技術實操丨從“開窗”到“探境”:GRIN Lens植入術引領深層腦觀測新階段
在上一期教程中,我們為小鼠大腦成功“開了一扇窗”,掌握了在皮層表面建立穩定顱窗的技術,為實時觀測大腦皮層的活動奠定了基礎。
在成功“打開”大腦皮層這扇窗之后,我們的探索將向更深處進發。當研究目標指向海馬、丘腦等深層核團時,需要一項關鍵技術將成像視野精準導入——GRIN Lens植入術。
作為“雙光子熒光成像小鼠制備手術”的第二篇,本文將系統講解術前準備、GRIN Lens固定與植入、頭件安裝等流程。掌握這一技術,您將能為深部腦區的在體、長時程高清成像奠定堅實基礎,從而拓展神經環路的觀測維度。
溫馨提示
考慮到您的觀看感受,我們對部分手術畫面進行了柔和處理,請放心觀看。
術前準備
手術器械:兩把精細鑷、一把雙頭微型刮鏟、一把彈簧剪。
實驗耗材:準備實驗所需耗材,配制含 1% 頭孢曲松鈉的生理鹽水。
器械消毒:術中所有使用的器械或植入物使用前需消毒處理,可以用 75% 乙醇消毒,有條件的可以定期高壓滅菌。
手術臺消毒:手術臺使用前應用 75% 乙醇擦拭消毒,手術臺應墊無菌布、干凈的吸收墊或毛巾,每次手術結束后須更換這些材料。


麻醉、固定
將小鼠放入麻醉劑倉室內進行誘導麻醉,氣體流量與麻醉刻度根據實驗室的氣麻機設置。當小鼠出現明顯呼吸減慢、四肢放松,則表明小鼠已進入麻醉狀態。
將麻醉后的小鼠固定于腦立體定位儀上,并維持麻醉,在手術過程中時刻注意觀察小鼠呼吸。


脫毛
將紅霉素眼膏均勻涂抹于小鼠眼部,用量應完全覆蓋小鼠眼部,使眼部不暴露在外。
使用醫用棉簽蘸取脫毛膏,逆著毛發生長的方向均勻涂抹于毛發根部,約2分鐘用棉簽擦拭脫去頭部毛發。
使用醫用棉簽蘸取生理鹽水,將小鼠頭部殘留的脫毛膏清洗干凈。
使用碘伏擦拭清潔脫完毛的皮膚。


暴露并清理顱骨
使用彈簧剪剪去小鼠頭皮,充分暴露顱骨區域。
將所暴露顱骨上的黏膜和兩處肌肉連接處多余脂肪全部剝去。
使用微型雙頭刮鏟刮除顱骨表面殘余黏膜、結締組織等。
持洗耳球,將顱骨表面吹至完全干燥。


打孔
以病毒注射孔或定位位點為中心進行擴孔,擴孔尺寸比 GRIN Lens 直徑稍大,保證透鏡能順利植入。
將顱骨鉆速度調至低檔,持顱骨鉆輕輕打磨,使用洗耳球輕輕吹去碎屑,重復此操作直至打磨至硬腦膜。

挑碎骨屑
使用精細鑷將植入孔周圍碎骨片完全挑出。
持精細鑷將硬腦膜慢慢地揭開。


固定GRIN Lens
準備內徑比 GRIN Lens 直徑稍大的毛細玻璃管,將 GRIN Lens 的一端和毛細管的結合位點用502膠水粘住,等待膠水干燥后觀察 GRIN Lens 和毛細管是否保持相對水平,防止插入角度產生偏差,并觀察連接是否水平。
將粘住 GRIN Lens 的毛細管安裝到夾持器上。
將 GRIN Lens 的夾持器安裝在立體定位儀上,重新進行調平定位。



植入GRIN Lens
植入 GRIN Lens,緩慢降至目標腦區上方后停10分鐘,待組織回彈。
使用生物組織膠填充至植入的 GRIN Lens 與顱骨間的縫隙,并將生物組織膠在顱骨上涂滿一層以隔絕顱骨與外部環境,避免后續操作對小鼠顱骨的刺激。待生物膠干透后,再涂一層406膠水。
等待406膠水干透后,使用502膠水溶解混勻牙科水泥,使用牙科水泥圍繞 GRIN Lens 對暴露的顱骨進行薄薄一層均勻的覆蓋,用于初步固定GRIN Lens,等待牙科水泥固化。


安裝頭件
等待牙科水泥固化后,使用制備好的槍尖向毛細玻璃管內注射解膠劑(如丙酮),溶解 GRIN Lens 和毛細管之間的502膠水后,可以升高夾持器,將毛細玻璃管與 GRIN Lens 分離。
用牙科水泥將頭件粘貼在小鼠顱骨之上,頭件中心對齊 GRIN Lens 植入點。使用牙科水泥充分覆蓋暴露的 GRIN Lens 以及端面。
取下小鼠,用牙科水泥充分填補與頭件之間的縫隙或連接薄弱處,加強頭件穩固性。
等待牙科水泥干透后,把小鼠放入保溫箱,等待小鼠蘇醒。




術后護理
為動物提供良好的生存條件,建議單籠飼養,并將飼料撒在籠內,避免動物攝食或打架時摩擦碰撞頭件,導致視野偏移或頭件掉落。
術后1-7天,對動物腹腔注射頭孢曲松鈉溶液,每日1次。
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