将小鼠大脑显微切割成功能和解剖学上不同的区域
Summary
我们提出了一个动手的，一步一步的，快速的方案，用于从新鲜脑组织中去除小鼠大脑和解剖离散区域。获取用于分子分析的大脑区域已成为许多神经科学实验室的常规。这些大脑区域立即被冷冻，以获得高质量的转录组学数据，用于系统级分析。
Abstract
大脑是哺乳动物神经系统的指挥中心，也是一个具有巨大结构复杂性的器官。大脑在颅骨内受到保护，由半球上的灰质外层覆盖物组成，称为大脑皮层。在这一层之下，还有许多其他专门的结构，这些结构对于对存在很重要的多种现象至关重要。获取特定大脑区域的样本需要快速而精确的解剖步骤。据了解，在微观层面上，存在许多子区域，并且可能跨越我们为了这种解剖而强加的任意区域边界。
小鼠模型通常用于研究人脑功能和疾病。基因表达模式的变化可能仅限于针对特定表型的特定大脑区域，具体取决于患病状态。因此，研究转录对其明确定义的结构组织的调节非常重要。要完全了解大脑，需要研究不同的大脑区域，定义连接，并确定每个大脑区域活动的关键差异。对这些不同区域中的每一个进行更全面的了解，可以为神经科学领域的新的和改进的治疗方法铺平道路。在这里，我们讨论了将小鼠大脑解剖成十六个不同区域的分步方法。在这个过程中，我们专注于雄性小鼠C57Bl / 6J（6-8周龄）大脑切除并解剖到多个区域，使用神经解剖学标志来识别和采样离散的功能相关和行为相关的大脑区域。这项工作将有助于在神经科学领域奠定坚实的基础，从而在更深入地了解大脑功能方面采取更有针对性的方法。
Introduction
大脑与脊髓和视网膜一起组成执行复杂行为的中枢神经系统，由整个身体中专门的，精确定位和相互作用的细胞类型控制1。大脑是一个复杂的器官，有数十亿个相互连接的神经元和神经胶质细胞，具有执行许多功能的精确电路。它是一种双侧结构，具有两个不同的叶和不同的细胞成分2。脊髓将大脑与外部世界连接起来，并受到骨骼，脑膜和脑脊液的保护，并将信息路由到大脑和从大脑路由信息2，3，4。大脑的表面，大脑皮层，是不平坦的，有不同的褶皱，称为回，凹槽，称为沟，将大脑分成功能中心5。大脑功能较弱的哺乳动物的大脑皮层为6，7。重要的是要表征和研究人脑的结构，以了解与不同大脑区域相关的疾病及其功能回路。近年来，神经科学研究不断扩大，各种实验方法被用于研究大脑的结构和功能。分子和系统级生物学领域的发展开创了探索大脑结构与分子功能之间复杂关系的新时代。此外，分子生物学，遗传学和表观遗传学正在迅速扩展，使我们能够提高我们对系统如何运作所涉及的潜在机制的知识。这些分析可以在更本地化的基础上进行，以帮助针对性地研究和开发更有效的治疗方法。
哺乳动物的大脑在结构上被定义为清晰可辨的离散区域;然而，这些离散结构的功能和分子复杂性尚未得到明确理解。脑组织的多维和多层次性质使得这种景观难以在功能水平上进行研究。此外，多个功能由相同的结构执行，反之亦然，这一事实使对大脑8的理解进一步复杂化。至关重要的是，为大脑区域的结构和功能表征而执行的实验方法使用精确的研究方法来实现将神经解剖学结构与功能相关联的采样的一致性。最近使用单细胞测序9，10 解释了大脑的复杂性，例如人脑的颞回，它由75种不同的细胞类型11组成。通过将这些数据与来自小鼠大脑类似区域的数据进行比较，该研究不仅揭示了其结构和细胞类型的相似性，而且还揭示了差异。因此，为了解开复杂的机制，必须完全精确地研究大脑的不同区域。人类和小鼠大脑之间的保守结构和功能使得能够使用小鼠作为阐明人脑功能和行为结果的初步替代品。
随着系统生物学方法的进步，从啮齿动物的离散大脑区域获取信息已成为神经科学研究的关键程序。虽然一些协议如激光捕获显微切割12 可能很昂贵，但机械协议是廉价的，并且使用常用的工具13，14执行。我们已经使用多个大脑区域进行转录组学测定15 ，并开发了一种动手和快速的程序，可以在短时间内逐步解剖感兴趣的小鼠大脑区域。解剖后，这些样品可以立即储存在寒冷的条件下，以保存这些组织的核酸和蛋白质。我们的方法可以更快地执行，从而实现高效率，并减少组织恶化的机会。这最终增加了使用脑组织产生高质量，可重复实验的机会。
Protocol
Representative Results
Discussion
哺乳动物大脑是一个复杂的器官，由一系列形态上不同且功能独特的细胞组成，这些细胞具有不同的分子特征和执行特殊和离散功能的多个区域。这里报告的解剖程序可以有多个目标，具体取决于实验室的要求。在我们的实验室中，我们评估了从暴露于创伤后应激障碍（如应激16 ）的小鼠收集的多个大脑区域的转录。我们想进一步研究菌株遗传背景24 对多个大?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们感谢塞什马利尼·斯里尼瓦桑女士、斯蒂芬·巴特勒先生和帕梅拉·斯佩尔曼女士的实验协助，并感谢达娜·优素福女士编辑这份手稿。非常感谢美国军事资源委员会的资助支持。日内瓦基金会为这项工作做出了贡献，并通过美国陆军研究办公室得到了军事和作战医学研究区第三局的资金支持。
免責聲明：
材料已由沃尔特·里德陆军研究所审查。不反对其提出和/或公布。此处包含的意见或断言是作者的私人观点，不得解释为官方观点，或反映陆军部或国防部的真实观点。研究是在AAAALAC认可的设施中根据批准的动物使用协议进行的，符合“动物福利法”和其他与动物和涉及动物的实验有关的联邦法规和法规，并遵守 “实验动物护理和使用指南”中规定的原则，NRC出版物，2011年版。
Materials
| Brain Removal | |||
| Deaver scissors | Roboz Surgical Store | RS-6762 | 5.5" straight sharp/sharp |
| Deaver scissors | Roboz Surgical Store | RS-6763 | 5.5" curved sharp/sharp |
| Delicate operating scissors | Roboz Surgical Store | RS-6703 | 4.75" curved sharp/sharp |
| Delicate operating scissors | Roboz Surgical Store | RS-6702 | 4.75" straight sharp/sharp |
| Light operating scissors | Roboz Surgical Store | RS-6753 | 5" curved Sharp/Sharp |
| Micro spatula, radius and tapered flat ends | stainless steel mirror finish | ||
| Operating scissors 6.5" | Roboz Surgical Store | RS-6846 | curved sharp/sharp |
| Tissue forceps | Roboz Surgical Store | RS-8160 | 4.5” 1X2 teeth 2mm tip width |
| Rongeur (optional) | Roboz Surgical Store | RS-8321 many styles to choose | Lempert Rongeur 6.5" 2X8mm |
| Pituitary Dissection | |||
| Scalpel handle | Roboz Surgical Store | RS-9843 | Scalpel Handle #3 Solid 4" |
| and blades | Roboz Surgical Store | RS-9801-11 | Sterile Scalpel Blades:#11 Box 100 40mm |
| Super fine forceps Inox | Roboz Surgical Store | RS-4955 | tip size 0.025 X 0.005 mm |
| Brain Dissection | |||
| A magnification visor | Penn Tool Col | 40-178-6 | 2.2x Outer and 3.3x Inner Lens Magnification, Rectangular Magnifier |
| Dissection cold plate | Cellpath.com | JRI-0100-00A | Iceberg cold plate & base |
| Graefe forceps, full curve extra delicate | Roboz Surgical Store | RS-5138 | 0.5 mm Tip 4” (10 cm) long |
| Light operating scissors | Roboz Surgical Store | RS-6753 | 5" curved sharp/sharp |
| Scalpel handle | Roboz Surgical Store | RS-9843 (repeated above) | Scalpel Handle #3 Solid 4" |
| and blades (especially #11) | Roboz Surgical Store | RS-9801-11 (repeated above) | Sterile Scalpel Blades:#11 Box 100 40mm |
| Spatula | Amazon | MS-SQRD9-4 | Double Ended Spatula Square AND Round End |
| Tissue forceps | Roboz Surgical Store | RS-8160 (repeated above) | 4.5” 1X2 teeth |
References
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