首先是三个切面,冠状 Coronal,矢状 Sagittal,水平 Horizontal。
冠状切面(Coronal)垂直于前后轴(Anterior–Posterior, AP)。改变 AP 坐标可以看到不同 coronal 切片,切出来如图所示:
矢状切面(Sagittal)垂直于 左右(Medial–Lateral, ML)轴,切出来如图所示:
水平切面(Horizontal)垂直于 背腹 / 深度轴(Dorsal–Ventral, DV),切出来如图所示:
小鼠的大脑从前往后分别是嗅球(Olfactory Bulb)、大脑(Cerebrum)、小脑(Cerebellum)、脑干(Brainstem)。
1,嗅球Olfactory Bulb (OB)在最前端,用于嗅觉处理。
2,大脑Cerebrum是最大部分,分为左右半球,每侧都包含 大脑皮层如M1、S1、V1、A1等以及皮层下结构如海马体,基底节,丘脑, 杏仁核等。
3.小脑 Cerebellum 主要负责运动协调。
4.脑干Brainstem是维持心跳、呼吸等生命核心功能的中枢。
一直以来我都很好奇,人的大脑皮层分什么前额叶、顶叶、颞叶、枕叶、小脑等,但是到了小鼠的大脑,就似乎没有这些称呼了,是因为这些“叶”的分区,是基于明显的脑沟。但是小鼠几乎没有脑沟,大脑光滑的很,因此某些结构就不是很发达的样子,“叶”的边界也没有那么明显,所以小鼠的大脑皮层分区就改用功能区进行分类,比如S1,M1,V1,A1。当然其他地方也有一些亚区。
小鼠大脑皮层功能区
M Motor(运动)
S Somatosensory(体感)
V Visual(视觉)
A Auditory(听觉)
R / PtA 联合皮层
PFC 前额叶
每个区域又可细分,比如
S1(Primary somatosensory cortex)、S2(Secondary somatosensory cortex)
S1的亚区又可分为:
S1FL (Forelimb前肢)、S1HL(Hindlimb后肢)、S1BF(Barrel field胡须)
同样的,
M1(Primary motor cortex)、M2(Secondary motor cortex)
常见的皮层下高频电生理脑区:
CA1(Cornu Ammonis 1)、CA3(Cornu Ammonis 3)、DG(Dentate gyrus)
功能:学习、记忆、空间导航、睡眠
层次清晰、Spike + LFP 都好看
PL(Prelimbic)、IL(Infralimbic)
功能:决策、情绪、工作记忆
特点:Spike 偏弱LFP 信息量大层界模糊
感觉中继站,属于深部核团。
特点:Spike 干净
难点:核团多,坐标偏 0.1 mm 就是另一个世界。
基底节(Basal Ganglia)
杏仁核 (Amygdala )
下丘脑 (Hypothalamus)
等等。
当然还有什么脑室系统,我没搞清楚,这里不表述了。
我们首先需要知道目标核团(或脑区)在三维空间中的位置(AP / ML / DV)。
可以使用在线小鼠脑谱图工具:
https://labs.gaidi.ca/mouse-brain-atlas/
在脑谱图中确定 AP / ML / DV
(1)确定 AP 坐标 —— 冠状切面已经给出了答案,我们直接看脑谱图的coronal(冠状)切面,每一张冠状切面,都对应一个相对于 Bregma 的 AP 距离,所以当你选中某一张包含目标核团的冠状切面时,AP 坐标已经确定,且与bregma相近。
(2)在这一张冠状切面里,找到目标核团的中心点,过该点画一条水平线,一条垂直线。垂直线与横轴(左右轴)的交点,即该核团相对中线的 ML 距离。水平线与纵轴(深度轴)的交点,即该核团相对 DV零点的深度。
关键问题就在这里,DV 的“零点”是谁?到底是“颅骨”还是“硬脑膜”?
DV 零点取决于 atlas 定义与实验方法(skull / dura / pial surface),必须以原 atlas 或文献说明为准。
一般硬脑膜通常比颅骨低 ~0.1–0.2 mm
还是那句话,DV坐标只是参考值,最终停到哪还是由实际信号决定。
在进行脑立体定位时,首先需要在立体定位仪上准确找到 Bregma。在小鼠颅骨表面识别冠状缝与矢状缝的交点,即为 Bregma。使用探针或针尖轻触该点,并将立体定位仪的读数清零,设定 AP = 0、ML = 0、DV = 0(DV 通常以颅骨表面作为零点,具体以所使用的脑谱图定义为准)。
完成归零后,首先调节前后轴(AP)。探针向前移动(Anterior)时,AP 读数为正值;向后移动(Posterior)时,AP 读数为负值。随后调节左右轴(ML),探针向右移动(Right)时,ML 为正值,向左移动(Left)时,ML 为负值。需要注意的是,ML 的正负方向应与立体定位仪和脑谱图的定义保持一致。
在完成 AP 和 ML 位置调整后,开始下探深度轴(DV)。DV 轴始终表示向下进入脑组织的深度,数值随下探而增加(通常表现为更负的数值)。下探过程中应缓慢、分步进行,避免机械性一次性到达目标深度。实际定位时,DV 坐标应结合实时电生理信号进行验证和微调,例如观察局部场电位(LFP)、神经元放电频率(firing rate)以及层状结构特有的信号变化。最终定位应以电生理信号特征为准,而非仅依赖坐标数值。
我快困死了,现在是凌晨2点半,我感觉就算是借助AI我也不能保证全对,因此希望大家积极留言,互相讨论~