ويدعم حزب العدالة والتنمية من قبل مؤسسة أوبنهايم وRH معتمد من قبل مؤسسة VELUX. نشكر أولا Krumbein لBuder التقنية وK. لدعم النسيجي، وJ. غولدشميت (معهد لايبنتز لبيولوجيا الأعصاب، ماغديبورغ، ألمانيا) للحصول على المشورة التقنية بشأن TIMM تلطيخ.

يتم تنفيذ جميع التدخلات الحيوانية وفقا للاتفاقية الأوروبية لرعاية الحيوان واستخدام الحيوانات المختبرية وبيان ARVO لاستخدام الحيوانات في العيون والبحوث الرؤية. تمت الموافقة على جميع التجارب من قبل لجنة الأخلاق المحلية. يوصف الإجراء الإصابة على الفئران في مكان آخر 9. 1. Intravitreal المنغنيز حقن <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء ساعة المنغنيز 2 + حقن 24 قبل MR مسح بمساعدة مساعد. تخدير الحيوانات عن طريق الحقن داخل الصفاق من 5٪ محلول الكلورال هيدرات (420-450 ملغ / كغ من وزن الجسم في برنامج تلفزيوني العقيمة). للتخدير الموضعي إضافية، وتطبيق قطرة واحدة من conjuncain السائل (0.4٪ oxybuprocaine هيدروكلوريد) إلى القرنية قبل ثقب العين. لحقن 15 نانومول المنغنيز 2 + في العين يعد 7.5 ملي MnCl 2 الحل، على سبيل المثال، عن طريق تمييع 1 لتر من 1 M MnCl حل 2 الأسهم في 132 LH 2 &lt;/ الفرعية&gt; O. تحميل 5 ميكرولتر من الحل النهائي في حقنة 5 ميكرولتر هاميلتون متصلة G 34 مركزا الصغيرة القابلة للإزالة إبرة (إبرة RN). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عندما بدءا من العين اليمنى، ضع الماوس جانب اليسار تحت المجهر مجهر ومفتوحة بلطف وإصلاح العين اليمنى بين الإبهام والسبابة من يدك اليسرى. التقط حقنة بيدك اليمنى واتخاذ اجراء من الإبرة على مقربة من الحافة. للثقب ارضحي لمبة العين، إدراج بعناية الإبرة في الجسم الزجاجي في محيط-infero الزمنية البعيدة حوالي 1 ملم إلى حوف، وبالتالي تجنيب السفن الصلبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المقبل، مساعد ينطبق ببطء الحجم الكلي لل2 ميكرولتر في حين تسيطر على حجم حقنة هاميلتون. خلال هذا الإجراء، ومراقبة موضع إبرة تحت المجهر الأمثل وتجنب ثقب العدسة أو إراقة السائل. الحفاظ على إبرة تدخل بشكل ثابت لمدة 30 ثانية إضافية، ثم سحبها ببطء لتقليل السائلالتسرب من موقع الحقن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في جميع أنحاء الداخلي، ينبغي إيلاء عناية خاصة لتجنب الضغط على العين. وبالمثل، وتجنب محاولات عديدة لقاسية أو ثقب لمبة العين. منذ المنغنيز 2 + امتصاص في RGCs والنقل على طول ON مشبعة بالفعل في 15 نانومول MnCl 2، وهذا يقلل من الاختلافات إشارة من كميات الحقن غير دقيقة قليلا. لتعزيز إشارة الثنائية من الإسقاط المرئي، كرر إجراء الحقن للعين اليسرى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنطبق-أوفلوكساسين تحتوي على (3 ملغ / مل) قطرات العين والتي تحتوي على مرهم بانثينول مرة واحدة بعد العملية لمنع التهابات العين وجفاف العين. العودة الفئران لأقفاصها تحت ظروف السكن العادي حتى بداية الفحص MR. </li></ol> 2. إعداد الحيوان للتصوير بالرنين المغناطيسي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تخدير الماوس عن طريق الإدارة من خليط الغاز isoflurane و/ الأكسجين 2٪ / 98٪. جبل الماوس على حامل الماوس في موقف مبرومة أفقي تقريبا. الإضافيةERT عليه في لفائف MR، والتي يتم بعد ذلك تعديل داخل الماسح الضوئي MR. مراقبة التنفس ومعدل ضربات القلب من خلال النظم الملائمة. لمزيد من التفاصيل التقنية، انظر هيرمان وآخرون 20. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلال التصوير بالرنين المغناطيسي، التخدير إمدادات الطاقة عن طريق نفخ المستمر من البداية 1.5٪ / 98.5٪ خليط الغاز isoflurane و/ الأكسجين عن طريق جهاز تبخير متصلا صاحب الرأس الماوس عن طريق أنبوب المتكاملة. أثناء الفحص، وضبط عمق التخدير وفقا لمعلمات الحيوية المسجلة (أي تهدف لمعدل التنفس مستقرة من حوالي 40 نفسا في الدقيقة). باستخدام جهاز التدفئة حفاظ على درجة حرارة سطح الجسم مستقرة بين 35 و 37 درجة مئوية، كما تم قياسها عن طريق جهاز استشعار الحراري وضعه في موقع البطن من الفأرة. لمزيد من التفاصيل التقنية، انظر هيرمان وآخرون 17. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد الفحص، وتحرير الماوس من حامل وتوريد مع الأكسجين النقي لتسريع الشفاء من التخدير. بالإضافة إلى ذلك، والحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة باستخداممصدر التدفئة الضوء الأحمر. </li></ol> 3. بروتوكول التصوير بالرنين المغناطيسي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم التحقق من صحة بروتوكول ل3 تسلا الماسح الضوئي مجهزة، SNR كفاءة، لفائف حيوان صغير مخصص (الاستقطاب خطيا يتز لفائف) مع حقل فعالة نظر 35 مم × 38 مم. تعمل لفائف في وضع الإرسال والاستقبال. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع الحيوان في موقفها النهائي، وضبط اللحن ومباراة لفائف مع المعونة من محلل تردد. ضبط يدويا الارسال إشارة الجهد والتيارات الرقائق لتحسين تجانس الصورة وجودتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اكتساب T 1 المرجحة الصور 2D بورصة طوكيو مع قرار من 0.5 مم × 0.5 مم × 2 مم في ضوء السهمي ومستعرضة للتخطيط. باستخدام التخطيط بمسح MR، الحصول على الصور MEMR في اتجاه وقياس الاكليلية، استدارة لتكون موازية لرأس الحيوان مع ترميز المرحلة على طول اتجاه بين اليسار واليمين. لتقليل اكتساب الوقت، استخدم حقل مستطيل نظر تعديلها لأبعاد الرئيس الفعلي. توظيف مدلل تسلسل FLASH 3D (VIBE 3D) باستخدام المعلمات التالية: قاعدة المصفوفة 256، مجال الرؤية 54 مم × 50.65 مم × 14.08 مم، وذلك باستخدام الحقل مستطيلة 93.8٪ من رأي في المرحلة ترميز الاتجاه، و 128 شرائح من 0.11 ملم شريحة سمك لقرار تعيين شريحة إلى 61٪. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفعيل الاستيفاء في الطائرة لخلق صور النهائي مع 512 × 480 × 128، وتوفير حل فعال من 0.21 ملم × 0.21 ملم × 0.18 ملم (0.1 ملم × 0.1 ملم × 0.09 ملم محرف)، والوقت صدى تي E = 6.51 ميللي ثانية، الوقت التكرار T R = 16 ميللي ثانية، عرض النطاق الترددي = 160 هرتز / بكسل، وزاوية الوجه = 22 درجة. تطبيق متوسطين وثلاثة التكرار لتحقيق ما مجموعه اكتساب الوقت (T A) ما يقرب من 30 دقيقة. </li></ol> 4. تحليل البيانات التصوير بالرنين المغناطيسي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل البيانات باستخدام برنامج برنامج برنامج syngo. لتعزيز إشارة الكمي، حدد مناطق محددة سالفائدة و 2D في مستو تسجيلات التصوير بالرنين المغناطيسي وتحديد شدة إشارة (SI) لهيكل محسن (SI ميمري)، والخلفية الأنسجة (SI backgr)، والانحراف المعياري للضوضاء (SD N). حيثما كان ذلك ضروريا، واستخدام الماوس أطلس الدماغ لتسهيل التوجه العصبية التشريحية للLGN والهياكل SC. حساب نسبة التباين إلى الضوضاء (CNR) باستخدام الصيغة: </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لجنة المصالحة الوطنية = (SI اورده - SI backgr) / SD N </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد ثلاث صور متتالية لحساب متوسط ​​لجنة المصالحة الوطنية لكل عينة. في الحيوانات حقن ثنائيا، وتحليل كل نصف الكرة بشكل مستقل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتصوير الصور الأفقية، الاكليلية والسهمي، وحساب إعادة البناء من multiplanar الأصلي مجموعة البيانات 3D التصوير بالرنين المغناطيسي. لا ينصح هذه الصور المجهزة للتحليل الكمي. إعادة البناء لخلق 3D الرسوم المتحركة (إسقاطات كثافة الأقصى، خطط تنفيذ البعثات) من retino-سقفي الإسقاط، استخدم وظيفة تجهيز وحدة تصوير الأوعية البرمجيات. </li></ol> 5. المنغنيز 2 + Autometallography (TIMM تلطيخ) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لTIMM تلطيخ من المنغنيز 2 هياكل الدماغ + تتبع التالية ميمري، وضخ جرعة من 15-150 نانومول المنغنيز 2 + ivit 24 ساعة قبل التصوير. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد تفحص MR، يروي الحيوانات مع 30 مل من الجليد الباردة 0.325٪ نا 2 S في برنامج تلفزيوني (الرقم الهيدروجيني 7.4). تشريح الشبكية وتجميد العينات المجمدة في القسم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع، أقسام الاستوائية متتابعة من 15 ميكرون سمك على مبضع بردي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء TIMM تلطيخ 21 في غياب تثبيتي، وفقا لcryoprotection Angenstein وآخرون 22. </li></ol> 6. التحليل الإحصائي أداء التحليلات الإحصائية باستخدام اختبار t للطالب للمقارنات واحدة، تليها آخر مخصص ANOVA. يتم عرض البيانات كما يعني ± الخطأ القياسي. أرقام N الفرديةنظرا منفصل لكل تجربة. وتعتبر النتائج التوصل P ≤ 0.05 ذات دلالة إحصائية (P ≤ 0.05، *؛ P ≤ 0.01، **؛ P ≤ 0.001، ***).

<ol>
	<li>Kretz, 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=Simvastatin+promotes+heat+shock+protein+27+expression+and+Akt+activation+in+the+rat+retina+and+protects+axotomized+retinal+ganglion+cells+in+vivo.">Simvastatin promotes heat shock protein 27 expression and Akt activation in the rat retina and protects axotomized retinal ganglion cells in vivo.</a> Neurobiol Dis. 21, 421-430 (2006).</li><li>Lima, 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=Combinatorial+therapy+stimulates+long-distance+regeneration,+target+reinnervation,+and+partial+recovery+of+vision+after+optic+nerve+injury+in+mice.">Combinatorial therapy stimulates long-distance regeneration, target reinnervation, and partial recovery of vision after optic nerve injury in mice.</a> Int Rev Neurobiol. 106, 153-172 (2012).</li><li>Lima, 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=Full-length+axon+regeneration+in+the+adult+mouse+optic+nerve+and+partial+recovery+of+simple+visual+behaviors.">Full-length axon regeneration in the adult mouse optic nerve and partial recovery of simple visual behaviors.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 109, 9149-9154 (2012).</li><li>Goetze, B., 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=Vision+and+visual+cortical+maps+in+mice+with+a+photoreceptor+synaptopathy:+reduced+but+robust+visual+capabilities+in+the+absence+of+synaptic+ribbons.">Vision and visual cortical maps in mice with a photoreceptor synaptopathy: reduced but robust visual capabilities in the absence of synaptic ribbons.</a> Neuroimage. 49, 1622-1631 (2010).</li><li>Luo, X., 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=Three-dimensional+evaluation+of+retinal+ganglion+cell+axon+regeneration+and+pathfinding+in+whole+mouse+tissue+after+injury.">Three-dimensional evaluation of retinal ganglion cell axon regeneration and pathfinding in whole mouse tissue after injury.</a> Exp Neurol. 247, 653-662 (2013).</li><li>Pautler, R. G., 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=In+vivo+neuronal+tract+tracing+using+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging.">In vivo neuronal tract tracing using manganese-enhanced magnetic resonance imaging.</a> Magn Reson Med. 40, 740-748 (1998).</li><li>Watanabe, T., 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=Mapping+of+retinal+projections+in+the+living+rat+using+high-resolution+3D+gradient-echo+MRI+with+Mn2+-induced+contrast.">Mapping of retinal projections in the living rat using high-resolution 3D gradient-echo MRI with Mn2+-induced contrast.</a> Magn Reson Med. 46, 424-429 (2001).</li><li>Pautler, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo,+trans-synaptic+tract-tracing+utilizing+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+(MEMRI).">In vivo, trans-synaptic tract-tracing utilizing manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI).</a> NMR biomed. 17, 595-601 (2004).</li><li>Haenold, 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=Magnetic+resonance+imaging+of+the+mouse+visual+pathway+for+in+vivo+studies+of+degeneration+and+regeneration+in+the+CNS.">Magnetic resonance imaging of the mouse visual pathway for in vivo studies of degeneration and regeneration in the CNS.</a> Neuroimage. 59, 363-376 (2012).</li><li>Lindsey, J. D., 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=Magnetic+resonance+imaging+of+the+visual+system+in+vivo:+transsynaptic+illumination+of+V1+and+V2+visual+cortex.">Magnetic resonance imaging of the visual system in vivo: transsynaptic illumination of V1 and V2 visual cortex.</a> Neuroimage. 34, 1619-1626 (2007).</li><li>Bearer, E. L., 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+neuronal+activity+and+kinesin+on+tract+tracing+by+manganese-enhanced+MRI+(MEMRI).">Role of neuronal activity and kinesin on tract tracing by manganese-enhanced MRI (MEMRI).</a> Neuroimage. 37, S37-S46 (2007).</li><li>Mendonca-Dias, M. H., 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=Paramagnetic+contrast+agents+in+nuclear+magnetic+resonance+medical+imaging.">Paramagnetic contrast agents in nuclear magnetic resonance medical imaging.</a> Semin Nucl Med. 13, 364-376 (1983).</li><li>Thuen, 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=Manganese-enhanced+MRI+of+the+optic+visual+pathway+and+optic+nerve+injury+in+adult+rats.">Manganese-enhanced MRI of the optic visual pathway and optic nerve injury in adult rats.</a> J Magn Reson Imaging. 22, 492-500 (2005).</li><li>Sandvig, I., 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=In+vivo+MRI+of+olfactory+ensheathing+cell+grafts+and+regenerating+axons+in+transplant+mediated+repair+of+the+adult+rat+optic+nerve.">In vivo MRI of olfactory ensheathing cell grafts and regenerating axons in transplant mediated repair of the adult rat optic nerve.</a> NMR biomed. 25, 620-631 (2012).</li><li>Chan, K. 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=In+vivo+retinotopic+mapping+of+superior+colliculus+using+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging.">In vivo retinotopic mapping of superior colliculus using manganese-enhanced magnetic resonance imaging.</a> Neuroimage. 54, 389-395 (2011).</li><li>Chan, K. 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=In+vivo+chromium-enhanced+MRI+of+the+retina.">In vivo chromium-enhanced MRI of the retina.</a> Magn Reson Med. 68, 1202-1210 (2012).</li><li>Herrmann, K. H., 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=Possibilities+and+limitations+for+high+resolution+small+animal+MRI+on+a+clinical+whole-body+3T+scanner.">Possibilities and limitations for high resolution small animal MRI on a clinical whole-body 3T scanner.</a> Magma. 25, 233-244 (2012).</li><li>Villegas-Perez, M. P., 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=Rapid+and+protracted+phases+of+retinal+ganglion+cell+loss+follow+axotomy+in+the+optic+nerve+of+adult+rats.">Rapid and protracted phases of retinal ganglion cell loss follow axotomy in the optic nerve of adult rats.</a> J Neurobiol. 24, 23-36 (1993).</li><li>Takahashi, Y., 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=Development+of+spontaneous+optic+neuropathy+in+NF-&#954;&#914;50-deficient+mice:+requirement+for+NF-&#954;&#914;p50+in+ganglion+cell+survival.">Development of spontaneous optic neuropathy in NF-&#954;&#914;50-deficient mice: requirement for NF-&#954;&#914;p50 in ganglion cell survival.</a> Neuropathol Appl Neurobiol. 33, 692-705 (2007).</li><li>Herrmann, K. H. P., 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=MRI+compatible+small+animal+monitoring+and+triggering+system+for+whole+body+scanners.">MRI compatible small animal monitoring and triggering system for whole body scanners.</a> Z Med Phys. 24, 55-64 (2013).</li><li>Danscher, G., Zimmer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+Timm+sulphide+silver+method+for+light+and+electron+microscopic+localization+of+heavy+metals+in+biological+tissues.">An improved Timm sulphide silver method for light and electron microscopic localization of heavy metals in biological tissues.</a> Histochemistry. 55, 27-40 (1978).</li><li>Angenstein, 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=Manganese-enhanced+MRI+reveals+structural+and+functional+changes+in+the+cortex+of+Bassoon+mutant+mice.">Manganese-enhanced MRI reveals structural and functional changes in the cortex of Bassoon mutant mice.</a> Cereb cortex. 17, 28-36 (2007).</li><li>Thuen, 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=Manganese-enhanced+MRI+of+the+rat+visual+pathway:+acute+neural+toxicity,+contrast+enhancement,+axon+resolution,+axonal+transport,+and+clearance+of+Mn(2).">Manganese-enhanced MRI of the rat visual pathway: acute neural toxicity, contrast enhancement, axon resolution, axonal transport, and clearance of Mn(2).</a> J Magn Reson Imaging. 28, 855-865 (2008).</li><li>Lehmann, 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=Vision+and+visual+plasticity+in+ageing+mice.">Vision and visual plasticity in ageing mice.</a> Restor Neurol Neurosci. 30, 161-178 (2012).</li><li>Takeda, 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=Manganese+transport+in+the+neural+circuit+of+rat+CNS.">Manganese transport in the neural circuit of rat CNS.</a> Brain Res Bull. 45, 149-152 (1998).</li><li>Nairismagi, 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=Manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+of+mossy+fiber+plasticity+in+vivo.">Manganese-enhanced magnetic resonance imaging of mossy fiber plasticity in vivo.</a> Neuroimage. 30, 130-135 (2006).</li><li>Smith, K. D., 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=In+vivo+axonal+transport+rates+decrease+in+a+mouse+model+of+Alzheimer's+disease.">In vivo axonal transport rates decrease in a mouse model of Alzheimer's disease.</a> Neuroimage. 35, 1401-1408 (2007).</li><li>Berkowitz, B. 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=Noninvasive+and+simultaneous+imaging+of+layer-specific+retinal+functional+adaptation+by+manganese-enhanced+MRI.">Noninvasive and simultaneous imaging of layer-specific retinal functional adaptation by manganese-enhanced MRI.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 47, 2668-2674 (2006).</li><li>Schnapf, J. L. B. D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+photoreceptor+cells+respond+to+light.">How photoreceptor cells respond to light.</a> Sci. Am. 256 (8), (1987).</li><li>Yu, X., 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=In+vivo+auditory+brain+mapping+in+mice+with+Mn-enhanced+MRI.">In vivo auditory brain mapping in mice with Mn-enhanced MRI.</a> Nat Neurosci. 8, 961-968 (2005).</li><li>Sun, S. W., 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=Noninvasive+topical+loading+for+manganese-enhanced+MRI+of+the+mouse+visual+system.">Noninvasive topical loading for manganese-enhanced MRI of the mouse visual system.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 52, 3914-3920 (2011).</li><li>Sun, S. W., 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=Impact+of+repeated+topical-loaded+manganese-enhanced+MRI+on+the+mouse+visual+system.">Impact of repeated topical-loaded manganese-enhanced MRI on the mouse visual system.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 53, 4699-4709 (2012).</li></ol>

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

اورده من النظام البصري يمتد تقنيات العصبية الحيوية التقليدية لتقييم الأداء الوظيفي في ظل ظروف السذاجة والمرضية. وبصرف النظر عن تقديم نظرة فريدة من نوعها في سلامة معزولة CNS الألياف المسالك، اورده يمكن استكمال بسهولة مع اختبارات سلوكية، على سبيل المثال، البصريا?...

على أساس هيكلها العصبية التشريحية مواتية النظام البصري القوارض يقدم إمكانيات فريدة من نوعها لتقييم المركبات الدوائية وقدرتها على التوسط العصبية 1 أو الآثار المؤيدة لل2،3 التجدد. وعلاوة على ذلك، فإنه يسمح دراسات عن الخصائص الوظيفية والعصبية التشريحية للالمسوخ الماوس، كما يتضح في الآونة الأخيرة لالفئران التي تفتقر إلى البروتين السقالات قبل المشبكي الباسون 4. علاوة على ذلك، مجموعة واسعة من الأدوات التكميلية يتيح إضافية يضم من الشبكية العقدة الخلية (RGC) وأرقام محوار RGC وكذلك النشاط RGC، على سبيل المثال، من خلال تخطيط كهربية الشبكية والاختبارات السلوكية، وتحديد إعادة ترتيب القشرية عن طريق التصوير الضوئي الإشارات الجوهرية. أحدث التطورات التقنية في الفحص المجهري ليزر تمكين التصور الموضع من RGC التجديد في الأنسجة العميقة عن طريق التصوير مضان في عينات جبل بأكمله من العصب البصري (ON) والدماغ. في هذا histologنهج كال، رباعي هيدرو الفوران أساس المقاصة الأنسجة في تركيبة مع ضوء مضان المجهري ورقة يسمح القرار من الألياف واحد أن إعادة إدخال في ON deafferented والجهاز البصري 5. بينما مثل هذه التقنيات قد تكون متفوقة في القرار وتحديد أنماط النمو، فإنها لا تمكن التحليلات المتكررة وطولية من الأحداث نمو الفرد، والتي يتم المطلوب وخاصة لتقييم عملية التجديد على المدى الطويل. واستخدمت تعزيز التباين التصوير بالرنين المغناطيسي لتصور الغازية الحد الأدنى من إسقاط retino سقفي في الفئران والجرذان 6،7. ويمكن تحقيق هذا عن طريق التسليم المباشر العين أيونات ممغطس (على سبيل المثال، المنغنيز 2 +) إلى خلايا الشبكية. كما التناظرية الكالسيوم، وهو مدرج المنغنيز 2 + في RGC somata عبر قنوات الكالسيوم الجهد بوابات ونقلها بنشاط على طول محور عصبي الهيكل الخلوي للON سليمة والجهاز البصري. في حين أنه يتراكم في الدماغ نوىمن الإسقاط المرئي، أي في النواة الركبية الجانبية (LGN) وأكيمة متفوقة (SC)، ونشر عبر التشابك في القشرة البصرية الأولية تظهر ضئيلة 8،9، على الرغم من أنه قد تحدث 10،11. تحت MR التسلسل، ممغطس المنغنيز 2 + تقوي MR النقيض أساسا بتقصير T-1 تدور شعرية وقت الاسترخاء 12. مثل المنغنيز 2 + تعزيز التصوير بالرنين المغناطيسي (ميمري) قد تم تطبيقها بنجاح في مختلف الدراسات العصبية التشريحية والوظيفية من الفئران، بما في ذلك تقييم تجدد المحاور والضمور بعد الإصابة ON 13،14، ورسم الخرائط التشريحية الدقيقة لإسقاط 15 retino سقفي ، فضلا عن تحديد خصائص النقل محور عصبي بعد العلاج الدوائي 16. قمنا بمد التحسينات الأخيرة في الجرعة والسمية، وحركية العصبية المنغنيز 2 + امتصاص والنقل، فضلا عن تحسين بروتوكولات التصوير بالرنين المغناطيسي تطبيقه على الدراسات المتعلقة المعدلة وراثيا9 الفئران باستخدام الماسحات الضوئية 3 تسلا التي يشيع استخدامها في الممارسة السريرية 17. هنا، نقدم بروتوكول اورده مناسبة للطولية في الجسم الحي التصوير من إسقاط retino سقفي الماوس وتجسد تطبيقه من خلال تقييم المنغنيز 2 + تعتمد تعزيز إشارة في ظل ظروف تنكس عصبي السذاجة ومختلف. يضع بروتوكول لدينا التركيز بوجه خاص على الحصول على البيانات MR في 3 T المجال المغناطيسي المعتدلة التي هي عموما أكثر سهولة من الماسحات الضوئية الحيوان مخصص. في الفئران السذاجة، نحن لتوضيح كيف يمكن أن يكون المسالك محددة كثافة إشارة كبيرة وبتكاثر تصبح زادت بعد intravitreal (ivit) المنغنيز 2 + التطبيق. كميا، المنغنيز 2 + الانتشار على طول الإسقاط المرئي يحدث بشكل مستقل عن عملية الشيخوخة الطبيعية (قياس بين الفئران 3 و 26 شهرا من العمر) وزيادة غير الحرارية إلى التحفيز البصري والتكيف مع الظلام. في المقابل، المنغنيز <sيخف تصل&gt; 2 + تخصيب في مراكز مهادي والدماغ المتوسط ​​التالية الحاد على سحق اصابة 18 وكذلك في nfkb1 الفئران خروج المغلوب (P50 KO) يعاني من عفوية الموت RGC أفكارك وON الضمور 19. وهكذا، في التوسع إلى التحليل النسيجي التقليدية، وتحليل اورده طولية من الحيوانات الفردية تمكن من التنميط حركية فريدة من عمليات الاعصاب. وهذا ينبغي أن تكون مفيدة لدراسات عن العصبية وتجدد المحاور المرتبطة التدخلات الدوائية أو وراثية.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="934">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Manganese (II) chloride solution 1M</td>
			<td style="width:269px;">Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany</td>
			<td style="width:119px;">M1787</td>
			<td style="width:184px;">MEMRI contrast reagent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Conjuncain</td>
			<td>Dr. Mann Pharma, Berlin, Germany</td>
			<td style="width:119px;">PZN 7617666</td>
			<td>0.4% oxybuprocaine hydrochloride</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Floxal eye drops</td>
			<td>Dr. Mann Pharma, Berlin, Germany</td>
			<td style="width:119px;">PZN 3820927</td>
			<td>3 mg/ml ofloxacin</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ointment panthenol</td>
			<td>Jenapharm, Jena, Germany</td>
			<td style="width:119px;">PZN 3524531</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chloral hydrate&#160;</td>
			<td style="width:269px;">Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany</td>
			<td style="width:119px;">C8383</td>
			<td>420-450 mg/kg body weight</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Isoflurane</td>
			<td>Actavis, Munich, Germany</td>
			<td style="width:119px;">PZN 7253744</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hamilton syringe&#160;</td>
			<td style="width:269px;">Hamilton Company, Reno, NV, USA</td>
			<td style="width:119px;">7634-01</td>
			<td>SYR 5 &#181;l, 75 RN, no NDL</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">34 G&#160; needle (34/35/pst4/tapN)</td>
			<td style="width:269px;">Hamilton Company, Reno, NV, USA</td>
			<td style="width:119px;">207434/00</td>
			<td>removable needle RN, 34 gauge, lenght 38.1 mm, point style 4</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Binocular Stemi-2000</td>
			<td style="width:269px;">Zeiss, Oberkochen, Germany</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;"></td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3T MRI scanner Magnetom TIM Trio</td>
			<td colspan="2">Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Rat head coil</td>
			<td>Doty Scientific Inc., Columbia, SC, USA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mouse holder</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>custom made</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Red light lamp</td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:363px;">Frozen section medium NEG-50</td>
			<td style="width:269px;">Thermo Fisher Scientific, Schwerte, Germany</td>
			<td style="width:119px;">6502</td>
			<td>tissue embedding for cryo-sections</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td style="width:269px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:363px;">Sodium dihydrogen phosphate monohydrate (NaH2PO4)</td>
			<td>Merck, Darmstadt, Germany</td>
			<td style="width:119px;">106346</td>
			<td rowspan="2" style="width:184px;">for sulfide perfusion&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Sodium sulfide nonahydrate (Na2S &#215; 9 H2O)</td>
			<td>Sigma Aldrich, Taufkirchen, Germany</td>
			<td style="width:119px;">208043</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">gum arabic</td>
			<td style="width:269px;">Roth, Arlesheim, Switzerland</td>
			<td style="width:119px;">4159</td>
			<td rowspan="5">for TIMM staining</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Hydroquinone (C6H6O2)</td>
			<td style="width:269px;">Roth, Arlesheim, Switzerland</td>
			<td style="width:119px;">3586</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Citric acid (C6H8O7)</td>
			<td style="width:269px;">Roth, Arlesheim, Switzerland</td>
			<td style="width:119px;">6490</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Tri-sodium citrate dihydrate (C6H5Na3O7 x 2H2O)</td>
			<td style="width:269px;">Merck, Darmstadt, Germany</td>
			<td style="width:119px;">106448</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Silver nitrate (AgNO3)</td>
			<td style="width:269px;">Roth, Arlesheim, Switzerland</td>
			<td style="width:119px;">7908</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo imaging of optic nerve fiber integrity by contrast-enhanced mri in mice

النظام البصري القوارض يشمل خلايا الشبكية العقدة والمحاور العصبية الخاصة التي تشكل العصب البصري لدخول مراكز مهادي والدماغ المتوسط، والتوقعات بعد المشبكي إلى القشرة البصرية. بناء على بنيتها التشريحية متميزة ومريحة للمعاقين، فقد أصبح الهيكل المفضل للدراسات على بقاء الخلايا العصبية، وتجديد محور عصبي، واللدونة متشابك. وقد مكنت التطورات الأخيرة في MR التصوير والتصور في الجسم الحي من الجزء retino سقفي هذا الإسقاط باستخدام المنغنيز بوساطة تعزيز النقيض (ميمري). هنا، نقدم بروتوكول اورده من أجل التوضيح من الإسقاط البصرية في الفئران، الذي لا يمكن أن يتحقق قرارات (200 ميكرون) 3 3 المشتركة باستخدام الماسحات الضوئية تسلا. ونحن لشرح كيفية حقن intravitreal من جرعة واحدة من 15 نانومول MnCl 2 يؤدي إلى تعزيز المشبعة من الإسقاط سليمة في غضون 24 ساعة. مع استثناء من شبكية العين، وindepen التغيرات في كثافة إشارةدنت من التحفيز البصري وتزامن أو الشيخوخة الفسيولوجية. نحن مزيد من تطبيق هذه التقنية لرصد طوليا تنكس محور عصبي ردا على الحادة إصابة العصب البصري، وهو النموذج الذي المنغنيز 2 + النقل الاعتقالات تماما في موقع الآفة. على العكس، ونشط المنغنيز 2 + النقل يتناسب كميا لبقاء، العدد، والنشاط الكهربائي من الألياف محور عصبي. لمثل هذا التحليل، ونحن مثالا المنغنيز 2 + حركية النقل على طول المسار البصري في نموذج الفأر وراثيا (NF-P50 كيلوبايت KO) عرض ضمور عفوية من الحسية، بما في ذلك المرئية والتوقعات. في هذه الفئران، اورده يشير إلى انخفاض ولكن لا تتأخر المنغنيز 2 + النقل بالمقارنة مع الفئران نوع البرية، وبذلك تكشف علامات ضعف الهيكلية و / أو وظيفية عن طريق الطفرات NF كيلوبايت. باختصار، اورده الجسور مريح في الجسم الحي المقايسات والأنسجة بعد الوفاة لcharacterizatiعلى النزاهة الألياف العصبية والنشاط. ومن المفيد للغاية لدراسات طولية على تنكس محور عصبي والتجديد، والتحقيقات في فئرانا معدلة وراثيا لالظواهر حقيقية أو محرض.

قدرة هذه التقنية التصوير لتقييم دقيق حيوية وظيفة الإسقاط المرئي يعتمد على التطبيق الدقيق لغير سام المنغنيز 2 + الجرعة إلى الجسم الزجاجي وامتصاص من قبل RGCs. يتم اختبار هذا الافتراض الرئيسي في الشكل 1، حيث أظهرت طبقة معينة المنغنيز 2 + امتصاص autometallograp...

Watch this Scientific Journal Video about In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice at JoVE.com

In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice

يوضح هذا الفيديو طريقة، وذلك باستخدام الماسح الضوئي السريرية 3 T، مقابل تعزيز النقيض MR التصوير من الفأرة البصرية والسذاجة الإسقاط لفي الدراسات المجراة المتكررة والطولي للانحطاط العصبية البصرية المرتبطة الحادة إصابة العصب البصري سحق والمزمنة الضمور في العصب البصري الفئران خروج المغلوب (P50 KO).

في الجسم الحي التصوير من الألياف البصرية النزاهة العصب عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي تعزيز التباين في الفئران

The rodent visual system encompasses retinal ganglion cells and their axons that form the optic nerve to enter thalamic and midbrain centers, and ...

in-vivo-imaging-optic-nerve-fiber-integrity-contrast-enhanced-mri

Research

JoVE Journal

Neuroscience

In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice

13.3K Views.  Jena University Hospital.  يوضح هذا الفيديو طريقة، وذلك باستخدام الماسح الضوئي السريرية 3 T، مقابل تعزيز النقيض MR التصوير من الفأرة البصرية والسذاجة الإسقاط لفي الدراسات المجراة المتكررة والطولي للانحطاط العصبية البصرية المرتبطة الحادة إصابة العصب البصر...

Video: In vivo Imaging of Optic Nerve Fiber Integrity by Contrast-Enhanced MRI in Mice

Methods for Experimental Manipulations after Optic Nerve Transection in the Mammalian CNS

Retinal ganglion cells (RGCs) are CNS neurons that output visual information from the retina to the brain, via the optic nerve. The optic nerve can be accessed within the orbit of the eye and completely transected (axotomized), cutting the axons of the entire RGC population. Optic nerve transection is a reproducible model of apoptotic neuronal cell death in the adult CNS 1-4. This model is particularly attractive because the vitreous chamber of the eye acts as a capsule for drug delivery to the retina, permitting experimental manipulations via intraocular injections. The diffusion of chemicals through the vitreous fluid ensures that they act upon the entire RGC population. Viral vectors, plasmids or short interfering RNAs (siRNAs) can also be delivered to the vitreous chamber in order to infect or transfect retinal cells 5-12. The high tropism of Adeno-Associated Virus (AAV) vectors is beneficial to target RGCs, with an infection rate approaching 90% of cells near the injection site 6, 7, 13-15. Moreover, RGCs can be selectively transfected by applying siRNAs, plasmids, or viral vectors to the cut end of the optic nerve 16-19 or injecting vectors into their target the superior colliculus 10. This allows researchers to study apoptotic mechanisms in the injured neuronal population without confounding effects on other bystander neurons or surrounding glia. RGC apoptosis has a characteristic time-course whereby cell death is delayed 3-4 days postaxotomy, after which the cells rapidly degenerate. This provides a window for experimental manipulations directed against pathways involved in apoptosis. Manipulations that directly target RGCs from the transected optic nerve stump are performed at the time of axotomy, immediately after cutting the nerve. In contrast, when substances are delivered via an intraocular route, they can be injected prior to surgery or within the first 3 days after surgery, preceding the initiation of apoptosis in axotomized RGCs. In the present article, we demonstrate several methods for experimental manipulations after optic nerve transection.

Optic Nerve transection is a widely used model of adult CNS injury. This model is ideal for performing a number of experimental manipulations that target the retina globally or directly target the injured neuronal population of retinal ganglion cells.

أساليب التلاعب التجريبية بعد Transection العصب البصري الثدييات في الجهاز العصبي المركزي

Retinal ganglion cells (RGCs) are CNS neurons that output visual information from the retina to the brain, via the optic nerve. The optic nerve can be ...

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural connectivity form during development. In mice, retinofugal projections are arranged in a topographic manner and form eye-specific layers in the Lateral Geniculate Nucleus (dLGN) of the thalamus and the Superior Colliculus (SC). The development of these precise patterns of retinofugal projections has typically been studied by labeling populations of RGCs with fluorescent dyes and tracers, such as horseradish peroxidase1-4. However, these methods are too coarse to provide insight into developmental changes in individual RGC axonal arbor morphology that are the basis of retinotopic map formation. They also do not allow for the genetic manipulation of RGCs.
Recently, electroporation has become an effective method for providing precise spatial and temporal control for delivery of charged molecules into the retina5-11. Current retinal electroporation protocols do not allow for genetic manipulation and tracing of retinofugal projections of a single or small cluster of RGCs in postnatal mice. It has been argued that postnatal in vivo electroporation is not a viable method for transfecting RGCs since the labeling efficiency is extremely low and hence requires targeting at embryonic ages when RGC progenitors are undergoing differentiation and proliferation6. 
In this video we describe an in vivo electroporation protocol for targeted delivery of genes, shRNA, and fluorescent dextrans to murine RGCs postnatally. This technique provides a cost effective, fast and relatively easy platform for efficient screening of candidate genes involved in several aspects of neural development including axon retraction, branching, lamination, regeneration and synapse formation at various stages of circuit development. In summary we describe here a valuable tool which will provide further insights into the molecular mechanisms underlying sensory map development.

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

We demonstrate an in vivo electroporation protocol for transfecting single or small clusters of retinal ganglion cells (RGCs) and other retinal cell types in postnatal mice over a wide range of ages. The ability to label and genetically manipulate postnatal RGCs in vivo is a powerful tool for developmental studies.

ترنسفكأيشن من خلايا الشبكية بواسطة الماوس العقدة في الجسم الحي Electroporation

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains technically challenging. One approach, Activation-Induced Manganese-enhanced MRI (AIM MRI), has been used successfully to map neuronal activity in rodents 1-5. In AIM MRI, Mn2+ acts a calcium analog and accumulates in depolarized neurons 6,7. Because Mn2+ shortens the T1 tissue property, regions of elevated neuronal activity will enhance in MRI. Furthermore, Mn2+ clears slowly from the activated regions; therefore, stimulation can be performed outside the magnet prior to imaging, enabling greater experimental flexibility. However, because Mn2+ does not readily cross the blood-brain barrier (BBB), the need to open the BBB has limited the use of AIM MRI, especially in mice.
One tool for opening the BBB is ultrasound. Though potentially damaging, if ultrasound is administered in combination with gas-filled microbubbles (i.e., ultrasound contrast agents), the acoustic pressure required for BBB opening is considerably lower. This combination of ultrasound and microbubbles can be used to reliably open the BBB without causing tissue damage 8-11.
Here, a method is presented for performing AIM MRI by using microbubbles and ultrasound to open the BBB. After an intravenous injection of perflutren microbubbles, an unfocused pulsed ultrasound beam is applied to the shaved mouse head for 3 minutes. For simplicity, we refer to this technique of BBB Opening with Microbubbles and UltraSound as BOMUS 12. Using BOMUS to open the BBB throughout both cerebral hemispheres, manganese is administered to the whole mouse brain. After experimental stimulation of the lightly sedated mice, AIM MRI is used to map the neuronal response.
To demonstrate this approach, herein BOMUS and AIM MRI are used to map unilateral mechanical stimulation of the vibrissae in lightly sedated mice 13. Because BOMUS can open the BBB throughout both hemispheres, the unstimulated side of the brain is used to control for nonspecific background stimulation. The resultant 3D activation map agrees well with published representations of the vibrissae regions of the barrel field cortex 14. The ultrasonic opening of the BBB is fast, noninvasive, and reversible; and thus this approach is suitable for high-throughput and/or longitudinal studies in awake mice.

A technique is described for broadly opening the blood-brain barrier in the mouse using microbubbles and ultrasound. Using this technique, manganese can be administered to the mouse brain. Because manganese is an MRI contrast agent that accumulates in depolarized neurons, this approach enables imaging of neuronal activity.

تصوير الأعصاب وظيفية عن طريق الموجات فوق الصوتية تعطيل حاجز الدم في الدماغ والتصوير بالرنين المغناطيسي المنغنيز معززة لل

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has been heavily studied. While many imaging studies treat the hippocampus as a single unitary neuroanatomical structure, it is, in fact, composed of several subfields that have a complex three-dimensional geometry. As such, it is known that these subfields perform specialized functions and are differentially affected through the course of different disease states. Magnetic resonance (MR) imaging can be used as a powerful tool to interrogate the morphology of the hippocampus and its subfields. Many groups use advanced imaging software and hardware (&#62;3T) to image the subfields; however this type of technology may not be readily available in most research and clinical imaging centers. To address this need, this manuscript provides a detailed step-by-step protocol for segmenting the full anterior-posterior length of the hippocampus and its subfields: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus (DG), strata radiatum/lacunosum/moleculare (SR/SL/SM), and subiculum. This protocol has been applied to five subjects (3F, 2M; age 29-57, avg. 37). Protocol reliability is assessed by resegmenting either the right or left hippocampus of each subject and computing the overlap using the Dice&#39;s kappa metric. Mean Dice&#39;s kappa (range) across the five subjects are: whole hippocampus, 0.91 (0.90-0.92); CA1, 0.78 (0.77-0.79); CA2/CA3, 0.64 (0.56-0.73); CA4/dentate gyrus, 0.83 (0.81-0.85); strata radiatum/lacunosum/moleculare, 0.71 (0.68-0.73); and subiculum 0.75 (0.72-0.78). The segmentation protocol presented here provides other laboratories with a reliable method to study the hippocampus and hippocampal subfields in vivo using commonly available MR tools.

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The goal of this manuscript is to study the hippocampus and hippocampal subfields using MRI. The manuscript describes a protocol for segmenting the hippocampus and five hippocampal substructures: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus, strata radiatum/lacunosum/moleculare, and subiculum.

عالية الدقة<em&gt; في فيفو</em&gt; دليل بروتوكول تجزئة للالإنسان الحصين الحقول الفرعية عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي 3T

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has ...

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise from extra-retinal sources. Ex vivo ERG provides an efficient method to dissect the function of retinal cells directly from an intact isolated retina of animals or donor eyes. In addition, ex vivo ERG can be used to test the efficacy and safety of potential therapeutic agents on retina tissue from animals or humans. We show here how commercially available in vivo ERG systems can be used to conduct ex vivo ERG recordings from isolated mouse retinas. We combine the light stimulation, electronic and heating units of a standard in vivo system with custom-designed specimen holder, gravity-controlled perfusion system and electromagnetic noise shielding to record low-noise ex vivo ERG signals simultaneously from two retinas with the acquisition software included in commercial in vivo systems. Further, we demonstrate how to use this method in combination with pharmacological treatments that remove specific ERG components in order to dissect the function of certain retinal cell types.

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

Ex vivo ERG can be used to record electrical activity of retinal cells directly from isolated intact retinas of animals or humans. We demonstrate here how common in vivo ERG systems can be adapted for ex vivo ERG recordings in order to dissect the electrical activity of retinal cells.

متزامنة<em&gt; فيفو السابقين</em&gt; اختبار وظيفي اثنين من شبكية العين من قبل<em&gt; في الجسم الحي</em&gt; نظام مخطط كهربية

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise ...

Visual Evoked Potential Recording in a Rat Model of Experimental Optic Nerve Demyelination

The visual evoked potential (VEP) recording is widely used in clinical practice to assess the severity of optic neuritis in its acute phase, and to monitor the disease course in the follow-up period. Changes in the VEP parameters closely correlate with pathological damage in the optic nerve. This protocol provides a detailed description about the rodent model of optic nerve microinjection, in which a partial demyelination lesion is produced in the optic nerve. VEP recording techniques are also discussed. Using skull implanted electrodes, we are able to acquire reproducible intra-session and between-session VEP traces. VEPs can be recorded on individual animals over a period of time to assess the functional changes in the optic nerve longitudinally. The optic nerve demyelination model, in conjunction with the VEP recording protocol, provides a tool to investigate the disease processes associated with demyelination and remyelination, and can potentially be employed to evaluate the effects of new remyelinating drugs or neuroprotective therapies.

Focal demyelination is induced in the optic nerve using lysolecithin microinjection. Visual evoked potentials are recorded via skull electrodes implanted over the visual cortex to examine the signal conduction along the visual pathway in vivo. This protocol details the surgical procedures underlying electrode implantation and optic nerve microinjection.

البصري مستدعى تسجيل المحتملين في نموذج الفئران التجريبية العصب البصري إزالة الميالين

The visual evoked potential (VEP) recording is widely used in clinical practice to assess the severity of optic neuritis in its acute phase, and to ...

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of structural MRI in vivo is ultimately limited by physiological noise, including pulsation, respiration and head movement. Although imaging hardware continues to improve, it is still difficult to resolve structures on the millimeter scale. For example, the primary visual sensory pathways synapse at the lateral geniculate nucleus (LGN), a visual relay and control nucleus in the thalamus that normally is organized into six interleaved monocular layers. Neuroimaging studies have not been able to reliably distinguish these layers due their small size that are less than 1 mm thick.
The resolving limit of structural MRI, in a postmortem brain was tested using multiple images averaged over a long duration (~24 h). The purpose was to test whether it was possible to resolve the individual layers of the LGN in the absence of physiological noise. A proton density (PD)1 weighted pulse sequence was used with varying resolution and other parameters to determine the minimum number of images necessary to be registered and averaged to reliably distinguish the LGN and other subcortical regions. The results were also compared to images acquired in living human brains. In vivo subjects were scanned in order to determine the additional effects of physiological noise on the minimum number of PD scans needed to differentiate subcortical structures, useful in clinical applications.

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

Here we present a protocol to determine the minimum number images that needed to be registered and averaged to resolve subcortical structures and test whether the individual layers of the LGN could be resolved in the absence of physiological noise.

عالية الدقة الهيكلي التصوير بالرنين المغناطيسي من تحت القشرة الإنسان<I&gt; في فيفو</I&gt; وتشريح الجثث

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of ...

In Vivo Gene Transfer to Schwann Cells in the Rodent Sciatic Nerve by Electroporation

The formation of the myelin sheath by Schwann cells (SCs) is essential for rapid conduction of nerve impulses along axons in the peripheral nervous system. SC-selective genetic manipulation in living animals is a powerful technique for studying the molecular and cellular mechanisms of SC myelination and demyelination in vivo. While knockout/knockin and transgenic mice are powerful tools for studying SC biology, these methods are costly and time consuming. Viral vector-mediated transgene introduction into the sciatic nerve is a simpler and less laborious method. However, viral methods have limitations, such as toxicity, transgene size constraints, and infectivity restricted to certain developmental stages. Here, we describe a new method that allows selective transfection of myelinating SCs in the rodent sciatic nerve using electroporation. By applying electric pulses to the sciatic nerve at the site of plasmid DNA injection, genes of interest can be easily silenced or overexpressed in SCs in both neonatal and more mature animals. Furthermore, this in vivo electroporation method allows for highly efficient simultaneous expression of multiple transgenes. Our novel technique should enable researchers to efficiently manipulate SC gene expression, and facilitate studies on SC development and function.

In Vivo Gene Transfer to Schwann Cells in the Rodent Sciatic Nerve by Electroporation

Here, we present an in vivo technique for gene transfer to Schwann cells (SCs) in the rodent sciatic nerve. This simple technique is useful for investigating signaling mechanisms involved in the development and maintenance of myelinating SCs.

في نقل فيفو جين لخلايا شوان في العصب القوارض وركي من Electroporation لل

The formation of the myelin sheath by Schwann cells (SCs) is essential for rapid conduction of nerve impulses along axons in the peripheral nervous ...

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging methods exist for examining the brain tissue of live newborn mammals. Herein we summarize a protocol for imaging individual cortical neurons in living neonatal mice. This protocol includes the following two methodologies: (1) the Supernova system for sparse and bright labeling of cortical neurons in the developing brain, and (2) a surgical procedure for the fragile neonatal skull. This protocol allows the observation of temporal changes of individual cortical neurites during neonatal stages with a high signal-to-noise ratio. Labeled cell-specific gene silencing and knockout can also be achieved by combining the Supernova with RNA interference and CRISPR/Cas9 gene editing systems. This protocol can, thus, be used for analyzing the developmental dynamics of cortical neurons, molecular mechanisms that control the neuronal dynamics, and changes in neuronal dynamics in disease models.

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

We present an in vivo two-photon imaging protocol for imaging the cerebral cortex of neonatal mice. This method is suitable for analyzing the developmental dynamics of cortical neurons, the molecular mechanisms that control the neuronal dynamics, and the changes in neuronal dynamics in disease models.

في فيفو اثنين-فوتون تصوير الخلايا العصبية القشرية في الفئران حديثي الولادة

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging ...

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

Inferior olive (IO), a nucleus in the ventral medulla, is the only source of climbing fibers that form one of the two input pathways entering the cerebellum. IO has long been proposed to be crucial for motor control and its activity is currently considered to be at the center of many hypotheses of both motor and cognitive functions of the cerebellum. While its physiology and function have been relatively well studied on single-cell level in vitro, presently there are no reports on the organization of the IO network activity in living animals. This is largely due to the extremely challenging anatomical location of the IO, making it difficult to subject to conventional fluorescent imaging methods, where an optic path must be created through the entire brain located dorsally to the region of interest.
Here we describe an alternative method for obtaining state-of-the-art -level calcium imaging data from the IO network. The method takes advantage of the extreme ventral location of the IO and involves a surgical procedure for inserting a gradient-refractive index (GRIN) lens through the neck viscera to come into contact with the ventral surface of the calcium sensor GCaMP6s-expressing IO in anesthetized mice. A representative calcium imaging recording is shown to demonstrate the feasibility to record IO neuron activity after the surgery. While this is a non-survival surgery and the recordings must be conducted under anesthesia, it avoids damage to life-critical brainstem nuclei and allows conducting large variety of experiments investigating spatiotemporal activity patterns and input integration in the IO. This procedure with modifications could be used for recordings in other, adjacent regions of the ventral brainstem.

In vivo Calcium Imaging in Mouse Inferior Olive

We present a protocol to expose the brainstem of adult mouse from the ventral side. By using a gradient-refractive index lens with a miniature microscope, calcium imaging can be used to examine the activity of inferior olive neural somata in vivo.