神经环路应用（29）丨神经毒素损毁脑区技术及案例解析

神经毒素损毁脑区技术是神经科学中一种经典的因果性研究手段，通过向特定脑区注射选择性神经毒素，可永久性或可逆性地消除特定类型神经元的功能，从而探究该脑区或神经元群体在行为、认知或疾病中的作用。

以帕金森病研究为例

单侧6-OHDA损毁大鼠模型已被广泛用于PD研究及潜在疗法的评估，但在小鼠中的应用相对较少。在小鼠中，6-OHDA可通过立体定位手术注射至黑质-纹状体通路上的不同脑区，如纹状体、黑质致密部（SNpc）或内侧前脑束（MFB）。不同注射位点、剂量、体积、速度及坐标均可能导致高死亡率，但通过适当的术后护理可有效改善。

6-OHDA注射至MFB或SNpc时可在24小时内引发快速且较完全的黑质-纹状体损伤；而注射至纹状体则导致缓慢、持续的神经元退变，DA能神经元损失更为渐进和稳定。

单侧MFB 6-OHDA损毁手术：

手术前30分钟对每只动物进行称重并记录体重。使用1 mL注射器，通过腹腔注射向小鼠给予地昔帕明盐酸盐和帕吉林盐酸盐，溶剂为0.9%无菌生理盐水（pH 7.4），剂量为10 mL/kg。在给予地昔帕明和帕吉林溶液30分钟后，将小鼠放入密闭麻醉箱中，通过吸入异氟烷进行麻醉。当小鼠对后肢夹捏无反应、且无眨眼反射时，表明麻醉已充分。

将小鼠头顶毛发剃除并用棉球蘸取碘伏直接涂抹于头皮，对头部皮肤进行消毒。随后将小鼠置于合适的立体定位仪中：首先将其门齿固定于门齿杆上，再将麻醉面罩覆盖于口鼻部。调整氧气流速至1 L/min，异氟烷浓度维持在1.5–2%。

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当耳杆处于与耳罩水平的位置时，将门齿杆插入耳罩中。若小鼠头部完全水平，则说明耳罩已正确安装。随后拧紧固定螺丝，确保头部在任何方向均无法移动。用3%过氧化氢清洁颅骨表面，暴露前囟（bregma）作为定位参考点。

实验组小鼠在MFB区域注射1 μL的6-羟基多巴胺氢溴酸盐（6-OHDA），溶于0.02%抗坏血酸溶液中。假手术组则注射等体积的0.02%抗坏血酸/生理盐水溶液作为对照。6-OHDA（或对照溶液）的注射速率为0.2 μL/min。注射完成后，留针10分钟，以确保药物充分扩散至目标区域，随后缓慢拔出注射针。缝合皮肤切口，将动物置于单独笼具中并放置于加热垫上保温。为最大限度降低死亡率，术后前两周需提供特殊护理。恢复期间，给小鼠喂食湿饲料以确保充足营养。

术后常见并发症为脱水，表现为皮肤捏起后回缩缓慢。若观察到此症状，应皮下注射1 mL乳酸林格氏液，每日一次，持续一周或直至症状改善。

Fig1 6-OHDA损毁示意图

行为学评估在手术后第14天进行，此时小鼠已实现术后完全恢复。为避免测试间相互干扰，每天仅进行一项行为学测试，并按照先进行非药物依赖性行为测试、再进行药物诱导性行为测试的顺序依次开展。

行为学具体测试：

• 评估自发活动和焦虑样行为的旷场实验（Open Field Test）；

• 检测焦虑水平的高架十字迷宫（Elevated Plus Maze）；

• 衡量运动协调与平衡能力的转棒实验（Rotarod）；

• 通过VisuGait步态分析系统进行的自动化步态分析（评估步长、步速、支撑相等参数）、以及用于评价抑郁样行为的强迫游泳实验或悬尾实验。

• 最后，在所有非药物测试完成后，进行阿扑吗啡诱导的旋转行为测试，该测试通过记录动物向健侧的旋转圈数，验证单侧黑质-纹状体多巴胺能通路损毁的成功程度，是帕金森病模型的关键功能指标。

总结

结合现代病毒工具、行为分析和分子检测，它依然是解析脑功能与疾病机制的重要基石。在实验设计中，应合理选择毒素类型、剂量、注射位点，并辅以严格的组织学验证和行为学对照，以确保结论的可靠性。

文献引用：

• Cui, J., Zhao, D., Xu, M. et al. Characterization of graded 6-Hydroxydopamine unilateral lesion in medial forebrain bundle of mice. Sci Rep 14, 3721 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-54066-0

• eeney, D. M., Gonzalez, A. & Law, W. A. Amphetamine, haloperidol, and experience interact to affect rate of recovery after motor cortex injury. Science 217(4562), 855–857 (1982).

• Matsuura, K. et al. Pole test is a useful method for evaluating the mouse movement disorder caused by striatal dopamine depletion. J. Neurosci. Methods 73(1), 45–48 (1997).

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