Подготовка стереотаксического прибора

Стереотаксический метод нашел широкое применение в физиологических лабораториях. Его описанию посвящены целые руководства (Р. М. Мещерский, 1961) и отдельные главы практических пособий (Я. Буреш с соавт., 1962; А. Я. Могилевский, 1960; А. Б. Коган и С. И. Щитов, 1967; Ю. Г. Кратин и В. И. Гусельников, 1971). Отсылая читателя к этим руководствам, будем лишь указывать, по мере необходимости, на те или иные детали. Следует подчеркнуть, что стереотаксический метод позволяет добиться высокой точности попадания электродов в любую точку мозга как на поверхности, так и в глубине его. В настоящее время можно считать, что он остается единственным методом, обеспечивающим изолированное выключение глубоких структур мозга при минимальной травме соседних образований.

Стереотаксические приборы разработаны для каждого вида животных, отличия в их конструкции определяются особенностями строения головы животного. Однако, в ряде случаев, можно использовать один и тот же прибор для разных животных, изменив в нем лишь детали головодержателя. Для кошек выпускается много разновидностей стереотаксических приборов. Хорошо зарекомендовал себя венгерский прибор типа МВ-4101, а также типа СЭЖ, который изготавливается опытно-конструкторским производством Института физиологии АН УССР. Для крыс существует специальный, более миниатюрный прибор, описанный Ю. М. Беленевым и Я. М. Кабаком (1959). В случае отсутствия такового можно воспользоваться старой несложной моделью стереотаксического прибора Хорслея - Делла, предназначенного для кошек (тип ЭМИБ-1), необходимо лишь заменить опору верхней челюсти деталью иной конструкции с учетом особенности строения верхней челюсти крыс (см. рис. 21). Необходимо также уменьшить диаметр кончиков ушных стержней соответственно размерам наружных слуховых проходов у крыс. Стереотаксические приборы специально предназначенные для собак, промышленностью не выпускаются. Для собак средней величины, 10-15 кг, можно воспользоваться тем стереотаксическим прибором, который предназначен для кошек, например типа СЭЖ. Для кроликов можно воспользоваться стереотаксическим прибором МВ-4101 или типа СЭЖ.

Главный момент в стереотаксическом методе - жесткая фиксация головы животного в строго определенном положении. Только при соблюдении этого условия может быть обеспечен успех операции, т. е. правильное попадание электрода в намеченный участок головного мозга.

Фиксация головы в стереотаксическом приборе имеет свои особенности для разных видов животных. У кошек и собак голова фиксируется в трех точках: ушные проходы, верхняя челюсть и нижний край глазницы. Для каждой из этих точек предусмотрены соответствующие приспособления, входящие в состав стереотаксического прибора. Для слуховых проходов - ушные стержни, для челюсти - опоры верхней челюсти, для глазниц - глазничные держатели (рис. 14, 1, 2, 3; рис. 15, 1, 2, 3).

У крыс голова фиксируется только в двух точках: ушные проходы и верхняя челюсть (рис. 16). Этого оказывается достаточно в связи с саблеобразной формой верхних резцов у данного вида животных, которая не позволяет смещаться носовой части черепа вверх.

У кроликов голова фиксируется также в трех точках, но без ушных стержней; вместо стержней применяется специальный фиксатор для скуловой кости (рис. 17). Кроме этих фиксаторов имеется еще два держателя, один из которых - опора верхней челюсти с отверстием для резцов, второй - прижимает носовую часть черепа к опоре верхней челюсти. Кроме правильного крепления головы, другим важным моментом в стереотаксическом методе является перемещение кремальеры (на которой крепится электрод) в трех строго взаимно перпендикулярных направлениях по отношению к уже зафиксированной в стереотаксическом приборе голове животного.

Эти направления перемещения кремальеры получили следующие названия: фронтальное - вдоль срединной линии головы (кпереди - кзади), сагиттальное - от срединной линии головы в стороны (вправо - влево) и вертикальное - от поверхности мозга в его глубину (вверх - вниз).

В стереотаксических атласах отсчет передвижений в указанных трех направлениях производится от трех соответствующих исходных, так называемых "нулевых", стереотаксических плоскостей: фронтальной, сагиттальной и горизонтальной.

У кошек и крыс фронтальную и горизонтальную нулевые плоскости можно установить накануне операции по ушным стержням стереотаксического прибора. Для этого ушные стержни вводятся в предназначенные для них замки прибора симметрично по направлению друг к другу; их острия должны точно совпасть при соприкосновении друг с другом. К точке соприкосновения двух остриев ушных стержней подводится кончик проводника электрода, закрепленный в кремальере стереотаксического приборе. Место совмещения кончика электрода с кончиком одного из ушных стержней берется за основу отсчета фронтального и горизонтального нулей. Это местоположение кончика электрода в цифровом выражении находят на шкалах кремальер и записывают.

При вышеописанном определении исходных нулей проводник электрода должен быть абсолютно прямым и строго перпендикулярным к горизонтальной нулевой плоскости.

Этот процесс нахождения исходных нулевых плоскостей и выпрямление проводника назовем центрированием электрода. В некоторых случаях, уже во время операции, когда животное фиксировано в стереотаксическом приборе, возникает необходимость в повторном центрировании проводников, которые предназначены для введения в головной мозг. Этот повторный контроль производится с помощью специального центровочного стержня. Он устанавливается так, чтобы его острие находилось на 15 или 20 мм выше дорсальной поверхности головы, закрепленной в стереотаксическом приборе.

Центрирование электродов у кроликов накануне операции ограничивается выправлением проводника и установкой его в кремальере стереотаксического прибора строго перпендикулярно к горизонтальной плоскости. Что касается установления всех трех нулевых значений стереотаксических координат, то это можно сделать только в период операции, когда голова кролика закреплена в стереотаксическом приборе. У этого животного установление фронтального и горизонтального нулей производится по брегме.

Центрирование электродов у собак накануне операции, также как и у кроликов, сводится лишь к выпрямлению проводника и укреплению его в кремальере стереотаксического прибора строго перпендикулярно к горизонтальной плоскости. Нулевые значения стереотаксических координат устанавливаются во время операции, когда собака закреплена в стереотаксическом приборе. Предлагаемый метод определения стереотаксических координат у собак требует обнажения сильвиевой ямки на поверхности головного мозга.

Предварительный расчет стереотаксических координат

Предварительный расчет стереотаксических координат для введения электродов вертикально и под углом предполагается для того, чтобы максимально возможная часть работы со стереотаксическим прибором и атласом была выполнена накануне операции, т. е. до того, как животное подверглось наркозу и фиксации в приборе. Необходимо также подготовить произвольную форму протокола, в графы которого вписать искомые координаты введения электродов, отыскав их по стандартным стереотаксическим атласам.

Предварительные расчеты особенно рекомендуется производить при вживлении нескольких пар электродов в разные структуры на обеих сторонах мозга, а также в тех случаях, когда предполагается ввести два электрода в близко расположенные участки и необходимо заранее представить форму и расположение электродов (не исключено, что одну из двух пар электрододержателей нужно будет изогнуть (см. рис. 8, 2) или ввести под углом, что также потребует дополнительных расчетов).

Наконец, это необходимо в тех случаях, когда предполагается произвести на одном и том же животном две операции, например, сначала вживить электроды, а через месяц или два разрушить мозговую структуру или перерезать проводящие пути. При таких операциях экспериментатор должен заранее представить размещение вживляемых электродов и крепящего пластика на поверхности черепа, чтобы они не закрывали того участка, на котором будут просверливаться отверстия для введения разрушающих электродов.

В ряде случаев при введении электродов в глубокие структуры мозга представляется необходимым вводить его не вертикально, а под углом к основной горизонтальной плоскости. К этому имеется ряд предпосылок. В одних случаях необходимо обойти вышележащие структуры, сведя к минимуму травму от прохождения электрода; в других случаях - обеспечить более короткий путь, к искомой структуре. Нередки эксперименты, в которых введение под углом - единственный способ введения электродов, например в мозжечок кошки, который расположен под костным образованием - тенториумом.

Расчет вживления электродов под углом также производится предварительно; он относительно прост для таких животных, как кошки, крысы, кролики, для которых имеются детально разработанные стереотаксические атласы головного мозга. Обычно пользуются двумя кремальерами. Сначала выставляется искомая точка с помощью вспомогательного (вертикального) электрода, к кончику которого подводится кончик рабочего электрода под желаемым углом. Затем снимают показания на кремальере рабочего электрода. Показания записывают в протокол с тем, чтобы использовать их во время операции вживления или разрушения.

Расчет вживления под углом может быть произведен также при наличии только одной кремальеры в стереотаксическом приборе. Детальное описание этого математического способа пересчета координат можно найти в специальном руководстве Р. М. Мещерского (1961).

Предварительный расчет координат для введения в головной мозг собаки невозможен, так как форма, размер и соотношение мозговых структур у этого вида животных вариабильны. В связи с этим расчет введения электрода под углом производится непосредственно во время операций и индивидуально по отношению к данной подопытной собаке.

Отбор инструментария и наркоз

Для операций используется набор нейрохирургических инструментов. Имеются также специальные приспособления и инструменты, набор которых представлен на рис. 18. К ним относятся, например, ранорасширители, применяемые в практике окулистов. Для отделения сухожилий от кости и удаления надкостницы пользуются разными типами распаторов. Для высверливания трепанационных отверстий диаметром до 2-3 мм удобно пользоваться зубоврачебной бормашиной, подобрав разные виды боров: шаровидные, обратноконусные, фиссурные. Высверливание больших трепанационных окон производится с помощью циркулярных боров-дисков. Для этой цели можно также воспользоваться трепаном с набором наконечников разного диаметра. Экстирпация мозгового вещества осуществляется специальной металлической ложечкой с острыми краями или путем отсасывания с помощью стеклянных канюль.

С другими нестандартными инструментами мы встретимся при описании отдельных видов операций.

Все металлические инструменты и хирургический материал (тампоны, салфетки, простыни) накануне операции подвергаются стерилизации. Режущие инструменты стерилизовать кипячением не рекомендуется. Для этой цели можно воспользоваться 96°-ным спиртом.

Опыт показывает, что операцию на мозге кошек можно проводить и в нестерильных условиях, но при этом обязательно введение антибиотиков до или во время операции соответственно с весом животного. Операции на мозге собак, крыс и кроликов проводятся в стерильных условиях.

В качестве наркотика хорошо себя зарекомендовал для всех животных нембутал (этаминал-натрий).

Для кошек оптимальная доза нембутала - 40 мг/кг - вводится внутрибрюшинно или внутримышечно в виде 4%-ного водного раствора. Перед операцией животное не кормят. Способы введения наркоза проиллюстрированы на рис. 19. Домашние кошки, а также те, на которых уже производились хронические опыты, легко переносят укол иглы и инъекцию. В отличие от кроликов и собак, кошек ни в коем случае нельзя фиксировать (привязывать к операционному столу) без наркоза.

После введения указанной дозы нембутала кошки, как правило, впадают в наркотический сон через 15-25 мин; длительность сна достигает 4-5 ч. Если у кошек долго не наступает сон, можно дополнительно ввести еще до 1/4 первоначально введенной дозы нембутала. Если и после этого животное продолжает бодрствовать, введение третьей дозы нембутала небезопасно. Операцию на данном животном производят через несколько дней, вводя наркотик в обычной дозе плюс еще 1/4 этой дозы.

Для крыс нембутал готовится на стерильном физиологическом растворе также из расчета 40 мг на 1 кг веса животного. Но для удобства расчета 40 мг нембутала растворяют в 1 мл физиологического раствора. В этом случае на 100 г веса животного вводится 0,1 мл раствора внутрибрюшинно. Произвести инъекцию нормальной здоровой крысе (в противоположность кошке) чрезвычайно трудно, поэтому рекомендуется предварительно подвергнуть ее эфирному Рауш-наркозу, поместив под стеклянный колпак, где находится тампон, смоченный эфиром. Во время нахождения крысы под колпаком экспериментатор должен внимательно следить за дыханием. Вначале крыса задерживает дыхание произвольно; затем оно нормализуется и появляются признаки действия наркоза. Если у крысы в этот момент наступит остановка дыхания, нужно немедленно извлечь ее из-под колпака и в случае необходимости прибегнуть к искусственному дыханию.

Следует подчеркнуть, что продолжительность наркоза у крыс около 2-2,5 ч. Добавлять наркотик в процессе операции не рекомендуется, так как границы наркотической и летальной доз близки у этого вида животных. При необходимости продолжать операцию свыше 2,5 ч лучше перейти на эфирный наркоз с помощью маленькой маски, тщательно наблюдая за дыханием животного.

В случае повторных (через несколько дней или недель) операций на одном и том же животном дозу наркотика можно уменьшить на 1/4 - 1/3 первоначальной.

Наркозу собак должна предшествовать премедикация. За 30-40 мин до начала операции собаке вводят подкожно морфин - по 1 мл 1%-ного раствора на 1 кг веса. При повторных операциях дозу морфина несколько увеличивают в связи с быстро развивающимся привыканием к этому наркотику.

Вводить морфин следует вне операционной, так как он вызывает у собак обильное слюноотделение, рвоту и дефекацию. Через 30-40 мин после инъекции эти явления исчезают, животное становится вялым, сонливым и не агрессивным. В таком состоянии собаку доставляют в операционную, привязывают на операционном столе и на фоне действия морфина вводят внутрибрюшинно стерильный водный раствор нембутала из расчета 13 мг на 1 кг веса. Через 15- 20 мин собака погружается в наркотический сон, после чего приступают к фиксированию ее головы в головодержателе стереотаксического аппарата.

Для наркотизирования кроликов используется стерильный раствор нембутала в оптимальной дозе 35-40мг/кг. Вводится внутрибрюшинно, для чего кролика держат на весу за холку и задние лапы. Продолжительность действия указанной дозы наркоза около 2 ч. В случае преждевременного выхода из наркотического состояния (но не ранее чем через 40-50 мин после первого введения) дополнительно можно ввести в краевую вену уха еще 5 см³ физиологического раствора нембутала (100 мг в 25 см³).

Фиксация животных

Укрепление головы в стереотаксическом приборе возможна только после того, как животное впало в наркотический сон: зрачки сужены, двигательные реакции на умеренные болевые раздражения отсутствуют.

Голова животного должна быть закреплена в головодержателе абсолютно симметрично и жестко. Наиболее ответственный и трудный момент, особенно для начинающих экспериментаторов, это введение ушных стержней в слуховые проходы. На рис. 20 представлены три последовательных позиции введения стержней в слуховые проходы кошки. Сначала ушные раковины оттягиваются кзади и кверху (рис. 20, 1), затем ушные стержни вводятся в начало слухового прохода до упора (рис. 20,2), после чего стержень фиксируется (рис. 20, 3) для принятия нормального положения в костном канале.

Один из показателей правильности введения ушных стержней для животных состоит в следующем. Нажимом пальца на носовую часть опускают ее вниз, затем быстро отнимают палец, голова должна произвести качательные движения (вверх - вниз); этот тест особенно хорошо удается, когда пользуются ушными стержнями, фиксаторы которых вращаются. Голова не должна смещаться ни вправо, ни влево, так как стержни упираются до отказа в основание слуховых проходов. Во избежание повреждения барабанной перепонки поперечники концов ушных стержней должны быть больше, чем костный слуховой проход у данного вида животного, что проверяется предварительно на черепе, и, если необходимо, концы стержней затупляются напильником.

После фиксации головы крысы нужно проверить положение зубов: резцы должны находиться в состоянии естественного прикуса. Если голова закреплена неправильно, то нижние резцы расходятся либо нижняя челюсть неестественно смещается вперед. На рис. 21 представлены схематические изображения правильного и неправильного положения резцов крысы, голова которой закреплена в стереотаксическом приборе. На рис. 22- фотографии крысы с неправильной и правильной фиксацией головы (сравнить с рис. 21). Для того, чтобы убедиться, что ушные стержни находятся в слуховых проходах, можно применить следующий прием. Экспериментатор двумя пальцами берет носовую часть головы крысы и осторожно двигает ее влево и вправо от срединной линии; при этом люфт должен быть весьма ограничен.