A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
يصف هذا البروتوكول طريقة قياسية لفي وقت واحد وظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي والتحفيز العميق للدماغ في القوارض. الجمع بين استخدام هذه الأدوات التجريبية يسمح لاستكشاف النشاط المصب العالمية ردا على التحفيز الكهربائي في الدماغ أي هدف تقريبا.
من أجل تصور الاستجابات العالمية والمصب الخلايا العصبية للمخ (DBS) على أهداف مختلفة، وقد وضعنا بروتوكولا لاستخدام الأكسجين في الدم المستوى التابعة (BOLD) وظيفية التصوير بالرنين المغناطيسي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) إلى القوارض صورة في وقت واحد مع DBS. DBS الرنين المغناطيسي الوظيفي يقدم عددا من التحديات التقنية، بما في ذلك دقة القطب زرع، والتحف التي تم إنشاؤها بواسطة MR القطب، واختيار التخدير ومشلول للحد من أي آثار العصبية في وقت واحد في حين القضاء على حركة الحيوانات، وصيانة المعلمات الفسيولوجية، والتي يمكن أن الانحراف عن يخزي إشارة BOLD. وقد وضعت مختبرنا مجموعة من الإجراءات التي هي قادرة على التغلب على معظم هذه القضايا ممكن. لالتحفيز الكهربائي، يتم استخدام محلية الصنع التنغستن القطبين مسرى مكروي، إدراج stereotactically في موقع التحفيز في موضوع تخدير. استعدادا للتصوير، يتم إصلاح القوارض على خوذة من البلاستيك ونقل إلى تجويف المغناطيس. لتخدير والشلل خلال المسح الضوئي، ومزيج من dexmedetomidine وبانكورونيوم هي التي غرست بشكل مستمر، جنبا إلى جنب مع جرعة ضئيلة من isoflurane و، وهذا يقلل من تأثير إعداد السقف BOLD التخدير المتطايرة. في هذا المثال التجربة، وتحفيز نواة تحت المهاد (STN) وتنتج استجابات BOLD التي لوحظت في المقام الأول في المناطق القشرية المماثل، تركزت في القشرة الحركية. في وقت واحد DBS والرنين المغناطيسي الوظيفي يسمح التشكيل لا لبس فيها من الدوائر العصبية التي تعتمد على الموقع والمعلمات التحفيز التحفيز، ويسمح للمراقبة من التحويرات العصبية خالية من التحيز الإقليمي. هذه التقنية يمكن استخدامها لاستكشاف آثار المصب من تحوير الدوائر العصبية في الدماغ أي منطقة تقريبا، مع الآثار المترتبة على كل من التجريبية والسريرية DBS.
تحديد آثار المصب العالمية النشاط الدوائر العصبية يمثل تحديا كبيرا وهدفا لكثير من مجالات النظم علم الأعصاب. هي وندرة الأدوات المتاحة حاليا التي تلبي هذه الحاجة، وبالتالي هناك طلب لزيادة إمكانية الوصول إلى الاجهزة التجريبية المناسبة. طريقة واحدة لتقييم مثل هذه النتيجة العالمي لتفعيل الدوائر العصبية تعتمد على التطبيق المتزامن من الدماغ التحفيز الكهربائي العميق (DBS) والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي). DBS-الرنين المغناطيسي الوظيفي يسمح للكشف عن استجابات المتلقين لتفعيل الدائرة على نطاق والمكانية الكبيرة، ويمكن تطبيقها في الواقع أي هدف التحفيز. هذا هو مجموعة أدوات مناسبة للغاية لدراسات ما قبل السريرية متعدية، بما في ذلك توصيف الردود على التحفيز العلاجية عالية التردد.
بالإضافة إلى الوصول إلى ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي مناسبة وناجحة التجارب DBS-الرنين المغناطيسي الوظيفي تتطلب النظر في عدد من المتغيرات المستقلةوفاق، بما في ذلك نوع القطب أو أسلوب التخدير، وصيانة المعلمات الفسيولوجية. على سبيل المثال، ينبغي أن يستند اختيار القطب على عوامل تتعلق التحفيز فعالية (على سبيل المثال. حجم الرصاص وتصرف، أحادية مقابل ثنائي القطب)، وكذلك MR التوافق والقطب حجم قطعة أثرية. تختلف التحف القطب الكهربائي وفقا لمواد والحجم، وكذلك تسلسل المسح الضوئي المستخدمة؛ ينبغي استخدام اختبار دقيق قبل التجريبية لتحديد نوع القطب المناسبة لكل دراسة. بشكل عام، ينصح أقطاب التنغستن ميكروسلك لهذا البروتوكول. وينبغي بذل اختيار مشلول والمهدئة لشل فعالية الحيوان وتقليل الآثار القمعية بعض المهدئات على مستوى الأكسجين في الدم التي تعتمد على (بولد) إشارة. أخيرا، من المهم جدا للحفاظ على الحيوانات في المعلمات الفسيولوجية الأمثل، بما في ذلك درجة حرارة الجسم وتشبع الأكسجين.
البروتوكول الذي وضعنا لDBS-الرنين المغناطيسي الوظيفي يتغلب على كثير من هذه العقبات المحتملة، وبين أيدينا، ويوفر نتائج قوية ومتسقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه الإجراءات التجريبية يمكن اعتمادها بسهولة لمزيج من الرنين المغناطيسي الوظيفي مع أساليب التحفيز البديلة، بما في ذلك التحفيز optogenetic.
بيان الأخلاق: هذا الإجراء هو وفقا للمعاهد الوطنية للصحة المبادئ التوجيهية للبحوث الحيوان (دليل لرعاية واستخدام الحيوانات المختبرية) وتتم الموافقة عليها من قبل لجنة جامعة رعاية الحيوان واستخدام المؤسسية ولاية كارولينا الشمالية.
1. القطب زرع
الخطوة الأولى هي زرع قطب كهربائي. في هذه الخطوة، يتم زرع إلكترود من جانب واحد في نواة تحت المهاد (STN)، نواة صغيرة مع أهمية متعدية لعلاج مرض باركنسون باستخدام الطرق التالية:
2. إعداد الرنين المغناطيسي الوظيفي
الخطوة الثانية هي الإعداد لالرنين المغناطيسي الوظيفي، بما في ذلك المواقع من لفائف والإعداد للمعدات الرصد الفسيولوجية.
3. الرنين المغناطيسي الوظيفي البيانات اكساب
الخطوة الثالثة هي اكتساب الرنين المغناطيسي الوظيفي، بما في ذلك المواقع، الملئ، بالاشعة التشريحية، ويمسح وظيفية. ويستخدم نظام 9.4 تسلا مع لفائف سطح محلية الصنع هنا، على الرغم من هذه التقنية يمكن تكييفها لأنظمة عالية الحقل الأخرى وتجاريا جعلت فائف التصوير بالرنين المغناطيسي.
4. معالجة البيانات وتحليل الرنين المغناطيسي الوظيفي
الخطوة الرابعة هي معالجة وتحليل البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي، بما في ذلك جيل من الخرائط الاستجابة وحساب في المئة تغير إشارة BOLD. يمكن استخدام برامج مخصصة تعمل ضمن بيئة الحوسبة (مثل MATLAB) أو تجارية أدوات البرمجيات الرنين المغناطيسي الوظيفي (على سبيل المثال. SPM، FSL، أو AFNI).
تم الحصول على بيانات وظيفية ممثل وفقا لبروتوكول أعلاه في الفئران واحد مع القطب تحفيز مزروع إلى النواة تحت المهاد على الجانب الأيمن. يتم توفير مثال على الإعداد ضرورية لالتقاط صور الرنين المغناطيسي الوظيفي DBS في الشكل 1. تم تطبيق التحفيز بما يتفق مع بروتوكول أ?...
في وقت واحد DBS والرنين المغناطيسي الوظيفي يمثل مجموعة أدوات تجريبية واعدة لتحديد وتوصيف الاستجابات العصبية المصب العالمية لتحفيز الدوائر، في الجسم الحي. والميزة الرئيسية لهذه التقنية أكثر من غيرها من الأدوات المتاحة، مثل التسجيلات الكهربية، يكمن في طبيعة منح?...
والكتاب ليس لديهم ما يكشف.
نشكر Shaili جها وهيذر Decot للحصول على المساعدة مع التصوير.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Isoflurane (Forane) | Baxter | 1001936060 | |
Dexmedetomidine (Dexdomitor) | Pfizer | 145108-58-3 | |
Pancuronium Bromide | Selleckchem | S2497 | |
9.4 T Small Animal MRI | Bruker | BioSpec System with BGA-9S gradient | |
Sterotactic Frame | Kopf | Model 962 | |
Small Animal Ventilator | CWE, Inc. | 12-02100 | Model SAR-830 |
Dental Cement | A-M Systems | 525000 | Teets Cold Curing |
MouseOx Plus System | STARR Life Science Corp. | ||
Capnometer | Surgivet, Smith Medical | V9004 Series | |
Stimulus Isolator | World Precision Instruments | Model A365 | |
MR-compatible Brass Screws | McMaster Carr | 94070A031 | 0-80 thread size, 1/4 in. Can be cut to desired length. |
Tungsten Wire | California Fine Wire Company | 100211 | Used to construct MR-compatible stimulating microelectrode |
Syringe Pump | Harvard Appartus | Model PHD 2000 (not MRI-compatible) |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved