La chirurgie stéréotaxique est une technique puissante utilisée pour manipuler le cerveau chez les animaux vivants. Le ciblage des régions profondes du cerveau intact pose un problème unique en ce sens que la cible chirurgicale ne peut généralement pas être localisée visuellement. La stéréotaxie ou chirurgie stéréotaxique a été conçue pour cibler des régions discrètes du cerveau en connaissant leurs relations spatiales avec les repères visibles. À l’aide d’un système de coordonnées tridimensionnelles, les outils peuvent être dirigés vers des endroits spécifiques afin de mesurer l’activité cérébrale, de créer une lésion ou d’effectuer des manipulations génétiques., Cette vidéo couvrira les principes de la chirurgie stéréotaxique, démontrera les étapes essentielles de la procédure et discutera de diverses applications de la technique.
avant de discuter des détails procéduraux, passons en revue les principes de base et les outils de la technique. Pour commencer, stéréotaxie dépend de la localisation de la région ciblée du cerveau sur un axe tridimensionnel. A cet effet, un atlas stéréotaxique est utilisé. Ce document est une reconstruction 3D du cerveau obtenue à partir de sections en série de cerveaux colorés.,
dans ce référentiel, les relations spatiales sont exprimées à l’aide d’un ensemble de 3 axes: antérieur-postérieur, médial-latéral et dorsal-ventral. Pour déterminer l’emplacement d’une région d’intérêt, trouvez la région cérébrale appropriée dans l’atlas et utilisez la grille pour calculer les coordonnées médiolatérales et dorsoventrales correspondantes. La coordonnée antéro-postérieure est obtenue en bas ou en haut de la page. Cette coordonnée est mesurée à partir des points de repère sur le crâne formés par les intersections des plaques osseuses, appelées sutures., Le plus important point de repère, bregma, est défini comme le point d’intersection de la suture sagittale avec la suture coronale. Le point connu sous le nom de lambda est plus postérieur; où la suture sagittale coupe la suture lambdoïde.
pour un ciblage précis à l’emplacement calculé pendant la chirurgie, un dispositif connu sous le nom de cadre stéréotaxique est utilisé . Le cadre se compose du cadre principal, du micromanipulateur et du support de sonde, qui est fixé à la pince de montage. Les barres incisives et auriculaires entrent en contact avec l’animal afin de maintenir la tête dans une position fixe., Le micromanipulateur est utilisé pour le mouvement précis des sondes chirurgicales vers des coordonnées prédéterminées dans le cerveau, et est équipé d’échelles de Vernier coulissantes pour des mesures de distance exactes dans les trois dimensions.
pour lire une échelle de Vernier, identifiez d’abord l’emplacement de la ligne 0 par rapport aux repères sur le côté droit de l’échelle. Ce côté de l’échelle est marqué par incréments de 10 millimètres, de sorte que 1 est 10 et 2 est 20. L’emplacement de la marque 0 montre ici que la lecture se situe entre 10 et 11 mm., Pour déterminer le premier nombre à droite de la virgule, trouver la ligne sur l’échelle de gauche qui meilleur avec une marque sur le côté droit. Utilisez l’échelle de gauche pour identifier la valeur de cette marque, qui est dans ce cas 9, ce qui rend la lecture finale 10,9 mm.
Vous êtes maintenant familier avec les principes de base de la stéréotaxie, alors examinons comment l’intervention chirurgicale est effectuée. Avant la chirurgie, le cuir chevelu d’un animal anesthésié est rasé et désinfecté., Pour tenir l’animal en place sur le cadre stéréotaxique, les barres d’oreilles sont doucement dans les oreilles, et les dents de devant sont placés dans l’incisive bars. La pommade oculaire est appliquée pour empêcher le séchage de la cornée pendant la chirurgie.
Pour exposer le crâne, faire une petite incision avec un bistouri. Séparez doucement le tissu musculaire et nettoyez la surface du crâne. Ensuite, utilisez le micromanipulateur pour abaisser une sonde à bregma et prendre note de sa coordonnée dorsoventrale. Soulevez ensuite la sonde et répétez cette procédure à lambda. Si la mesure lambda est inférieure à 0.,À 1 mm de la coordonnée dorsoventrale à bregma, le crâne est considéré comme à niveau et vous êtes prêt à continuer. Si ce n’est pas le cas, soulevez ou abaissez la barre incisive et répétez les mesures.
maintenant que le cerveau est à niveau, retournez à bregma et enregistrez les coordonnées médio-latérales et antéro-postérieures. Sur la base des coordonnées cibles de l’atlas cérébral, calculez les mouvements nécessaires pour atteindre ce site et déplacez la sonde vers la position cible. Marquez cette position sur le crâne et utilisez une perceuse pour faire soigneusement un trou dans l’OS.,
juste sous le crâne, vous trouverez la dure-mère, une membrane épaisse et durable qui peut être sectionnée doucement avec la pointe d’une petite aiguille.
ensuite, le bras micromanipulateur est placé en position pour abaisser la sonde à la coordonnée dorsoventrale ciblée, à quel point la manipulation souhaitée peut être effectuée.
maintenant que vous comprenez les étapes de base de la procédure, jetons un coup d’œil à certaines des nombreuses façons dont les neuroscientifiques utilisent la chirurgie stéréotaxique pour répondre aux questions en laboratoire.,
pour commencer, la stéréotaxie est extrêmement utile pour administrer des agents expérimentaux dans des régions précises du cerveau. Ces agents peuvent inclure des colorants traceurs utilisés pour visualiser les projections neuronales et la connectivité, des composés chimiques ou des réactifs pour la manipulation génétique des neurones. Par exemple, l’injection de virus génétiquement modifiés entraînera la délivrance d’un gène d’intérêt aux cellules infectées. Ici, un virus a été injecté dans l’hippocampe, entraînant l’expression de la GFP dans une petite population de neurones.,
d’autre part, l’administration virale de petits ARN interférents peut empêcher l’expression des protéines désirées. Dans cet exemple, l’expression de la protéine SOD1 a été supprimée dans différentes régions du cerveau à la suite d’une injection stéréotaxique dans le ventricule latéral.
alternativement, la chirurgie stéréotaxique peut être utilisée pour placer des électrodes dans le cerveau pour enregistrer les signaux électriques qui accompagnent l’activité neuronale., Après que l’animal se soit remis de l’intervention chirurgicale, les électrodes peuvent être connectées à des systèmes d’enregistrement électrophysiologique pour observer le tir neuronal pendant que la souris se comporte librement.
en plus de mesurer l’activité neuronale, la chirurgie stéréotaxique joue un rôle déterminant dans la microdialyse. Cette technique permet une surveillance continue des concentrations de médicaments, de neurotransmetteurs ou de métabolites dans le tissu cérébral des animaux éveillés. Pour ce faire, une petite sonde remplie de liquide avec une membrane semi-perméable à son extrémité est implantée dans une région cérébrale spécifique., Les petits solutés, y compris les neurotransmetteurs, les hormones et les médicaments, diffusent dans la sonde, où ils peuvent être collectés pour analyse. Dans cette expérience, la concentration de glucose dans l’hippocampe a été mesurée comme une lecture de l’activité neuronale locale tandis que les rats ont terminé une tâche nécessitant l’utilisation de la mémoire de travail spatiale.
Vous venez de regarder la vidéo de JoVE sur la chirurgie stéréotaxique. Dans cette vidéo, nous avons couvert les principes et les méthodes de la procédure ainsi que ses nombreuses applications dans les laboratoires de neurosciences.
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