en posición para bajar la sonda a la coordenada dorsoventral objetivo, en cuyo punto se puede realizar la manipulación deseada.
ahora que comprende los pasos básicos del procedimiento, echemos un vistazo a algunas de las muchas formas en que los neurocientíficos usan la cirugía estereotáxica para responder preguntas en el laboratorio.,
para empezar, la estereotaxia es extremadamente útil para la entrega de agentes experimentales en regiones cerebrales precisas. Estos agentes pueden incluir tintes trazadores utilizados para visualizar proyecciones neuronales y conectividad, compuestos químicos o reactivos para la manipulación genética de neuronas. Por ejemplo, la inyección de Virus modificados genéticamente dará lugar a la entrega de un gen de interés a las células infectadas. Aquí, un virus fue inyectado en el hipocampo, resultando en la expresión de GFP en una pequeña población de neuronas.,
por otro lado, la entrega viral de ARN interferente pequeño puede prevenir la expresión de proteínas deseadas. En este ejemplo, la expresión de la proteína SOD1 fue suprimida en diferentes regiones del cerebro después de la inyección estereotáxica en el ventrículo lateral.
alternativamente, la cirugía estereotáxica se puede utilizar para colocar electrodos en el cerebro para el registro de las señales eléctricas que acompañan a la actividad neuronal., Después de que el animal se recupera del procedimiento quirúrgico, los electrodos se pueden conectar a sistemas de registro electrofisiológico para observar el disparo neuronal mientras el ratón se comporta libremente.
además de medir la actividad neuronal, la cirugía estereotáxica es fundamental para la microdiálisis. Esta técnica permite la monitorización continua de las concentraciones de fármacos, neurotransmisores o metabolitos en el tejido cerebral de animales despiertos. Para hacer esto, una pequeña sonda llena de líquido con una membrana semipermeable en su punta se implanta en una región específica del cerebro., Pequeños solutos incluyendo neurotransmisores, hormonas y fármacos se difunden en la sonda, donde pueden ser recogidos para su análisis. En este experimento, la concentración de glucosa en el hipocampo se midió como una lectura de la actividad neuronal local, mientras que las ratas completaron una tarea que requiere el uso de memoria de trabajo espacial.
acabas de ver el video de JoVE sobre la cirugía estereotáxica. En este video, hemos cubierto los principios y Métodos del procedimiento, así como sus muchas aplicaciones en laboratorios de neurociencia.
Gracias por mirar!
