Acrylhars Molding Based Head Fixatie Techniek in Knaagdieren
Summary
Traditional head fixation techniques have used metallic frames attached on the skull as an interface for head fixation apparatus. This protocol demonstrates a frameless, acrylic resin molding based head fixation technique for behavioral tasks in rodents.
Abstract
Head fixation is a technique of immobilizing animal’s head by attaching a head-post on the skull for rigid clamping. Traditional head fixation requires surgical attachment of metallic frames on the skull. The attached frames are then clamped to a stationary platform resulting in immobilization of the head. However, metallic frames for head fixation have been technically difficult to design and implement in general laboratory environment. In this study, we provide a novel head fixation method. Using a custom-made head fixation bar, head mounter is constructed during implantation surgery. After the application of acrylic resin for affixing implants such as electrodes and cannula on the skull, additional resins applied on top of that to build a mold matching to the port of the fixation bar. The molded head mounter serves as a guide rails, investigators conveniently fixate the animal’s head by inserting the head mounter into the port of the fixation bar. This method could be easily applicable if implantation surgery using dental acrylics is necessary and might be useful for laboratories that cannot easily fabricate CNC machined metal head-posts.
Introduction
Head fixatie of het hoofd fixeren is een techniek immobiliseren kop van het dier door het bevestigen van een frame of plaat op de schedel voor starre klemmen. De techniek is aangenomen voor een nauwkeurige zintuiglijke prikkeling, gedrags detectie met of zonder neurale opname in wakkere dieren 1-3 en voor juxtacellular etikettering tijdens de slaap-waak cyclus 4. Het wordt ook gebruikt voor in vivo beeldvorming van de hersenen 5,6. Nu hoofd fixatie techniek is een veel gebruikt instrument in de neurowetenschappen en gedragsonderzoek.
Kortom, de traditionele hoofd fixatie vereist chirurgische bevestiging van metalen kop-berichten op de top van de schedel 6-8. De bijlagen worden vervolgens geklemd aan een vast platform, resulterend in immobilisatie van de weg. Neurofysiologische onderzoek in wakkere dieren zoals neurale en / of optische registratie, hersenenschakelschema interventie wordt brain imaging gepaard met implantatiechirurgie behulp tandheelkundige acrylics. Daaromhet lijkt een eenvoudige taak uit te voeren het hoofd fixatie in deze laboratoria als het experimenteel noodzakelijk. De frames moet worden ontworpen om lichtgewicht en klein genoeg zijn natuurlijke gedrag van dieren is niet te storen in hun kooien. Het biedt ook de mechanische stijfheid als vastgeklemd aan de stationaire platform. Het heeft verder biocompatibiliteit afhankelijk experimentele doeleinden. Daarom is het technisch moeilijk te ontwerpen en fabriceren zoals head-berichten in algemene laboratoriumuitrusting.
In deze studie wordt een nieuwe hoofd fixatie methode beschreven, die mechanische stijfheid via handige klemming zonder metalen kop-berichten. Met de werkwijze kan het hoofd fixatie worden uitgevoerd onder algemene laboratoriumomstandigheden, waarbij implantatiechirurgie meestal uitgevoerd in knaagdieren hersenen studie. De metalen kop-berichten worden vervangen door acrylhars cement gedeeltelijk gevormd door een op maat gemaakt hoofd fixatie bar en het gietproces wordt gedaan tijdens Implantatie chirurgie. De fixatie bar biedt een hoge ruimtelijke compatibiliteit met andere implantaten zoals neurale opname probes, stimulatie-elektroden. Ook vereenvoudigt stappen vastklemmen hoofd van het dier op de bevestiging platform door het verwijderen van de schroef-bevestiging. We gebruikten deze methode in het eerder gedragsonderzoek en concludeerden wij dat deze werkwijze gemakkelijk te implementeren en geschikte praktische experimenten 9.
Protocol
Representative Results
Discussion
This protocol demonstrates a simple and convenient head fixation method using materials at hand. For physically successful head fixation, the first critical steps during surgery is to rinse and dry the skull surface clearly before applying the dental adhesive resin cement. Second, this method does not uses screws implanting under temporal muscles and only depends on the screws on the skull, their perpendicular implantation against the surface of skull rim is crucial10. This reduces the possibility of accidenta…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This research was supported by Basic Science Research Program through the NRF funded by the Ministry of Education, Science and Technology (2010-0022362) and (2012R1A2A2A02046812).
Materials
| Dental acrylic resin | Lang Dental Manufacturing | Ortho-Jet | to make molded mounter |
| Paraffin film | Bemis | Parafilm | to prevent adhesion of acrylic resin to the bar |
| Dental adhesive | Sun Medical | Super-Bond C&B | to bond between acrylic resin and skull |
| Plexglass or other acrylic plate | to make fixation bar and box platform | ||
| Cyanoacrylate | to bond acrylic plates |
References
- Mayrhofer, J. M., et al. Novel two-alternative forced choice paradigm for bilateral vibrotactile whisker frequency discrimination in head-fixed mice and rats. J Neurophysiol. 109, 273-284 (2013).
- Bryant, J. L., Roy, S., Heck, D. H. A technique for stereotaxic recordings of neuronal activity in awake, head-restrained mice. J Neurosci Methods. 178, 75-79 (2009).
- Ollerenshaw, D. R., et al. Detection of tactile inputs in the rat vibrissa pathway. J Neurophysiol. 108, 479-490 (2012).
- Lee, M. G., Manns, I. D., Alonso, A., Jones, B. E. Sleep-wake related discharge properties of basal forebrain neurons recorded with micropipettes in head-fixed rats. J Neurophysiol. 92, 1182-1198 (2004).
- Lutcke, H., et al. Optical recording of neuronal activity with a genetically-encoded calcium indicator in anesthetized and freely moving mice. Front Neural Circuits. 4, 9 (2010).
- Dombeck, D. A., Khabbaz, A. N., Collman, F., Adelman, T. L., Tank, D. W. Imaging large-scale neural activity with cellular resolution in awake, mobile mice. Neuron. 56, 43-57 (2007).
- Kimura, R., et al. Reinforcing operandum: rapid and reliable learning of skilled forelimb movements by head-fixed rodents. Journal of neurophysiology. 108, 1781-1792 (2012).
- Hadlock, T., Kowaleski, J., Mackinnon, S., Heaton, J. T. A novel method of head fixation for the study of rodent facial function. Experimental neurology. 205, 279-282 (2007).
- Roh, M., Jang, I. S., Lee, M. G. Push-in Head Restraining Apparatus for Intracranial Self Stimulation Tasks in Rats. Korean J Physiol Pharmacol. 18, 103-108 (2014).
- Schwarz, C., et al. The head-fixed behaving rat–procedures and pitfalls. Somatosensory & motor research. 27, 131-148 (2010).
- Guo, Z. V., et al. Procedures for Behavioral Experiments in Head-Fixed Mice. PLoS ONE. 9, (2014).
- Osborne, J. E., Dudman, J. T. RIVETS: a mechanical system for in vivo and in vitro electrophysiology and imaging. PLoS One. 9, e89007 (2014).
