وأيد هذا العمل عن طريق المنح التالية (DaSilva AF): المعهد الوطني للصحة - المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية - K23 NS062946، الدماغ مؤسسة دانا والمناعية التصوير جائزة، وجائزة بحوث مؤسسة أبحاث الصداع النصفي غرانت. والكتاب يعترف مركز الطب النووي التكنولوجيين PET (جيل M. روثلي، إدوارد J. ماكينا، أندرو ر Weeden، بول كيسون، وكاتلين هندريكس) وموظفي مختبر التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (سكوت بلتيير وكيث نيونهام). وكان الدكتور ألكسندر DaSilva، الباحث الرئيسي، الوصول الكامل إلى جميع البيانات في الدراسة، ويأخذ المسؤولية عن سلامة البيانات ودقة في تحليل البيانات. الكتاب تعلن أي تضارب في المصالح ذات الصلة لهذه الدراسة.

يجب أن تتم الموافقة على الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسساتي المحلي، ولجنة بحوث المخدرات المشعة. موضوع البحث يعطي موافقة خطية أبلغ للمشاركة في الدراسة. وينقسم البروتوكول إلى ثلاث خطوات الزمني: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> دورة التصوير بالرنين المغناطيسي </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الدورة PET خلال المرحلة نشبي (الصداع) الصداع النصفي </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الدورة PET خلال المرحلة النشبات (لا صداع) من الصداع النصفي </li></ol> المريض هو المسؤول عن ملء مذكرات الصداع، ويؤكد مع مجموعة أبحاث وقوع هجوم الصداع النصفي في يوم جلسة التصوير. كلا، النشبات ونشبي، ينبغي المقرر بمسح الدائرة خلال مراحل الجريبي منتصف أواخر منفصلة للمريض (بعد 5-10 أيام من اليوم الأول من الحيض)، والتي كانت تتبع في هذه الحالة ويحسب مقدما من قبل طبيب أمراض النساء ذوي الخبرة في مجال (سنة). 1. الدورة التصوير بالرنين المغناطيسي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبلالتقشير للتجربة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل إعداد هذا الموضوع للمسح، فمن الضروري اتباع تعليمات السلامة المناسبة بسبب المجال المغناطيسي الماسح MR. يجب أن يكون جميع أفراد الدراسة قبل الدخول إلى غرفة إجراء MR خالية من المعادن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقديم نسخة من نموذج الموافقة المستنيرة، وقعت سابقا من قبل المتطوعين خلال البحوث الفحص الأولي، إلى تقني MR. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الموضوع لتفحص <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في يوم التصوير بالرنين المغناطيسي، اطلب من موضوع البحث لملء استمارة فحص سلامة التصوير بالرنين المغناطيسي. مطلوب هذا النموذج لأي التصوير بالرنين المغناطيسي التي اتخذت في جامعة ميتشيغان - الرنين المغناطيسي الوظيفي المختبر. الاستبيان يعزز أن هذا الموضوع هو أيضا خالية من المعدن وليس لديه حالة طبية تتطلب دراسة متأنية وخاصة (على سبيل المثال، شظايا معدنية الأجنبية، جهاز ميكانيكي / كهربائي مزروع). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طمأنة المشاركين أن يفهم MR الإجراء، المخاطر والمنافع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Delivإيه أكمل نموذج الفحص إلى تقني MR الذين سيتم مساعدة في الإجراء. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على التشريحية التصوير بالرنين المغناطيسي T1 المرجحة خلال المرحلة النشبات للمريض على الماسح الضوئي 3 تسلا. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام المعلمات التسلسل التالي لاقتناء التصوير بالرنين المغناطيسي: <ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وأشار أ. المحورية مدلل-التدرج (SPGR) اقتناء 3D </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> B. عرض النطاق الترددي = 15.63 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الوقت C. التكرار [TR] = 9.2 ميللي ثانية </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الوقت D. صدى [TE] = 1.9 ميللي ثانية </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الانتعاش E. عكس 500 ميللي ثانية </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> F. زاوية الوجه = 15 درجة </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> G. 25/26 فوف </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> H. عدد الإثارات [NEX] = 1 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> I. 144 شرائح متجاورة </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> J. 1.0 مم سماكة شريحة </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> K. 256 × 256 مصفوفة </li></ul></li></ol></li></ol> 2. نشبي الدورة PET <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التحضير للتجربة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل التأكد من الفحص في مستشفى الجامعة، اتصل هذا الموضوع للتحقق من الذي فتاهبورصة عمان من الدورة الشهرية وقالت انها سوف تكون في يوم الفحص. فمن المستحسن لإجراء مسح PET خلال المرحلة الجرابية منتصف أواخر (5-10 أيام التالية الطمث ظهور نزيف). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقديم طلب إلى المستشفى لإنتاج [11 C] كارفينتانيل، وهو المشع الحياة قصيرة مع تقارب انتقائية لمستقبلات μ-الأفيونية، وذلك باستخدام السيكلوترون في محيط الفحص. يجب أن تنتج التتبع 2 ساعة قبل الفحص. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في يوم الفحص PET نشبي المحتملة، اتصل موضوع 2 ساعة قبل الموعد لتأكيد وجود هجوم الصداع النصفي عفوية. إذا هجوم الصداع النصفي هو الحاضر، تحقق من صحة التشخيص الصداع النصفي التالية التصنيف الدولي للاضطرابات الصداع. بعد التشخيص، وأؤكد أن المشارك قادرا على الحصول بأمان إلى المستشفى للخضوع لعملية الفحص. توفير وسائل النقل إذا كان الموضوع ليس قيادة مريحة أو إذا لم يكن هناك سائق المعين هو متاح. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد سوbject للسكان <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عند وصول المشاركين في المستشفى، ومرافقة لها إلى جناح PET لإعادة التصديق التشخيص استنادا إلى التصنيف الدولي للاضطرابات الصداع. قبل الفحص، إجراء اختبار البول المخدرات للتأكد من أن هذا الموضوع لم يكن تناول أي مادة يمكن أن تتفاعل مع كارفينتانيل التتبع [11 C]، يعقبه اختبار الحمل البول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نؤكد من جديد أن المشارك يفهم الإجراء PET، والمخاطر والفوائد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسليم نسخة من نموذج الموافقة المستنيرة، وقعت سابقا من قبل المتطوعين البحوث خلال الفحص الأولي، إلى تقني الطب النووي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد توجيه تقني الطب النووي، ومساعدة تسوية الموضوع في الماسح الضوئي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وهذا الموضوع يخضع 1 90 دقيقة مسح PET باستخدام HR سيمنز + الماسح الضوئي في وضع 3D (صور بناؤها لديهم العرض الكامل في نصف كحد أقصى (FWHM) من القرار ~ مم 5.5 مم في الطائرة و 5.0 محوريا). </li> &lt;لى&gt; لكل [11 C] جرعة كارفينتانيل (555 من MBq ≤ 0.03 ميكروغرام / كلغ)، ويدير خمسين في المئة كما بلعة مع ما تبقى غرست بشكل مستمر على مدى الفحص لتحقيق مستويات التتبع المستمر للدولة ما يقرب من 35 دقيقة بعد تناوله التتبع . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الدورة PET النشبات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 2،2-2،6 خلال المرحلة غير الصداع. </li></ol></li></ol> 3. إعادة الإعمار البيانات PET <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعادة بناء الصور باستخدام خوارزميات PET التفاعلية إلى 128 × 128 بكسل المصفوفة في حقل قطرها 28.8 سم الرؤية (فوف). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على 21 إطارات الصور وشارك في تسجيل مع بعضها البعض لتصحيح الحركة أثناء الفحص. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على نقل 6 دقائق (مصدر 68Ge) مسح قبل PET المسح لأغراض تصحيح التوهين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل البيانات صورة ديناميكية لكل المسح على أساس فوكسل تلو فوكسل إلى مجموعتين من الصور حدودي (10 - 40 دقيقة): <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام مقياس النقل التتبع (K1 راتيس) لإجراءات coregistration والتطبيع؛ و </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام مقياس المتعلقة مستقبلات، BP ND، بما يتناسب مع Bmax (تركيز مستقبلات) لتقسيم بواسطة دينار كويتي (مستقبلات تقارب). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقدير هذه التدابير باستخدام تحليل لوجان الرسومية تستند المنطقة الإسناد مع القشرة القذالي باعتبارها المرجعية المنطقة 12. </li></ol> 4. تحليل البيانات PET ملاحظة: تشريحيا توحيد الصور في الفضاء باستخدام قالب حدودي رسم الخرائط الإحصائية (SPM8) البرامج التالية تسلسل أدناه. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شارك في تسجيل وفحص بالاشعة K1 MR. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيع مسح MR لمعهد مونتريال العصبية (MNI) قالب الدماغ باستخدام DARTEL. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق المصفوفة الناتجة تشوه إلى الصور PET. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحقق التعاون ودقة تسجيل التطبيع بمقارنة تحولت MR PET والصور إلى القالب الأطلس MNI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المنطقة الاهتمام (ROI) التحليل. </lط&gt; </ol> دراسة النشاط من عدة مناطق الثنائية التي تعمل أثناء معالجة الألم، بما في ذلك: <ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> A. الأمامي / وسطي / الخلفي الحزامية </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> B. العزل </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> C. الحصين </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> D. اللوزة </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رئيس E. المذنبة / جسم </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> F. النواة المتكئة </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> G. Putamen </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> H. الجانبي / وسطي الكرة الشاحبة </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نوى أولا المهاد (الأمامي بطني، بطني الخلفي الجانبي / وسطي، الخلفية الجانبية، خط الوسط، الظهرية الجانبية / وسطي) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> J. محيط بالمسال المادة الرمادية (PAG) </li></ul><ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد MarsBaR (في الفضاء موحدة لكل من هذه المناطق، مع استثناء من تسيران تسيران على توليد العائد على الاستثمار من خلال وضع 3 مم في المجال الإحداثيات: الحق: 4، -28، -6، واليسار:. -2، -28 ، -6. وقد تبين هذا الموقع تسيران سبق أن التعديلات diffusional والاتصال في المرضى الذين يعانون من الصداع النصفي مقارنة مع الاصحاء 13،14. ملاحظة: دراسات تجارب الاختبار مع [11 C] كارفينتانيل تظهر استنساخ التدابير BP ND من جيد إلى أقل من 10٪، مع معظم المناطق القشرية يجري 3-5٪ 15. يلاحظ أكبر معامل الاختلاف (تغ = Std.Dev. / متوسط) عادة في المناطق التي تشهد أدنى ملزم، ولكن، حتى في المناطق القشرية مع أدنى ملزم BP ND COV كانوا ~ 0.5. وبالتالي، والتغيرات في نسبة العائد على الاستثمار μOR BP ND بين بالاشعة تعتبر فقط كبيرة كما هو الحال عندما فوق 10٪. </li></ol> 5. 3D-Neuronavigation <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تستعد لتجربة 3D-IIN <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيم البيانات الواردة في NIfTI تنسيق البيانات الحجمي كما كومة من الصور ذات الكثافة وتفعيل مستويات تعريفها بأنها 16 بت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ارتداء نظارات المصراع النشط LCD لتمكين الوقت متتابعة تأثير 3D مجسمة. النظارات مصراع تعمل من خلال حجب عين واحدة في حين يظهر على الصورة لعرض العين الأخرى على الشاشة. ثم تكرر هذه العملية للعين الأخرى. هذا shutteriيحدث تأثير نانوغرام في 110 هرتز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام عصا التحكم للتفاعل مع محاكاة بعد أن أوعز على استعمالها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجهيز النظارات مصراع وعصا التحكم مع علامات عاكسة لتمكين تتبع 6DOF الدقيق للكائنات في الفضاء عبر نظام التقاط الحركة VICON. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عرض Aubject تفعيل البيانات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام ملفات XML التكوين لتحديد تعيينات لون الكثافة وتفعيل المستويات، والتي يتم تحميلها عند بدء التطبيق وتقاسمها مع كل كمبيوتر في الكتلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على الخلايا الحجمي 3 الابعاد من NIfTIdata قدمت مجموعة من الوظائف عن طريق التحميل الداخلية الوداجي في و&quot;Niftilib&quot; مكتبة البرمجيات مفتوحة المصدر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مشاركة الناتجة خلايا الحجمي مع كل كمبيوتر في الكتلة لتحسين سرعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفسير الخلايا الحجمي من قبل تظليل بينغل (GLSL) التي تجري يسيرون راي وعرض من voxels مع اختلاف الألوان والورق الشفاف يحددهاتعيين لون ملفات التكوين XML المشتركة سابقا. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على موقع من خلال نظام VICON واستخدام هذا لتحديث وجهات نظر رسمها البيانات الحجمي على كل شاشة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سجل التفاعلات واستخدامها لضبط وخفض الطائرات من خلال البيانات من أجل التنقل في الفضاء الافتراضي بشكل حيوي. </li></ol> 6. 3D-غامرة والتفاعلية Neuronavigation (3D-IIN) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بيانات تفعيل الموضوع مخزن في تنسيق البيانات NIfTI، وهو نوع بيانات الحجمي أن يتم تفسير استخدام المكتبة Niftilib. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على التفاعلات وموقع من خلال نظام تتبع VICON، جهاز جويستيك، وإدخال إيمائية. استخدام هذه المعلومات لضمان يمثل الصورة المعروضة وجهة نظر صحيحة، والسماح في الوقت الحقيقي للاستكشاف مجموعة البيانات، وتمكين التحكم الديناميكي لمدة تصل إلى 3 طائرات القطع التعسفي باستخدام حركات مألوفة ومخططات التحكم (الشكل 1). </li></ol>

<ol>
	<li>Stewart, W. F., Shechter, A., Rasmussen, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Migraine+prevalence.+A+review+of+population-based+studies.">Migraine prevalence. A review of population-based studies.</a> Neurology. 44, (1994).</li><li>Lipton, R. B., Silberstein, S. D., Stewart, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+update+on+the+epidemiology+of+migraine.">An update on the epidemiology of migraine.</a> Headache. 34, 319-328 (1994).</li><li>Lipton, R. B., Bigal, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Migraine:+epidemiology,+impact,+and+risk+factors+for+progression.">Migraine: epidemiology, impact, and risk factors for progression.</a> Headache. , (2005).</li><li>Hu, X. H., Markson, L. E., Lipton, R. B., Stewart, W. F., Berger, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Burden+of+migraine+in+the+United+States:+disability+and+economic+costs.+Arch+Intern+Med.">Burden of migraine in the United States: disability and economic costs. Arch Intern Med.</a> Arch Intern Med. 159, 813-818 (1999).</li><li>Lipton, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cutaneous+allodynia+in+the+migraine+population.">Cutaneous allodynia in the migraine population.</a> Ann Neurol. 63, 148-158 (2008).</li><li>Fields, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+how+opioids+contribute+to+reward+and+analgesia.">Understanding how opioids contribute to reward and analgesia.</a> Reg Anesth Pain Med. 32, 242-246 (2007).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opioid+Therapy+for+Migraine.">Opioid Therapy for Migraine.</a> Headache: The Journal of Head and Face Pain. 47, 1371-1372 (2007).</li><li>Menon, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+mu-opioid+receptor+gene+polymorphism+(A118G)+is+associated+with+head+pain+severity+in+a+clinical+cohort+of+female+migraine+with+aura+patients.">The human mu-opioid receptor gene polymorphism (A118G) is associated with head pain severity in a clinical cohort of female migraine with aura patients.</a> The journal of headache and pain. 13, 513-519 (2012).</li><li>Drinovac, V., Bach-Rojecky, L., Matak, I., Lackovic, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Involvement+of+mu-opioid+receptors+in+antinociceptive+action+of+botulinum+toxin+type+A.">Involvement of mu-opioid receptors in antinociceptive action of botulinum toxin type A.</a> Neuropharmacology. 70, 331-337 (2013).</li><li>Lipton, R. B., Bigal, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opioid+therapy+and+headache:+a+cause+and+a+cure.">Opioid therapy and headache: a cause and a cure.</a> Neurology. 62, 1662-1663 (2004).</li><li>Harris, R. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+central+mu-opioid+receptor+availability+in+fibromyalgia.">Decreased central mu-opioid receptor availability in fibromyalgia.</a> J Neurosci. 27, 10000-10006 (2007).</li><li>Logan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+volume+ratios+without+blood+sampling+from+graphical+analysis+of+PET+data.">Distribution volume ratios without blood sampling from graphical analysis of PET data.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 16, 834-840 (1996).</li><li>Mainero, C., Boshyan, J., Hadjikhani, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+functional+magnetic+resonance+imaging+resting-state+connectivity+in+periaqueductal+gray+networks+in+migraine.">Altered functional magnetic resonance imaging resting-state connectivity in periaqueductal gray networks in migraine.</a> Ann Neurol. 70, 838-845 (2011).</li><li>DaSilva, A. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interictal+alterations+of+the+trigeminal+somatosensory+pathway+and+periaqueductal+gray+matter+in+migraine.">Interictal alterations of the trigeminal somatosensory pathway and periaqueductal gray matter in migraine.</a> Neuroreport. 18, 301-305 (2007).</li><li>Hirvonen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+central+mu-opioid+receptor+binding+in+vivo+with+PET+and+[11C]carfentanil:+a+test-retest+study+in+healthy+subjects.">Measurement of central mu-opioid receptor binding in vivo with PET and [11C]carfentanil: a test-retest study in healthy subjects.</a> European journal of nuclear medicine and molecular imaging. 36, 275-286 (2009).</li><li>Cao, Y., Aurora, S. K., Nagesh, V., Patel, S. C., Welch, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI-BOLD+of+brainstem+structures+during+visually+triggered+migraine.">Functional MRI-BOLD of brainstem structures during visually triggered migraine.</a> Neurology. 59, 72-78 (2002).</li><li>Afridi, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+PET+study+exploring+the+laterality+of+brainstem+activation+in+migraine+using+glyceryl+trinitrate.">A PET study exploring the laterality of brainstem activation in migraine using glyceryl trinitrate.</a> Brain. 128, 932-939 (2005).</li><li>Moulton, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Painful+heat+reveals+hyperexcitability+of+the+temporal+pole+in+interictal+and+ictal+migraine+States.">Painful heat reveals hyperexcitability of the temporal pole in interictal and ictal migraine States.</a> Cereb Cortex. 21, 435-448 (2011).</li><li>Burstein, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thalamic+sensitization+transforms+localized+pain+into+widespread+allodynia.">Thalamic sensitization transforms localized pain into widespread allodynia.</a> Ann Neurol. 68, 81-91 (2010).</li><li>Denuelle, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+PET+study+of+photophobia+during+spontaneous+migraine+attacks.">A PET study of photophobia during spontaneous migraine attacks.</a> Neurology. 76, 213-218 (2011).</li><li>Denuelle, M., Fabre, N., Payoux, P., Chollet, F., Geraud, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypothalamic+activation+in+spontaneous+migraine+attacks.">Hypothalamic activation in spontaneous migraine attacks.</a> Headache. 47, 1418-1426 (2007).</li><li>Weiller, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+stem+activation+in+spontaneous+human+migraine+attacks.">Brain stem activation in spontaneous human migraine attacks.</a> Nat Med. 1, 658-660 (1995).</li><li>Williamson, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+opioid+receptors+in+neurogenic+dural+vasodilation+and+sensitization+of+trigeminal+neurones+in+anaesthetized+rats.">Role of opioid receptors in neurogenic dural vasodilation and sensitization of trigeminal neurones in anaesthetized rats.</a> Br J Pharmacol. 133, 807-814 (2001).</li><li>Zubieta, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+mu+opioid+receptor+regulation+of+sensory+and+affective+dimensions+of+pain.">Regional mu opioid receptor regulation of sensory and affective dimensions of pain.</a> Science. 293, 311-315 (2001).</li></ol>

والكتاب ليس لديهم ما يكشف.

في هذا التقرير الحالة، تم استكشاف البيانات تصوير الأعصاب الصداع النصفي الفعلية للمرة الأولى، في غامرة تماما الواقع الافتراضي 3D، والتي أظهرت انخفاضا في μ-الأفيونية مستقبلات توافر الغرف (BP μOR ND). تخفيضات في μOR BP ND يعني أن هناك الإشغال العالي و / أو فقدان مستقبلات μ الأفيونية في الجهاز العصبي المركزي. ، ومن المتوقع أن تحدث نتيجة لاطلاق سراح الأفيونيات الذاتية التفاعل مع μORs كرد التنظيمية لآلام مستمرة، مما يجعل أقل μORs تخفيضات حادة في μOR BP ND في مناطق الألم مصفوفة أثناء الفحص نشبي بالمقارنة مع الفحص النشبات الوصول إلى المشع. حداثة نشبي دراستنا تصوير الأعصاب الصداع النصفي يكمن في النهج الجديد neuronavigation 3D للتحقيق في الدماغ البيانات الفعلية المريض في الواقع الافتراضي. تم استخدام تقنية PET المشع لقياس التغيرات في μORsتوافر مع [11 C] كارفينتانيل. عندما درست خلال هذا الحدث الصداع، وعادة ما تفحص أدمغة migraineurs بعد الزناد الهجوم (على سبيل المثال، غليسريل، ضوئي) 16،17، أو تحت الطلب التقنية من التحفيز أثار محددة (على سبيل المثال، والألم، وفرشاة، وعلى ضوء ، والرائحة) 18-20. كل تلك الدراسات تثبت العلم بأن اضطراب يرتبط مع فرط الاستثارية القشرية وتحت القشرية خلال مرحلة الصداع. ومع ذلك، مثل عدد كبير من المحفزات في البروتوكولات تصوير الأعصاب ويدخل العوامل المتعددة التي تلقي بظلالها فهمنا لتأثير الوحيد للهجوم الصداع النصفي الحاد على الجهاز العصبي المركزي. من عدد قليل من الدراسات الفنية السابقة دون وجود التحفيز الخارجية، هناك إشارة إلى زيادة تدفق الدماغي الإقليمية في مجالات مثل القشرة الحزامية، تحت المهاد، والدماغ 21، والتي يمكن أن تستمر حتى بعد العلاج الحاد 22. حتى اليوم، وتكنولوجيات تصوير الأعصاب تطبيقها لم يسمح للالتوصيف الجزيئي للعمليات العصبي / مستقبلات تشارك في الهجوم الصداع النصفي، مثل آلية μ الأفيونية الذاتية، واحدة من أهم الموارد مسكن في الدماغ. علاوة على ذلك، سمح أسلوبنا هذه العمليات من يكتشفها باستخدام 3D neuronavigation في بيئة افتراضية. نظام تغييري الألم الهابطة هو عبارة عن شبكة معقدة الذي ينظم معالجة الألم إلى حد كبير عن طريق مستقبلات μ الأفيونية في جميع أنحاء الدماغ، بما في ذلك العمود الفقري إلى مناطق فوق والعمود الفقري. وتعرف هذه المناطق أن تشارك في الذاتية المضادة للحس الألم، التوتر الناجم عن وعي، والعمل من المخدرات الأفيونية المستخدمة عادة لعلاج الألم المزمن والصداع النصفي. في الواقع، فإن توسع الأوعية العصبية الجافية المرتبطة بالصداع النصفي يمكن تحول دون المورفين، وبعد ذلك عكس من قبل خصم النالوكسون الأفيونية، مشيرا إلى أن آثار المورفين على العصبيةيتم بوساطة التهاب تحديدا عن طريق تنشيط مستقبلات μ-الأفيونية 23. ومن المثير للاهتمام، ويرتبط حجم الأفيونية / μORs التنشيط الإقليمية الذاتية في البشر لقدرة الفرد على قمع العناصر الحسية والوجدانية للتجربة الألم 24. في دراستنا، ومناطق الدماغ التي أظهرت تخفيضات في μ الأفيونية مستقبلات توافر خلال المرحلة نشبي هي المسؤولة عن كل من عناصر الخبرة الصداع النصفي والتشكيل بها. هم ACC، المهاد، العقد القاعدية (على سبيل المثال، تحقق نموا مطردا)، الحصين، وتسيران. بالإضافة إلى توعية غير طبيعية بسبب حركة المرور وارد مثلث التوائم، فرضية واحدة صلبة لالصداع النصفي الفيزيولوجيا المرضية هو خلل في نظام تغييري. في هذه الحالة والتوقعات من / إلى هياكل الدماغ، مثل PAG، حيث هناك تعبير عالية من مستقبلات المواد الأفيونية، من شأنها أن تنتج بكفاءة تأثيرها مكافحة مسبب للألم على ASCEnding الخلايا العصبية الحسية. بالإضافة إلى ذلك، تشارك الهياكل القشرية العالي الأخرى في هذه الآلية الألم تغييري خلل في الصداع النصفي. أفادت دراسة للدولة يستريح النشبات الأخيرة تغييرات في اتصال من migraineurs مقابل الاصحاء في تسيران بطناني وأكثر من (الفرعية) الهياكل القشرية في النظام الألم تغييري وترتبط هذه مع وتيرة الهجمات الصداع 13. المناطق مع تغيرات الاتصال وجدت في هذه الدراسة هي نفس تلك مع التغيرات في μOR BP ND جدت في الدراسة الخاصة بنا. وذكر موقع PAG نفس الأصل كما تشمل المرونة العصبية المجهرية في migraineurs 14، وكان هنا نقصا كبيرا في μOR BP ND خلال الهجوم. مزيد من الدراسات مع الأفواج الكبيرة التي تكون ضرورية لتأكيد وتوسيع النتائج المعروضة في هذا التقرير حالة. على سبيل المثال، أنه من غير المعروف حاليا لماذا لا يستجيب النظام بشكل صحيحلاستخدام على المدى الطويل من المواد الأفيونية الخارجية المنصوص عليها في كثير من الأحيان في العيادات الصداع النصفي. على الرغم من ذلك، يوفر دراستنا معلومات هامة الآلية، على أثر الصداع النصفي في نظام μ الأفيونية، ويستخدم 3D رواية غامرة وneuronavigation التفاعلية (3D-IIN) نهج للمرة الأولى. في المستقبل، يمكن لهذا الأسلوب 3D استكشافية توفير منظور أكثر بكثير غامرة وتفاعلية لفحص أدمغة المرضى في البحوث والعيادة.

الصداع النصفي هو اضطراب الألم المزمن الذي يؤثر على العصب الثلاثي التوائم ما يقرب من 16٪ من النساء و 6٪ من الرجال في الولايات المتحدة وجميع أنحاء العالم 1-3. هجمات الصداع النصفي المتكررة لها تأثير على جزء كبير من وجود المريض، وإضعاف نوعية الحياة والأداء، وتكلف مليارات الدولارات في أيام الدراسة / العمل الضائعة واستخدام الرعاية الصحية 4. خلال الهجمات الصداع المنهكة، الذين يعانون في زيادة الحساسية لديهم ملحوظ مع الضارة (فرط التألم) وحتى المحفزات nonnoxious (آلام جلدية) 5. النظام العصبي-μ الأفيونية هي واحدة من آليات الألم تغييري الذاتية الرئيسية في الدماغ. وتشارك في تنظيم التجريبية والسريرية إدراك الألم، وكذلك في عمل مسكن من المخدرات الأفيونية 6-9 التي ارتبطت مع chronification من نوبات الصداع النصفي 10. التطورات الحديثة في بوزيترون الانبعاثات توموgraphy (PET) والتصوير الجزيئي تسمح لدراسة الآليات الجزيئية الهامة في دماغ مرضى الألم المزمن في الجسم الحي 11. في هذه الدراسة، على الرغم من الخدمات اللوجستية تحديا من مزامنة ذو علاقة بالخط والمنهكة طبيعة الهجمات العرضية مع تعقيد PET / المشع إعداد الجلسة، تم استخدام 3D neuronavigation لأول مرة للتحقيق μOR توافر في مناطق الألم مصفوفة الرئيسية المريض الدماغ خلال الصداع النصفي عفوية. عرض القضية وقد التحق الإناث الآسيوية 36 عاما في الدراسة. قدمت لها تاريخ 10 سنة من الصداع النصفي مع هالة بصرية. وقع الصداع النصفي جانب اليمين بمعدل 12 يوما في الشهر، مع معتدلة إلى شدة الألم الشديد الذي من المقرر أن تستمر عادة لمدة 72 ساعة (إذا كان غير المعالجة أو المعالجة دون جدوى). كان هناك زيادة وتيرة هجمات الصداع حولها الدورة الشهرية، والتيكان نمط منتظم طوال فترة الدراسة. شملت الأعراض المصاحبة: الغثيان، والتقيؤ، والضياء، ورهاب الصوت. خلال الهجمات الصداع العادية أنها لم تقدم أي أعراض اللاإرادي. والعلاج، وكانت إدارة أعراض لها مع العلاج الدوائي فقط فاشلة، الذي يقوم على العقاقير المضادة للالتهاب غير الستيرويدية، وكانت هناك مؤشرات على الإفراط تناول الأدوية أو المواد الأفيونية. كان الفحص السريري خلال الزيارة فحص عادي ودون تشوهات، وكان استعراض النظم ضمن الحدود الطبيعية. وقالت انها كانت واحدة مع عدم وجود الأطفال، وكان لا يستخدم الدواء لمنع الحمل.

3d-neuronavigation in vivo through a patient's brain during a spontaneous migraine headache

وهناك مجموعة متزايدة من البحوث، ولدت أساسا من الدراسات القائمة على التصوير بالرنين المغناطيسي، وتبين أن الصداع النصفي ويبدو أن تحدث، وربما يدوم، ويرجع ذلك إلى تغيير العمليات العصبية محددة في الجهاز العصبي المركزي. ومع ذلك، تفتقر إلى المعلومات بشأن تأثير الجزيئية لهذه التغيرات، وخصوصا على نظام الأفيونية الذاتية خلال الصداع النصفي، ولم يتم القيام به من خلال neuronavigation هذه التغييرات. هدفت هذه الدراسة إلى التحقيق، وذلك باستخدام 3D رواية غامرة وneuronavigation التفاعلية (3D-IIN) النهج، وانتقال μ الأفيونية الذاتية في الدماغ خلال هجوم الصداع النصفي في الجسم الحي. هذا هو دون شك واحدة من أكثر neuromechanisms المركزية المرتبطة مع تنظيم الألم، مما يؤثر على عناصر متعددة من تجربة الألم وتسكين. تم مسحها ضوئيا والإناث 36 عاما، الذي كان يعاني من الصداع النصفي مع لمدة 10 سنوات، في الصداع نموذجي (نشبي) وnonheadache (النشبات) مراحل الصداع النصفي باستخدام البوزيترون Emissايون التصوير المقطعي (PET) مع كارفينتانيل المشع الانتقائي [11 C]، الأمر الذي سمح لنا لقياس μ-الأفيونية توافر مستقبلات في الدماغ (المحتملة غير الملزمة displaceable - μOR BP ND). تم إنتاج المشع الحياة قصيرة كتبها سيكلوترون والكيميائية جهاز التوليف في الحرم الجامعي تقع على مقربة من منشأة التصوير. وكان من المقرر خلال مراحل منفصلة منتصف أواخر مسامي من دورة الطمث المريض على حد سواء بمسح الدائرة، والنشبات نشبي،. خلال الدورة PET نشبي صلت لها هجوم الصداع عفوية مستويات كثافة شديدة؛ تتقدم إلى الغثيان والقيء في نهاية الدورة المسح الضوئي. كانت هناك تخفيضات في μOR BP ND في مناطق الألم تغييري للنظام μ الأفيونية الذاتية خلال المرحلة نشبي، بما في ذلك القشرة الحزامية، النواة المتكئة (تحقق نموا مطردا)، المهاد (تال)، والمادة الرمادية محيط بالمسال (PAG)؛ مشيرا إلى أن μORs احتلت بالفعل الأفيونيات الذاتية صدرردا على الألم المستمر. على حد علمنا، هذه هي المرة الأولى التي يغير في μOR BP ND خلال هجوم الصداع النصفي تم neuronavigated باستخدام نهج 3D الرواية. يسمح هذا الأسلوب للبحث والتنقيب التعليمية التفاعلية للهجوم الصداع النصفي في تصوير الأعصاب بيانات المريض الفعلية ل.

المريض قدم إلى المستشفى مع الحق الزمانية والقذالي صداع النابض، مع شدة 6 على مقياس الألم 0-10. كانت الحاجة لها نموذجية الصداع النصفي، ولكن من دون هالة. وقد بدأت عند الاستيقاظ 5 ساعة قبل (نشبي) الدورة PET، وتمكنت من تحمل ذلك دون أي الدوائي فاشلة. لعلمها، لم يكن أثار الصداع بأي كعامل مؤثر (على سبيل المثال، الكحول والحرمان من النوم). تم الإبلاغ عن أي أعراض اللاإرادي، ولكن كان الضياء ورهاب الصوت الحالي. بعد بدء الدورة PET نشبي تصاعدت شدة الصداع، والوصول إلى مستويات شديدة (9 على مقياس الألم 0-10) 60 دقيقة في الدراسة؛ تتقدم إلى الغثيان والقيء في نهاية الدورة المسح الضوئي. وقد لوحظ انخفاض في μOR BP ND في دماغ المريض أثناء الصداع النصفي عفوية (المرحلة نشبي)، بالمقارنة مع خط الأساس (المرحلة النشبات) (الشكل 2). هناك ونحنإعادة تخفيضات براءات الاختراع في μOR BP ND في مناطق الألم مصفوفة الرئيسي للنظام μ الأفيونية الذاتية، بما في ذلك نواة المهاد التالية: الظهري الجانبي الأيمن (11، -19، -16: 10.2٪)، الظهرية وسطي الحق (6، -17، -8: 11.1٪)، خط الوسط الأيمن (8، -19، -16: 27٪)، والأمامية البطنية (9، -9، -12: 12.0٪). بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على تغيرات في الجزء الأمامي الأيمن (8، 35، 14: 13.7٪) واليسار الخلفي القشرة الحزامية (-5، -44، 23: 11.8٪)، والجسم الأيسر المذنبة (-11، 6، 15: 12.0 ٪)، وسطي الشاحبة جلوبس (اليمين: 16، -4، -3: 16.2٪؛ اليسار: -14، -4، -3: 22.6٪)، المتكئة نواة اليسار (-9، -11، -7: 10.5٪ )، وقرن آمون (يمين: 30، -22، -14: 12.6٪؛ اليسار: -30، -22، -14: 11.5٪). كان هناك زيادة في μOR BP ND فقط في اللوزة اليسرى (-23، -4، -19: 11.7٪). في جذع الدماغ، والحد نشبي كبيرة في μOR BP ND امتدت من منقاري إلى الذيلية محيط بالمسال الرمادي المسألة (PAG) (الحق: 4، -28، -6: 15.1٪؛ اليسار: -2، -28، -6: 14.6 ٪) (الشكللدى عودتهم 3). ومع ذلك، كانت التغييرات مئوية في نصف الكرة الغربي العالمي في μOR BP ND خلال الهجوم الصداع النصفي متواضعة (يمين: 8.5٪؛ اليسار: 8.29٪)، مشيرا الى ان الانخفاضات في μOR BP ND كانت محددة للهياكل الألم مصفوفة في الدماغ . <img alt="الشكل 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig1highres.jpg" width="500" /> الشكل 1. الواقع الافتراضي كامل ملاحة بيانات 3D من شقيقي الدماغ. لأول مرة تم استكشاف البيانات الفعلية الصداع النصفي تصوير الأعصاب في الواقع الافتراضي 3D غامرة تماما، والتي تشمل الملاحة غير المقيد من خلال البيانات (من قبل الطلاب والأطباء والباحثين) بشأن توافر المستقبلات الأفيونية μ (ND μOR BP) في الدماغ خلال الهجوم الصداع النصفي في الجسم الحي. <img alt="الرقم 2" fس: محتوى العرض = &quot;5IN&quot; سرك = &quot;/ files/ftp_upload/50682/50682fig2highres.jpg&quot; العرض = &quot;500&quot; /&gt; . يظهر انخفاضا في توافر مستقبلات μ-الأفيونية (ND μOR BP) في مناطق الألم مصفوفة (قيمة عتبة، - الشكل 2 الملف الدماغ μ الأفيونية من الصداع النصفي في الجسم الحي المرحلة نشبي (الصف السفلي) - مرحلة الصداع DV = 4.50). هذه النتيجة ربما يمثل زيادة في الذاتية الإفراج μ الأفيونية خلال هجوم الصداع النصفي، وكرد فعل التنظيمية للصداع شديد مستمر. الكلمات الرئيسية: المهاد (تال)، النواة المتكئة (NAC)، والقشرة الأمامية سينجيولار (ACC). <img alt="الرقم 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig3highres.jpg" width="500" /> الرقم 3. الدماغ المتوسط ​​/ بونس / النخاع μ-الأفيونية مستقبلات غرف شاغرة في هجوم الصداع النصفي في الجسم الحي. المرحلة نشبي (يمينعمود) - مرحلة الصداع - يظهر انخفاضا في توافر مستقبلات μ-الأفيونية على طول محيط بالمسال الرمادي المسألة (PAG) (قيمة عتبة، DV = 4.50)، بالمقارنة مع المرحلة النشبات (العمود الأيسر) - مرحلة عدم الصداع. الكلمات الرئيسية: PAG: ص - منقاري؛ م - وسطي؛ ج - الذيلية.

Watch this Scientific Journal Video about 3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache at JoVE.com

3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient&#039;s Brain During a Spontaneous Migraine Headache

في هذه الدراسة، تقريرا عن الكتاب لأول مرة رواية-3D غامرة والتفاعلية Neuronavigation (3D-IIN) من خلال تأثير هجوم الصداع النصفي عفوية في نظام μ الأفيونية من دماغ المريض في الجسم الحي.

3D-Neuronavigation<em&gt; في فيفو</em&gt; من خلال الدماغ المريض خلال العفوي الصداع النصفي

A growing body of research, generated primarily from MRI-based studies, shows that migraine appears to occur, and possibly endure, due to the alteration ...

3d-neuronavigation-vivo-through-patient-s-brain-during-spontaneous

Research

JoVE Journal

Medicine

3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache

17.8K Views.  University of Michigan School of Dentistry.  في هذه الدراسة، تقريرا عن الكتاب لأول مرة رواية-3D غامرة والتفاعلية Neuronavigation (3D-IIN) من خلال تأثير هجوم الصداع النصفي عفوية في نظام μ الأفيونية من دماغ المريض في الجسم الحي. 

Video: 3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

It is well recognized that tumor hypoxia plays an important role in promoting malignant progression and affecting therapeutic response negatively. There is little knowledge about in situ, in vivo, tumor hypoxia during intracranial development of malignant brain tumors because of lack of efficient means to monitor it in these deep-seated orthotopic tumors. Bioluminescence imaging (BLI), based on the detection of light emitted by living cells expressing a luciferase gene, has been rapidly adopted for cancer research, in particular, to evaluate tumor growth or tumor size changes in response to treatment in preclinical animal studies. Moreover, by expressing a reporter gene under the control of a promoter sequence, the specific gene expression can be monitored non-invasively by BLI. Under hypoxic stress, signaling responses are mediated mainly via the hypoxia inducible factor-1&alpha; (HIF-1&alpha;) to drive transcription of various genes. Therefore, we have used a HIF-1&alpha; reporter construct, 5HRE-ODD-luc, stably transfected into human breast cancer MDA-MB231 cells (MDA-MB231/5HRE-ODD-luc). In vitro HIF-1&alpha; bioluminescence assay is performed by incubating the transfected cells in a hypoxic chamber (0.1% O2) for 24 hr before BLI, while the cells in normoxia (21% O2) serve as a control. Significantly higher photon flux observed for the cells under hypoxia suggests an increased HIF-1&alpha; binding to its promoter (HRE elements), as compared to those in normoxia. Cells are injected directly into the mouse brain to establish a breast cancer brain metastasis model. In vivo bioluminescence imaging of tumor hypoxia dynamics is initiated 2 wks after implantation and repeated once a week. BLI reveals increasing light signals from the brain as the tumor progresses, indicating increased intracranial tumor hypoxia. Histological and immunohistochemical studies are used to confirm the in vivo imaging results. Here, we will introduce approaches of in vitro HIF-1&alpha; bioluminescence assay, surgical establishment of a breast cancer brain metastasis in a nude mouse and application of in vivo bioluminescence imaging to monitor intracranial tumor hypoxia.

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

Bioluminescence imaging of hypoxia inducible factor-1&alpha; activity is applied to monitor intracranial tumor hypoxia development in a breast cancer brain metastasis mouse model.

في ضوء بارد التصوير حيوية الجسم الحي من نقص الأكسجة ورم من الدماغ الانبثاث سرطان الثدي في نموذج الفأر

It is well recognized that tumor hypoxia plays an important role in promoting malignant progression and affecting therapeutic response negatively. There ...

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

Our understanding of how and when breast cancer cells transit from established primary tumors to metastatic sites has increased at an exceptional rate since the advent of in vivo bioluminescent imaging technologies 1-3. Indeed, the ability to locate and quantify tumor growth longitudinally in a single cohort of animals to completion of the study as opposed to sacrificing individual groups of animals at specific assay times has revolutionized how researchers investigate breast cancer metastasis. Unfortunately, current methodologies preclude the real-time assessment of critical changes that transpire in cell signaling systems as breast cancer cells (i) evolve within primary tumors, (ii) disseminate throughout the body, and (iii) reinitiate proliferative programs at sites of a metastatic lesion. However, recent advancements in bioluminescent imaging now make it possible to simultaneously quantify specific spatiotemporal changes in gene expression as a function of tumor development and metastatic progression via the use of dual substrate luminescence reactions. To do so, researchers take advantage for two light-producing luciferase enzymes isolated from the firefly (Photinus pyralis) and sea pansy (Renilla reniformis), both of which react to mutually exclusive substrates that previously facilitated their wide-spread use in in vitro cell-based reporter gene assays 4. Here we demonstrate the in vivo utility of these two enzymes such that one luminescence reaction specifically marks the size and location of a developing tumor, while the second luminescent reaction serves as a means to visualize the activation status of specific signaling systems during distinct stages of tumor and metastasis development. Thus, the objectives of this study are two-fold. First, we will describe the steps necessary to construct dual bioluminescent reporter cell lines, as well as those needed to facilitate their use in visualizing the spatiotemporal regulation of gene expression during specific steps of the metastatic cascade. Using the 4T1 model of breast cancer metastasis, we show that the in vivo activity of a synthetic Smad Binding Element (SBE) promoter was decreased dramatically in pulmonary metastasis as compared to that measured in the primary tumor 4-6. Recently, breast cancer metastasis was shown to be regulated by changes within the primary tumor microenvironment and reactive stroma, including those occurring in fibroblasts and infiltrating immune cells 7-9. Thus, our second objective will be to demonstrate the utility of dual bioluminescent techniques in monitoring the growth and localization of two unique cell populations harbored within a single animal during breast cancer growth and metastasis.

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

Herein we describe the methods to construct, visualize, and quantify the bioluminescent reactions of both firefly and renilla luciferase enzymes expressed in metastatic breast cancer cells during their growth and metastasis in vivo.

في الجسم الحي التصوير المزدوج الركيزة Bioluminescent

Our understanding of how and when breast cancer cells transit from established primary tumors to metastatic sites has increased at an exceptional rate ...

Imaging Glioma Initiation In Vivo Through a Polished and Reinforced Thin-skull Cranial Window

Glioma is the one of the most lethal forms of human cancer. The most effective glioma therapy to date-surgery followed by radiation treatment-offers patients only modest benefits, as most patients do not survive more than five years following diagnosis due to glioma relapse 1,2. The discovery of cancer stem cells in human brain tumors holds promise for having an enormous impact on the development of novel therapeutic strategies for glioma 3. Cancer stem cells are defined by their ability both to self-renew and to differentiate, and are thought to be the only cells in a tumor that have the capacity to initiate new tumors 4. Glioma relapse following radiation therapy is thought to arise from resistance of glioma stem cells (GSCs) to therapy 5-10. In vivo, GSCs are shown to reside in a perivascular niche that is important for maintaining their stem cell-like characteristics 11-14. Central to the organization of the GSC niche are vascular endothelial cells 12. Existing evidence suggests that GSCs and their interaction with the vascular endothelial cells are important for tumor development, and identify GSCs and their interaction with endothelial cells as important therapeutic targets for glioma. The presence of GSCs is determined experimentally by their capability to initiate new tumors upon orthotopic transplantation 15. This is typically achieved by injecting a specific number of GBM cells isolated from human tumors into the brains of severely immuno-deficient mice, or of mouse GBM cells into the brains of congenic host mice. Assays for tumor growth are then performed following sufficient time to allow GSCs among the injected GBM cells to give rise to new tumors-typically several weeks or months. Hence, existing assays do not allow examination of the important pathological process of tumor initiation from single GSCs in vivo. Consequently, essential insights into the specific roles of GSCs and their interaction with the vascular endothelial cells in the early stages of tumor initiation are lacking. Such insights are critical for developing novel therapeutic strategies for glioma, and will have great implications for preventing glioma relapse in patients. Here we have adapted the PoRTS cranial window procedure 16and in vivo two-photon microscopy to allow visualization of tumor initiation from injected GBM cells in the brain of a live mouse. Our technique will pave the way for future efforts to elucidate the key signaling mechanisms between GSCs and vascular endothelial cells during glioma initiation.

Imaging Glioma Initiation In Vivo Through a Polished and Reinforced Thin-skull Cranial Window

By combining a polished and reinforced thin-skull (PoRTS) cranial window and glioblastoma (GBM) cell injection, we can observe glioma initiation and growth from injected GBM cells in the brain of a live mouse longitudinally.

بدء تصوير دبقي<em&gt; في الجسم الحي</em&gt; من خلال نافذة رقيقة الجمجمة ملمع وعززت القحف

Glioma is the one of the most lethal forms of human cancer. The most effective glioma therapy to date-surgery followed by radiation treatment-offers ...

Utilizing a Cranial Window to Visualize the Middle Cerebral Artery During Endothelin-1 Induced Middle Cerebral Artery Occlusion

Creation of a cranial window is a method that allows direct visualization of structures on the cortical surface of the brain1-3. This technique can be performed in many locations overlying the rat cerebrum, but is most easily carried out by creating a craniectomy over the readily accessible frontal or parietal bones. Most frequently, we have used this technique in combination with the endothelin-1 middle cerebral artery occlusion model of ischemic stroke to quantify the changes in middle cerebral artery vessel diameter that occur with injection of endothelin-1 into the brain parenchyma adjacent to the proximal MCA4, 5. In order to visualize the proximal portion of the MCA during endothelin -1 induced MCAO, we use a technique to create a cranial window through the temporal bone on the lateral aspect of the rat skull (Figure 1). Cerebral arteries can be visualized either with the dura intact or with the dura incised and retracted. Most commonly, we leave the dura intact during visualization since endothelin-1 induced MCAO involves delivery of the vasoconstricting peptide into the brain parenchyma. This bypasses the need to incise the dura directly over the visualized vessels for drug delivery. This protocol will describe how to create a cranial window to visualize cerebral arteries in a step-wise fashion, as well as how to avoid many of the potential pitfalls pertaining to this method.

This article describes a method for visualizing rat cerebral arteries through a cranial window using temporal craniectomy in order to view proximal portions of the middle cerebral artery (Figure 1). This versatile method can be combined with various techniques of drug delivery to measure cerebral artery reactivity in vivo.

الاستفادة من وجود نافذة القحف لتصور الشريان الدماغي الأوسط خلال Endothelin-1 انسداد الشريان الدماغي الأوسط المستحثة

Creation of a cranial window is a method that allows direct visualization of structures on the cortical surface of the brain1-3. This technique can be ...

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a novel platform that allows for direct long-term visualization of tissue structure changes intracranially. Imaging at a single cell resolution in a real-time fashion provides supplementary dynamic information beyond that provided by standard end-point histological analysis, which looks solely at 'snap-shot' cross sections of tissue.
Establishing this intravital imaging technique in fluorescent chimeric mice, we are able to image four fluorescent channels simultaneously. By incorporating fluorescently labeled cells, such as GFP+ bone marrow, it is possible to track the fate of these cells studying their long-term migration, integration and differentiation within tissue. Further integration of a secondary reporter cell, such as an mCherry glioma tumor line, allows for characterization of cell:cell interactions. Structural changes in the tissue microenvironment can be highlighted through the addition of intra-vital dyes and antibodies, for example CD31 tagged antibodies and Dextran molecules.
Moreover, we describe the combination of our ICW imaging model with a small animal micro-irradiator that provides stereotactic irradiation, creating a platform through which the dynamic tissue changes that occur following the administration of ionizing irradiation can be assessed.
Current limitations of our model include penetrance of the microscope, which is limited to a depth of up to 900 &mu;m from the sub cortical surface, limiting imaging to the dorsal axis of the brain. The presence of the skull bone makes the ICW a more challenging technical procedure, compared to the more established and utilized chamber models currently used to study mammary tissue and fat pads 5-7. In addition, the ICW provides many challenges when optimizing the imaging.

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We describe a novel in vivo imaging technique that couples fluorescent chimeric mice with intracranial windows and high-resolution 2-photon microscopy. This imaging platform aids studies of dynamic changes in brain tissue and microvasculature, at a single-cell level, following pathological insults and is adaptable to assess intracranial drug delivery and distribution.

رواية عالية الدقة<em&gt; في الجسم الحي</em&gt; تقنية التصوير لدراسة الاستجابة الديناميكية للمنشآت داخل القحف لنمو الورم والتداوي

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

Sequential In vivo Imaging of Osteogenic Stem/Progenitor Cells During Fracture Repair

Bone turns over continuously and is highly regenerative following injury. Osteogenic stem/progenitor cells have long been hypothesized to exist, but in vivo demonstration of such cells has only recently been attained. Here, in vivo imaging techniques to investigate the role of endogenous osteogenic stem/progenitor cells (OSPCs) and their progeny in bone repair are provided. Using osteo-lineage cell tracing models and intravital imaging of induced microfractures in calvarial bone, OSPCs can be directly observed during the first few days after injury, in which critical events in the early repair process occur. Injury sites can be sequentially imaged revealing that OSPCs relocate to the injury, increase in number and differentiate into bone forming osteoblasts. These methods offer a means of investigating the role of stem cell-intrinsic and extrinsic molecular regulators for bone regeneration and repair.

Sequential In vivo Imaging of Osteogenic Stem/Progenitor Cells During Fracture Repair

Quantitative measurement of bone progenitor function in fracture healing requires high resolution serial imaging technology. Here, protocols are provided for using intravital microscopy and osteo-lineage tracking to sequentially image and quantify the migration, proliferation and differentiation of endogenous osteogenic stem/progenitor cells in the process of repairing bone fracture.

تسلسلي<em&gt; في الجسم الحي</em&gt; التصوير من الخلايا الجذعية المكونة للعظم / السلف خلال اصلاح الكسر

Bone turns over continuously and is highly regenerative following injury. Osteogenic stem/progenitor cells have long been hypothesized to exist, but in ...

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As such, primary or &#39;neuronal-like&#39; cell culture systems are commonly utilized. While&#160;these systems are relatively easy to work with, and are useful model systems in which various functional outcomes (such as cell death) can be readily quantified, the examined outcomes and pathways in cultured immature neurons (such as excitotoxicity-mediated cell death pathways) are not necessarily the same as those observed in mature brain, or in intact tissue. Therefore, there is the need to develop models in which cellular mechanisms in mature neural tissue can be examined. We have developed an in vitro technique that can be used to investigate a variety of molecular pathways in intact nervous tissue. The technique described herein utilizes rat cortical tissue, but this technique can be adapted to use tissue from a variety of species (such as mouse, rabbit, guinea pig, and chicken) or brain regions (for example, hippocampus, striatum, etc.). Additionally, a variety of stimulations/treatments can be used (for example, excitotoxic, administration of inhibitors, etc.). In conclusion, the brain slice model described herein can be used to examine a variety of molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

We have developed a brain slice model which can be used to examine molecular mechanisms involved in excitotoxicity-mediated brain injury.&#160;This technique generates viable mature brain tissue and reduces animal numbers required for experimentation, whilst keeping the neuronal circuitry, cellular interactions, and postsynaptic compartments partly intact.

excitotoxic المواد تحفيز الدماغ باعتبارها Microslices<em&gt; في المختبر</em&gt; نموذج من السكتة الدماغية

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. Despite the discovery of key regulators of uterine contractility, this process is still not fully understood. Transgenic mice provide an ideal model in which to study parturition. Previously, the only method to study uterine contractility in the mouse was ex vivo isometric tension recordings, which are suboptimal for several reasons. The uterus must be removed from its physiological environment, a limited time course of investigation is possible, and the mice must be sacrificed. The recent development of radiometric telemetry has allowed for longitudinal, real-time measurements of in vivo intrauterine pressure in mice. Here, the implantation of an intrauterine telemeter to measure pressure changes in the mouse uterus from mid-pregnancy until delivery is described. By comparing differences in pressures between wild type and transgenic mice, the physiological impact of a gene of interest can be elucidated. This technique should expedite the development of therapeutics used to treat myometrial disorders during pregnancy, including preterm labor.

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

This manuscript provides a protocol for implanting telemeters in the mouse for the purpose of measuring intrauterine pressures during pregnancy.

القياس عن بعد داخل الرحم لقياس ماوس مقلص الضغط<em&gt; في فيفو</em

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. ...

Triggering Reactive Gliosis In Vivo by a Forebrain Stab Injury

Following injury to the CNS, astrocytes undergo a broad range of biochemical, morphological, and molecular changes collectively referred to as reactive astrogliosis. Reactive astrocytes exert both inflammatory and protective effects that inhibit and promote, respectively, neural repair. The mechanisms underlying the diverse functional properties of reactive astrogliosis are not well understood. Achieving a greater understanding of these mechanisms is critical to developing therapeutic strategies to treat the injured CNS. Here we demonstrate a method to trigger reactive astrogliosis in the adult mouse forebrain using a forebrain stab lesion. This lesion model is simple, reliable, and requires only a stereotaxic device and a scalpel blade to produce the injury. The use of stab lesions as an injury model in the forebrain is well established and amenable to studies addressing a broad range of neuropathological outcomes, such as neuronal degeneration, neuroinflammation, and disruptions in the blood brain barrier (BBB). Thus, the forebrain stab injury model serves as a powerful tool that can be applied for a broad range of studies on the CNS response to trauma.

Triggering Reactive Gliosis In Vivo by a Forebrain Stab Injury

This article describes a detailed protocol to produce a forebrain stab injury in adult mice. The stab injury induces severe reactive gliosis and glial scar formation which can be subsequently examined by standard immunohistochemistry methods.

مما اثار رد الفعل دباق<em&gt; في فيفو</em&gt; من الدماغ الأمامي الطعنة الإصابات

Following injury to the CNS, astrocytes undergo a broad range of biochemical, morphological, and molecular changes collectively referred to as reactive ...

Depletion of Mouse Cells from Human Tumor Xenografts Significantly Improves Downstream Analysis of Target Cells

The use of in vitro cell line models for cancer research has been a useful tool. However, it has been shown that these models fail to reliably mimic patient tumors in different assays1. Human tumor xenografts represent the gold standard with respect to tumor biology, drug discovery, and metastasis research 2-4. Tumor xenografts can be derived from different types of material like tumor cell lines, tumor tissue from primary patient tumors4 or serially transplanted tumors. When propagated in vivo, xenografted tissue is infiltrated and vascularized by cells of mouse origin. Multiple factors such as the tumor entity, the origin of xenografted material, growth rate and region of transplantation influence the composition and the amount of mouse cells present in tumor xenografts. However, even when these factors are kept constant, the degree of mouse cell contamination is highly variable.
Contaminating mouse cells significantly impair downstream analyses of human tumor xenografts. As mouse fibroblasts show high plating efficacies and proliferation rates, they tend to overgrow cultures of human tumor cells, especially slowly proliferating subpopulations. Mouse cell derived DNA, mRNA, and protein components can bias downstream gene expression analysis, next-generation sequencing, as well as proteome analysis 5. To overcome these limitations, we have developed a fast and easy method to isolate untouched human tumor cells from xenografted tumor tissue. This procedure is based on the comprehensive depletion of cells of mouse origin by combining automated tissue dissociation with the benchtop tissue dissociator and magnetic cell sorting. Here, we demonstrate that human target cells can be can be obtained with purities higher than 96% within less than 20 min independent of the tumor type.

Human tumor xenografts are vascularized and infiltrated by cells of mouse origin during the growth phase in vivo. To circumvent the bias caused by these contaminating cells during downstream analysis, we developed a method allowing for comprehensive depletion of all mouse cells by magnetic cell sorting.

نضوب خلايا الفأر من Xenografts ورم الإنسان يحسن بشكل ملحوظ تحليل المصب من الخلايا المستهدفة

The use of in vitro cell line models for cancer research has been a useful tool. However, it has been shown that these models fail to reliably mimic ...