The authors have no acknowledgements.

وأجريت التجارب اللازمة لتطوير البروتوكول وفقا للوائح وطنية وتمت الموافقة من قبل لجنة العلوم الأخلاقية المحلية (Comitato دي Bioetica دي أتينيو)، التي تعمل داخل المؤسسة من جامعة تورينو، تورينو، إيطاليا. 1. إعداد <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خدر <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الحيوان داخل غرفة الأيزوفلورين المناسبة لتخدير ذلك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء الغرفة مع O 2 مختلط والغاز الأيزوفلورين للاستخدام البيطري بتركيز 2.5٪ في غرفة الغاز 2 L والانتظار لمدة 3 دقائق للجرذ لتغفو. التحقق من وجود تأثير التخدير عن طريق قرصة أخمص قدميه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وبمجرد أن التخدير ساري المفعول، وإزالة الفئران وتزن عليه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انتشار طبقة رقيقة من ذوبان في الماء هلام العيون على عيون الحيوان لحمايتهم والحفاظ على ترطيب العين الفسيولوجية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الفئران لأسفل على سطح العمل الموجات فوق الصوتية والتصوير الضوئي محطة. أناالدرجة n للحفاظ على تأثير التخدير، وسرعان ما وضع الأنف داخل القناع المناسب توفير تدفق مستمر التخدير (الأيزوفلورين 2٪ -2.5٪ في الأكسجين 1 لتر / دقيقة). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حلق الحيوان <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انتشار طبقة ثابتة من إزالة الشعر كريم على سطح الرأس، مع الانتباه إلى تغطية المناطق المحيطة بها الأذنين والرقبة. السماح للكريم للعمل لعدة دقائق وبلطف اخراجه مع ملعقة. بهدوء إزالة كل بقايا كريم مع اسفنجة مبللة لتنظيف بدقة الجلد. ملاحظة: الفراء حيوان يحاصر الهواء الذي يؤثر سلبا على الموجات فوق الصوتية اكتساب التصوير مقرها، وبالتالي لا بد من إزالتها بالضرورة إلى أقصى حد ممكن. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد المواقع الحيوان <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ترتيب الحيوان في موقف انتشار-النسر. مراقبة العلامات الحيوية، عن طريق أجهزة استشعار المعلمة الحيوية المناسبة على سطح العمل (إذا كانت موجودة). العجاف الكفوف على أجهزة الاستشعار بعد تطبيق بعض قطرات من كريم القطب للاستخدام المهني. ملاحظة: أثناء التخدير، وضمان أن المعلمات الحيوية والقيم على النحو التالي: الفئران درجة حرارة الجسم ≈ 37.5 ° C، يدق القلب في دقيقة (BPM) تتراوح ما بين 250 و 350 ومعدل التنفس يتكون في حدود 40-80 الأنفاس في الدقيقة الواحدة . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وأخيرا ربط أطرافه مع هيبوالرجينيك التصحيح الحرير الاصطناعي. إذا لزم الأمر، انتشر مرة أخرى طبقة رقيقة من ذوبان في الماء هلام العيون لحماية العينين الحيوان. </li></ol></li></ol> 2. الحصول على الصور من الزمانية وجهة نظر <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد المواقع الحيوان <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحفاظ على الحيوانات في وضعية الرقود، وتناوب جسمها قليلا على الجانب، مع زاوية الميل نحو 45 درجة فيما يتعلق محور الجسم سهمي. استخدام صغيرة لفات القطن الشاش كما تقف لترتيب التخلص منها (الشكل 2A) بشكل صحيح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رفع رأس الحيوان وتناوب عليها قليلا على جانب واحد (الشكل 2A). استخدام لفة القطن كما موقف الحفاظ على inser خطم جيداتيد في قناع التخدير. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تركنوا سطح العمل في زاوية من نحو 30 درجة فيما يتعلق المستوى الأفقي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل محول التصوير بزاوية مقدارها حوالي 30 درجة فيما يتعلق الطائرة العمودية. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بالموجات فوق الصوتية والضوئي الحصول على الصور التشريحية والأوعية الدموية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل التصوير مسح، أدخل الحصول على الصور وضع B وتعيين بشكل صحيح جميع المعلمات الحصول على الصور احترام متطلبات معينة ممكنة من التجربة (الشكل 3A). ملاحظة: تعيين مركز الإرسال التردد المنخفض قدر الإمكان (16 ميغاهيرتز، الشكل 3B)، من أجل الحصول على أقصى عمق الاختراق من الممكن للمحول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التخلص طبقة ثابتة (حوالي 1 سم سميكة) من الماء هيبوالرجينيك الموجات فوق الصوتية للذوبان هلام الإرسال على رأس الحيوان (الشكل 2B). تغطية الرأس محول مع طبقة رقيقة من نفس هلام ووضعها في اتصال مع طبقة على رار. استخدام هلام دافئ للحد من انخفاض حرارة الجسم المترجمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء الحصول على الصور في الوضع B وضبط المواقع محول في الوقت الحقيقي، من خلال تحديد المراجع التشريحية والتي تركز على المنطقة التي تهم نقطة وسط الشاشة. تأكد للقضاء على فقاعات الهواء في أي مستوى شرك في طبقة هلام، لأنها تؤثر سلبا على عملية الاستحواذ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع محول لمحاذاته إلى محور الظاهري الذي يربط بين الأذن إلى العين (الشكل 4A) للحصول على شعاع تبؤر الأمثل. الحصول على وجهات نظر مختلفة من حجم الدماغ الداخلي، من خلال اتجاه عقارب الساعة أو عكس عقارب الساعة دوران (4B الشكل وج). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط في نهاية المطاف محول على موقف الميكانيكية لضمان ثبات الموقف وضبط التوجه بطريقة جيدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن المنطقة الدماغية التي تهم يموضع في 10 ملم من العمق فيما يتعلق مصدر محول الولايات المتحدة LASER من أجل الحصول على الرقم الهيدروجيني الأمثلإشارة استجابة otoacoustic (الشكل 5). ثم ضع المؤشر من الولايات المتحدة موجة تبؤر بالضبط في وسط منطقة تحليلها. ملاحظة: أثناء البحث في المجالات ذات الاهتمام، وتجنب تفعيل الخيار بوابة التنفس، من أجل تسريع الإجراء لتحديد المواقع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدخل لون دوبلر وضع تصور الأوعية الدموية في الدماغ الداخلية بطريقة حساسة عالية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة تم تعيين المواقع بطريقة مناسبة لتصور المناطق أراد، وتفعيل خيار بوابة التنفس لتجنب آثار غير مرغوب فيها تتعلق حركة (الشكل 6A). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار المطلوبين مجموعة المعلمة الاستحواذ في لون دوبلر وضع (الشكل 6B) والحصول على الصور في هذه الطريقة للتمييز السرعات مجرى الدم والاتجاهات، وحتى عدة مليمترات من عمق الاختراق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدخل وضع نابض موجة دوبلر والحصول على صور للكشف عن نبض الشريان الدم والتفريق بين الشرايين لالأوردة الثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدخل الطاقة دوبلر الوضع وتعيين المعلمات الاستحواذ (الشكل 7) لتنفيذ الكمي إشارة على أساس عدد من نثر الأحداث الناجمة عن حركة التدفق، وبالتالي إلى اختلافات في تقييم معدلات التدفق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدخل وضع الضوئي وبشكل صحيح صقل المعلمات اقتناء (الشكل 8A) لجمع البيانات حول الدم الكلي المحتوى الهيموجلوبين أو درجة الأوكسجين في منطقة معينة. من خلال إنتاج الإثارة الليزر على طول موجة الطيف بأكمله (من 680 نانومتر إلى 970 نانومتر، الشكل 8B)، واستيعاب من إجمالي الحاضر الهيموغلوبين في الدول كيميائية مختلفة داخل الأنسجة يمكن قياسها كميا. عن طريق أداء جمع إشارة على موجات محددة واحدة (الشكل 8C)، فمن الممكن لعزل المساهمات إشارة واضحة بسبب امتصاص الأوكسجين والأنواع النقية دي أوكسي. </li></ol></li></ol> 3. التصوير من عظم القفا وجهة نظر <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد المواقع الحيوان <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحفاظ على الحيوانات في وضعية الرقود، وانخفاض رأس الحيوان واستخدام صغيرة لفات القطن الشاش كما تقف الوحشي لترتيب تصرف بشكل صحيح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل بالتوازي محول التصوير إلى الطائرة عرضية من رأس الحيوان (الشكل 9). ملاحظة: في هذه الطريقة، سوف تركز على الاستحواذ من خلال الثقبة القفوية في أساس الجمجمة. من خلال تغيير زاوية إمالة لتوجيه المسبار (الشكل 9)، وسوف يكون من الممكن الحصول على صور سفينة الداخلية في وجهات نظر مختلفة اعتمادا على الميل الإعداد. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بالموجات فوق الصوتية والضوئي الحصول على الصور التشريحية والأوعية الدموية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدخل الحصول على الصور وضع B، تعيين كافة المعلمات الحصول على الصور كما ذكرت سابقا (الشكل 3) ونشر ما يلزم من طبقات هلام الموجات فوق الصوتية على التحقيق وعلى مؤخر الحيوان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ترتيب محول للبقاء أفقي تقريبا، في ORDإيه توجه على طول الخلفي إلى محور الأمامي التشريحية للجسم. يشير ذلك نحو الجانب الأمامي من الخطم والميل ذلك قليلا إلى الأمام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء الحصول على الصور في الوضع B ووضع لون دوبلر (أرقام 3 و 6). ضبط دقيق للموقف محول وإزالة فقاعات الهواء من معطف هلام كما هو موضح سابقا. إذا كان ذلك ممكنا، وربط محول على موقف حازم للسيطرة على التوجه بطريقة رائعة واختيار أفضل زاوية إمالة للحصول على الصور من المناطق التشريحية المطلوب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصور الأوعية الدموية في الدماغ الداخلية في السلطة دوبلر الوضع، من خلال إعداد المعلمات الاستحواذ بشكل صحيح (الشكل 7). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توطين الشرايين pulsated بشكل مكثف من قبل نابض موجة دوبلر الوضع. تمييزها عن الأوردة، التي تتميز على العكس من مستويات منخفضة من نبض تدفق الدم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع الدم دفق البيانات السرعات والاتجاهات في لون دوبلر واسطة، عن طريق تكييف كاف ACQالمعلمات uisition (الشكل 6). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كامل العميق الدورة الدموية في الدماغ مجموعة بيانات التوصيف، وذلك بإضافة المعلومات الدم الكيميائية التي تم الحصول عليها من خلال الاستحواذ الضوئي (الشكل 8). تنفيذ هذا عن طريق تقييم وبخاصة كمية من المعلمات الدموي مثل نسبة تشبع O 2 ومحتوى الهيموجلوبين الإجمالي (HBT)، والتي يتم قياسها بشكل عام من خلال تحديد الطول الموجي الإثارة الليزر في 750 و 850 نانومتر (الشكل 8C). </li></ol></li></ol> 4. نهاية اقتناء وإزالة الحيوان ملاحظة: تنظر بشكل صحيح طوال الوقت مخصص لعملية الحصول على الصور (من الخطوة 1 إلى الخطوة 3)، التي تخضع لقيود الرئيسية المتعلقة جرعة التخدير تطبيقه على الحيوان. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حفظ جميع البيانات التي حصل عليها، وتحويل ليزر ينبض قبالة عن طريق الخروج من وضع الاستحواذ الضوئي وتنأى محول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع الحفاظ على العانيالقانون النموذجي للتحكيم تحت تأثير التخدير، وتبدأ لتنظيفه عن طريق إزالة بلطف جل واقية من عيون مع قطعة من القطن مبللة. استخدام ملعقة وعدة مناشف ورقية لإزالة هلام الموجات فوق الصوتية من الرأس والخطم، ثم تنظيفها مع اسفنجة رطبة. يجب الحرص على عدم تلف الجلد حلق دقيق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اخراج التصحيح لاصقة تستخدم لربط أطرافه وفصل لهم من أجهزة الاستشعار التي ترصد المعلمات الفسيولوجية. بسرعة نقل الحيوان من سطح العمل لاكتساب قفص مختلف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استضافة حيوان في قفص صغير للتعافي من التخدير. تأكد من أن الحيوانات لا ينبغي أن يشترك القفص خلال هذه المرحلة من أجل منع الاعتداءات </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع قفص الانتعاش تحت ضوء الأشعة تحت الحمراء للحفاظ على الحارة الحيوان. انتظر حتى استعاد وعيه أنه كاف للحفاظ على الاستلقاء القصية. تحقق الشروط الصحية العامة للحيوانات، قبل نقله إلى غرفة تربية الحيوانات. </li></ol>

<ol>
	<li>Bestmann, S., Feredoes, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+neurostimulation+and+neuroimaging+in+cognitive+neuroscience:+past,+present,+and+future.">Combined neurostimulation and neuroimaging in cognitive neuroscience: past, present, and future.</a> Ann N Y Acad Sci. 1296, 11-30 (1111).</li><li>Kim, S. A., Jun, S. B. <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+Optical+Measurement+of+Neural+Activity+in+the+Brain.">In-vivo Optical Measurement of Neural Activity in the Brain.</a> Exp Neurobio. 22 (3), 158-166 (2013).</li><li>Silva, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotechnology+approaches+to+crossing+the+blood-brain+barrier+and+drug+delivery+to.">Nanotechnology approaches to crossing the blood-brain barrier and drug delivery to.</a> the CNS.BMC Neurosci. 9, S4 (2008).</li><li>Stemmer, N., Mehnert, J., Steinbrink, J., Wunder, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+fluorescence+imaging+in+animal+models+of+stroke.">Noninvasive fluorescence imaging in animal models of stroke.</a> Curr Med Chem. 19 (28), 4786-4793 (2012).</li><li>Frohman, E. M., Fujimoto, J. G., Frohman, T. C., Calabresi, P. A., Cutter, G., Balcer, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography:+a+window+into+the+mechanisms+of+multiple+sclerosis.">Optical coherence tomography: a window into the mechanisms of multiple sclerosis.</a> Nat Clin Pract Neurol. 4 (12), 664-675 (2008).</li><li>Liao, L. 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=Neurovascular+coupling:+in+vivo+optical+techniques+for+functional+brain+imaging.">Neurovascular coupling: in vivo optical techniques for functional brain imaging.</a> Biomed Eng Online. , 12-38 (2013).</li><li>Youn, H., Hong, K. J. <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+Noninvasive+Small+Animal+Molecular+Imaging.">In vivo Noninvasive Small Animal Molecular Imaging.</a> Osong Public Health Res Perspect. 3 (1), 48-59 (2012).</li><li>Miyawaki, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A.Fluorescence+imaging+in+the+last+two+decades.">A.Fluorescence imaging in the last two decades.</a> Microscopy (Oxf). 62 (1), 63-68 (1093).</li><li>Feldman, M. K., Katyal, S., Radiographics Blackwood, M. S. U. S. a. r. t. i. f. a. c. t. s. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 29 (4), 1179-1189 (1148).</li><li>Postema, M., Gilja, O. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrast-enhanced+and+targeted+ultrasound.">Contrast-enhanced and targeted ultrasound.</a> World J Gastroenterol. 17 (1), 28-41 (2011).</li><li>Zacharatos, H., Hassan, A. E., Qureshi, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intravascular+ultrasound:+principles+and+cerebrovascular+applications.">Intravascular ultrasound: principles and cerebrovascular applications.</a> AJNR Am J Neuroradiol. 31 (4), 586-597 (2010).</li><li>Li, C., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+tomography+and+sensing+in+biomedicine.">Photoacoustic tomography and sensing in biomedicine.</a> Phys Med Biol. 54 (19), R59-R97 (2009).</li><li>Kim, C., Favazza, C., Wang, L. V. <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+photoacoustic+tomography+of+chemicals:+high-resolution+functional+and+molecular+optical+imaging+at+new+depths.">In vivo photoacoustic tomography of chemicals: high-resolution functional and molecular optical imaging at new depths.</a> Chem Rev. 110 (5), 2756-2782 (2010).</li><li>Hu, S., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+imaging+and+characterization+of+the+microvasculature.">Photoacoustic imaging and characterization of the microvasculature.</a> J Biomed Opt. 15 (1), (2010).</li><li>Mallidi, S., Luke, G. P., Emelianov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+imaging+in+cancer+detection,+diagnosis,+and+treatment+guidance.">Photoacoustic imaging in cancer detection, diagnosis, and treatment guidance.</a> Trends Biotechnol. 29 (5), 213-221 (2011).</li><li>Pysz, M. A., Gambhir, S. S., Willmann, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging:+current+status+and+emerging+strategies.">Molecular imaging: current status and emerging strategies.</a> Clin Radiol. 65 (7), 500-517 (2010).</li><li>Nie, L., Cai, X., Maslov, K., Garcia-Uribe, A., Anastasio, M. A., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+tomography+through+a+whole+adult+human+skull+with+a+photon+recycler.">Photoacoustic tomography through a whole adult human skull with a photon recycler.</a> J Biomed Opt. 17 (11), (2012).</li><li>Huang, 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=Aberration+correction+for+transcranial+photoacoustic+tomography+of+primates+employing+adjunct+image+data.">Aberration correction for transcranial photoacoustic tomography of primates employing adjunct image data.</a> J Biomed Opt. 17 (6), (2012).</li><li>Nie, L., Guo, Z., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+tomography+of+monkey+brain+using+virtual+point+ultrasonic+transducers.">Photoacoustic tomography of monkey brain using virtual point ultrasonic transducers.</a> J Biomed Opt. 16 (7), (2011).</li><li>Guevara, 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=Imaging+of+an+inflammatory+injury+in+the+newborn+rat+brain+with+photoacoustic+tomography.">Imaging of an inflammatory injury in the newborn rat brain with photoacoustic tomography.</a> PLoS On. 8 (12), (2013).</li><li>Yao, J., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+Microscopy.">Photoacoustic Microscopy.</a> Laser Photon Rev. 7 (5), (2013).</li><li>Liu, 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=Assessing+the+effects+of+norepinephrine+on+single+cerebral+microvessels+using+optical-resolution+photoacoustic+microscope.">Assessing the effects of norepinephrine on single cerebral microvessels using optical-resolution photoacoustic microscope.</a> J Biomed Opt. 18 (7), (2013).</li><li>Xia, 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=Whole-body+ring-shaped+confocal+photoacoustic+computed+tomography+of+small+animals+in+vivo.">Whole-body ring-shaped confocal photoacoustic computed tomography of small animals in vivo.</a> J Biomed Opt. 17 (5), 050506 (2012).</li><li>Sun, J., Lindvere, L., Van Raaij, M. E., Dorr, A., Stefanovic, B., Foster, F. S. <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+imaging+of+cerebral+hemodynamics+using+high-frequency+micro-ultrasound.">In vivo imaging of cerebral hemodynamics using high-frequency micro-ultrasound.</a> Cold Spring Harb Protoc. (9), (2010).</li><li>Nasiriavanaki, M., Xia, J., Wan, H., Bauer, A. Q., Culver, J. P., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+photoacoustic+tomography+of+resting-state+functional+connectivity+in+the+mouse+brain.">High-resolution photoacoustic tomography of resting-state functional connectivity in the mouse brain.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (1), 21-26 (2014).</li><li>Jao, 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=Noninvasive+photoacoustic+computed+tomography+of+mouse+brain+metabolism+in+vivo.">Noninvasive photoacoustic computed tomography of mouse brain metabolism in vivo.</a> Neuroimage. 64, 257-266 (2013).</li><li>Deng, Z., Wang, Z., Yang, X., Luo, Q., Gong, H. <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+imaging+of+hemodynamics+and+oxygen+metabolism+in+acute+focal+cerebral+ischemic+rats+with+laser+speckle+imaging+and+functional+photoacoustic+microscopy.">In vivo imaging of hemodynamics and oxygen metabolism in acute focal cerebral ischemic rats with laser speckle imaging and functional photoacoustic microscopy.</a> J Biomed Op. 17 (8), 081415-081414 (2012).</li><li>Huang, R. B., Mocherla, S., Heslinga, M. J., Charoenphol, P., Eniola-Adefeso, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+and+cellular+interactions+of+nanoparticles+in+vascular-targeted+drug+delivery.">Dynamic and cellular interactions of nanoparticles in vascular-targeted drug delivery.</a> Mol Membr Biol. 27 (7), 312-327 (2010).</li><li>Saxer, T., Zumbuehl, A., M&#252;ller, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+shear+stress+for+targeted+drug+delivery.">The use of shear stress for targeted drug delivery.</a> Cardiovasc Res. 99, 328-3233 (2013).</li><li>Zhao, Y. Z., Lu, C. T., Li, X. K., Cai, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound-mediated+strategies+in+opening+brain+barriers+for+drug+brain+delivery.">Ultrasound-mediated strategies in opening brain barriers for drug brain delivery.</a> Expert Opin Drug Deliv. 10, 987-1001 (2013).</li></ol>

رعيت رسوم النشر لهذه المادة من قبل Visual سياتل.

وكان محسن بروتوكول قدمت من أجل توفير أداء فعالة للغاية تصوير الدماغ في الحيوانات الصغيرة. يمكن أن كان صور حصلت في طرائق مختلفة وتحديدا في أعقاب مؤشرات حول المعلمات الشراء وتحديد المواقع محول على الجمجمة الثقب. على وجه الخصوص، وتحديد المواقع على الجانب الزماني هو الأكثر أهمية، لأن الولايات المتحدة والليزر يجب أن تركز كما حد ممكن من الدقة لاختراق الثقبة، التي هي أصغر من واحد القذالي بشكل صحيح. ومع ذلك، وذلك بفضل هذا الإعداد التجريبي، وملامح الدورة الدموية المتعلقة مسابقات الفسيولوجية أو حتى مرضية يمكن الوصول إليها ويمكن تقييم حتى في مناطق الدماغ العميقة، التي عادة ما تكون صعبة لتوصيف. منذ الحصول على الصور الناجح يعتمد على دقة تحديد المواقع محول، وهذا الاعتماد يجب أن يؤخذ في الاعتبار بعناية لأنها قد تؤثر على أداء التصوير. على سبيل المثال،بعض الهياكل التشريحية للاهتمام يمكن غير المدرجة تماما في الطائرة التصوير اقتناء والتعرف عليهم من الصور التي تقدم فقط رؤية جزئية يمكن أن يؤدي دون المستوى الأمثل. وعلاوة على ذلك، فإن عملية استحواذ التصوير الولايات المتحدة والسلطة الفلسطينية تؤدى في طريقة ثلاثية الأبعاد (3D الوضع) أن يكون غير متوافق مع إعداد التجريبية التي سبق وصفها، لأنه يتطلب محول للتحرك على طول مسار المؤتمتة محدد مسبقا. وأخيرا، وذلك بسبب التباين التشريحي الطبيعي، والبعد من فتحات الجمجمة قد تختلف بشكل كبير بين الحيوانات، وبالتالي وجود تداعيات لا يمكن التنبؤ بها على عملية الاستحواذ. هذه الحقيقة تجعل جودة الصورة تعتمد على خصائص كل فرد. وبالتالي، استحالة لتطبيق هذه الاستراتيجية لبعض الحيوانات لابد من أخذها في الاعتبار عند تصميم بروتوكول تجريبي. على وجه التحديد، وتعالج مصلحة ملحوظة لديناميكا الدم، نظرا لدورها الأساسي في تحديدbiodistribution المخدرات أو جزيئات خارجية أخرى بعد إدارة النظامية 28-29. الآثار المترتبة تطبيقية في مجال التصوير الجزيئي كثيرة، بدءا من التحقق من تجمع الدم عوامل التباين التصوير لدراسات تسليم المخدرات رصدت صورة تتطلب الناجمة عن الموجات فوق الصوتية BBB افتتاح 30. فإن كل من أغراض البحث هذه الاستفادة بالتأكيد من الغزو الحد الأدنى للبروتوكول، بالنظر إلى أن، دون أي عملية جراحية إضافية، يتم تقليل خطر الوفاة أو الآثار الجانبية غير المرغوب فيها بشكل كبير ورصد طويل الأجل على نماذج حيوانية نفس ممكنا. وباختصار، فإن بروتوكول المعروضة تمكين ممارس لكفاءة الصورة وبشكل صحيح تفسير تضاريس التشريحي ونمط الأوعية الدموية للأنسجة المخ المعتادة أو مرضية في النماذج الحيوانية الاستخدام البحوث. بينما الأساليب الحالية تقتصر أساسا إلى المقطعي التصوير القشرية 25-27، هذا الإعداد يعطي فرصة رس توضيح العديد من العمليات التي تؤثر فسيولوجيا الدماغ العميق، من خلال دمج مزايا التي تقدمها كل من الولايات المتحدة والتصوير السلطة الفلسطينية.

هناك حاجة إلى استراتيجيات لوصف بدقة ملامح ديناميكا الدم في المخ في الجهاز العصبي المركزي من الحيوانات الصغيرة للمضي قدما في مجال علم الأعصاب 1-3. يوضح تقنية عرض كيفية تنفيذ الصوتية موسع والتصوير الضوئي على المخ الحيوانات الصغيرة من أجل دراسة البيولوجيا الأوعية الدموية، وترتيب وظيفة. تقنيات التصوير الضوئية تسمح توطين الأحداث المتصلة النشاط العصبي 2،4-5 في وقت واحد تكتسب الإشارات الناتجة عن الهيموجلوبين في كل من الدول الاوكسيجين وغير المؤكسج 6. ولكن نظرا لامتصاص الضوئية ونثر، والتصوير الضوئي النقي يعاني من ضعف القرار المكانية والأنسجة محدودة عمق الاختراق 7-8. على العكس، الصوتيات تتيح الفرصة لإجراء التصوير أعمق لقرار الفضاء المكاني العالي، ولكن عرقلة من قبل رقطة ومحدود النقيض 9-11. من خلال الجمع بين ميزات من الضوئيات وايعشر الموجات فوق الصوتية، تقنية الضوئي يحسن كلا التصوير والإمكانات التشخيصية للطرق واحدة 12-16. التصوير الضوئي للدماغ لديه القدرة على توضيح الأسئلة متعددة في علم الأعصاب، ومع ذلك، فإن قلنسوة تحمي من الطبيعي أن مخ، بشكل كبير يحد كل من الضوئية والموجات فوق الصوتية اختراق الأنسجة 17-19. وعلاوة على ذلك، والعظام تعزيز تناثر كل من الضوء والصوت مما أدى إلى فقدان الحساسية وصورة الانحرافات 17-18. ونتيجة لذلك، بالموجات فوق الصوتية والتصوير الضوئي الدماغ لا يمكن أن يؤديها بسهولة على الحيوانات الوليد قبل التحجر 20، ولكن التشريح العميق وفسيولوجيا الدماغ الكبار يمكن الوصول إليها بشكل واضح إلا بعد حج القحف 21،22. وللأسف، فإن الجراحة اللازمة لإزالة الجمجمة من الصعب من الناحية الفنية وآثاره يمكن أن يكون ضارا لبعض أغراض تجريبية وبالتالي يجعل من الصعب مراقبة تطور المرض العصبي فينفس الحيوان مع مرور الوقت. لذلك، وهي طريقة غير الغازية إلى الصورة البيولوجيا الدماغي العميق في نماذج حيوانية صغيرة مرغوب فيه للغاية. في الأدب وأفاد طريقة الفوتون إعادة تدوير 17 باعتبارها وسيلة للحد من فقدان الهاتف وزيادة النفاذية من خلال الجمجمة سليمة، وتحسين إشارة الضوئي إلى نسبة الضوضاء (SNR) وعلى النقيض من هذا الهدف. ويهدف البروتوكول تعرض لتوفير وسيلة يمكن الاعتماد عليها لتحت القشرية الصوتية الدماغ والتصوير الضوئي على القوارض الاستخدام البحوث (على وجه التحديد على الفئران) دون أي عملية جراحية الغازية. ويستند هذا الإجراء على استخدام الأجهزة المحمولة لtransducing الموجات فوق الصوتية عالية التردد والتصوير الضوئي. وعلى النقيض من تكنولوجيا التصوير المقطعي 23، المحمولة ومحولات الطاقة اتجاهي 24 تمكين اختيار مناطق محددة الجمجمة مع انخفاض طبيعي سماكة، ووصف شقوق أو scissures. الشقوق الكبرى (الثقب) موجودة على الفقاريات لنيمال الجمجمة ضرورية لتحديد موقع حزم الأعصاب والأوعية أو غيرها من الهياكل التي تربط الدوائر مخ الداخلية إلى أجزاء أخرى من الجسم. تم العثور على شقوق كبيرة في فتحات العظام الحجم بشكل مختلف التي يمكن استغلالها كممرات محددة للموجات فوق الصوتية والليزر. هذا التصوير المستهدفة يقلل من الآثار الناجمة عن انعكاس موجة اجهات العظام ويزيد من حساسية من خلال تعزيز عمق الاختراق التصوير. في هذا المنظور، يمكن ترتيب محول التصوير ليكون عمودي على الشقوق الموجودة على الزمانية وعلى الجانب القذالي من الجمجمة (الشكل 1)، وذلك لتتلاقى الحد الأقصى الموجات فوق الصوتية والأشعة الضوئية على هذه المناطق. هذا التوجه سواء يعزز جودة الإشارة وقوات إشارة إلى المضي قدما من خلال طبقة العظام أرق فيما يتعلق التوجهات الجمجمة الأخرى. وهكذا، فإن الموجات التي تنتقل عن طريق وينعكس تخضع لدرجة أقل من نثر، وتمكين مجموعة من الإشارات المكثفة القادمة من أعمقطبقات الأنسجة. وعلى النقيض من إجراءات سابقة، يتطلب هذا الإعداد التجريبي رئيس الحلاقة مجرد حيوان، في حين لم عملية جراحية أخرى ضرورية. مع البروتوكول المقترح، يتم إجراء التصوير في قرار مكانية عالية نسبيا، وكشف عن كليهما، إشارة محددة الهياكل التشريحية والأوعية الدموية أعمق من الحالة الراهنة للأساليب الفنية، في حين أن جميع من جلد الحيوان والجمجمة لا تزال سليمة. الصور الاكليلية والمحوري فريدة من نوعها يمكن الحصول عليها من خلال استغلال مختلف طرائق بالموجات فوق الصوتية اكتساب التصوير (B، دوبلر السلطة، لون دوبلر، نابض الوضع الموجة) بالتوازي مع التصوير الضوئي. ذخيرة موسعة من المعلمات يمكن استخلاصها من هذه الصور، مما يتيح تصوير متني والتشريح الأوعية الدموية جنبا إلى جنب مع مجموعة كاملة من الميزات التي تؤثر على ديناميكية الدورة الدموية. هذا البروتوكول يمكن استخدامها لصورة الأساسية ميزات حمة القشرية في بالموجات فوق الصوتية عالية التردد B وضع الطريقة، الشرايين السباتية القاعدي والداخلية (BA وICA على التوالي) يؤلف دائرة ويليس، والشريان الدماغي الأوسط (MCA) وغيرها من التفاصيل لجهاز الدورة الدموية. وعلاوة على ذلك، وتدفق الدم الكمي، يعني سرعات تيار، اتجاهي وصف الحركة والبيانات تشبع الأكسجين يمكن جمعها من القشرية لمناطق الدماغ العميقة. تحمل هذه الاستراتيجية الجديدة إمكانات كبيرة لمجموعة متنوعة من التطبيقات وتلبي الحاجة الملحة لإجراءات موثوقة لتصوير ميزات الدماغ العميقة التي تعتبر حاسمة في مختلف الأمراض. وعلاوة على ذلك، بسبب الحد الأدنى من الغزو، ويمكن للبروتوكول المعروضة تمكين دراسات التصوير الممكنة لا تعد ولا تحصى على الجهاز العصبي المركزي، وخاصة تلك التي تتطلب رصد طويل الأجل أو التي تنطوي على نماذج حيوانية مرضية الحساسة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="979">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td style="width:180px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:464px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">High frequency ultrasound and photoacoustic imaging station (VEVO LAZR 2100 system)&#160;</td>
			<td>FUJIFILM VisualSonics Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Vevo Compact Dual Anesthesia System (Tabletop Version)&#160;&#160;</td>
			<td>FUJIFILM VisualSonics Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>http://www.visualsonics.com/anesthesiasystem#sthash.opODt 
			Sht.dpuf</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Ultrasound Transmission Gel (Aquasonic 100)</td>
			<td style="width:180px;">PARKER LABORATORIES INC.</td>
			<td style="width:119px;">01-08</td>
			<td>http://www.parkerlabs.com/aquasonic-100.asp</td>
		</tr>
		<tr height="231">
			<td height="231" style="height:231px;width:216px;">Sprague-Dawley rats</td>
			<td style="width:180px;">&#160;Charles River Laboratories</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:464px;">Three helathy 6-weeks old Sprague-Dawley rats were purchased by Charles River Laboratories and kept in standard housing (12 h light-dark cycles) with a standard rodent&#160; chow and water available ad libitum. Provided by: http://www.criver.com/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

non-invasive parenchymal, vascular and metabolic high-frequency ultrasound and photoacoustic rat deep brain imaging

Photoacoustics and high frequency ultrasound stands out as powerful tools for neurobiological applications enabling high-resolution imaging on the central nervous system of small animals. However, transdermal and transcranial neuroimaging is frequently affected by low sensitivity, image aberrations and loss of space resolution, requiring scalp or even skull removal before imaging. To overcome this challenge, a new protocol is presented to gain significant insights in brain hemodynamics by photoacoustic and high-frequency ultrasounds imaging with the animal skin and skull intact. The procedure relies on the passage of ultrasound (US) waves and laser directly through the fissures that are naturally present on the animal cranium. By juxtaposing the imaging transducer device exactly in correspondence to these selected areas where the skull has a reduced thickness or is totally absent, one can acquire high quality deep images and explore internal brain regions that are usually difficult to anatomically or functionally describe without an invasive approach. By applying this experimental procedure, significant data can be collected in both sonic and optoacoustic modalities, enabling to image the parenchymal and the vascular anatomy far below the head surface. Deep brain features such as parenchymal convolutions and fissures separating the lobes were clearly visible. Moreover, the configuration of large and small blood vessels was imaged at several millimeters of depth, and precise information were collected about blood fluxes, vascular stream velocities and the hemoglobin chemical state. This repertoire of data could be crucial in several research contests, ranging from brain vascular disease studies to experimental techniques involving the systemic administration of exogenous chemicals or other objects endowed with imaging contrast enhancement properties. In conclusion, thanks to the presented protocol, the US and PA techniques become an attractive noninvasive performance-competitive means for cortical and internal brain imaging, retaining a significant potential in many neurologic fields.

Watch this Scientific Journal Video about Non-invasive Parenchymal, Vascular and Metabolic High-frequency Ultrasound and Photoacoustic Rat Deep Brain Imaging at JoVE.com

Non-invasive Parenchymal, Vascular and Metabolic High-frequency Ultrasound and Photoacoustic Rat Deep Brain Imaging

The present work describes a new protocol to perform non-invasive high-frequency ultrasound and photoacoustic based imaging on rat brain, to efficiently visualize deep subcortical regions and their vascular patterns by directing signals on skull foramina naturally present on animal cranium.

متني غير الغازية، والأوعية الدموية والتمثيل الغذائي عالية التردد الموجات فوق الصوتية والضوئي الجرذ أعماق الدماغ التصوير

Photoacoustics and high frequency ultrasound stands out as powerful tools for neurobiological applications enabling high-resolution imaging on the central ...

non-invasive-parenchymal-vascular-metabolic-high-frequency-ultrasound

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.0K Views.  University of Turin. The present work describes a new protocol to perform non-invasive high-frequency ultrasound and photoacoustic based imaging on rat brain, to efficiently visualize deep subcortical regions and their vascular patterns by directing signals on skull foramina naturally present on animal cranium.

Video: Non-invasive Parenchymal, Vascular and Metabolic High-frequency Ultrasound and Photoacoustic Rat Deep Brain Imaging

Immunohistochemical Analysis in the Rat Central Nervous System and Peripheral Lymph Node Tissue Sections

Immunohistochemistry (IHC) provides highly specific, reliable and attractive protein visualization. Correct performance and interpretation of an IHC-based multicolor labeling is challenging, especially when utilized for assessing interrelations between target proteins in the tissue with a high fat content such as the central nervous system (CNS).
Our protocol represents a refinement of the standard immunolabeling technique particularly adjusted for detection of both structural and soluble proteins in the rat CNS and peripheral lymph nodes (LN) affected by neuroinflammation. Nonetheless, with or without further modifications, our protocol could likely be used for detection of other related protein targets, even in other organs and species than here presented.

We here present an optimized, detailed protocol for double immunostaining in formalin-fixed, paraffin-embedded rat central nervous system (CNS) and peripheral lymph node (LN) tissue sections.

تحليل المناعى في الجهاز العصبي المركزي والمحيطي الجرذ العقدة الليمفاوية أقسام الأنسجة

Immunohistochemistry (IHC) provides highly specific, reliable and attractive protein visualization. Correct performance and interpretation of an IHC-based ...

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for using blood oxygen level dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) to image rodents with simultaneous DBS. DBS fMRI presents a number of technical challenges, including accuracy of electrode implantation, MR artifacts created by the electrode, choice of anesthesia and paralytic to minimize any neuronal effects while simultaneously eliminating animal motion, and maintenance of physiological parameters, deviation from which can confound the BOLD signal.&#160;Our laboratory has developed a set of procedures that are capable of overcoming most of these possible issues. For electrical stimulation, a homemade tungsten bipolar microelectrode is used, inserted stereotactically at the stimulation site in the anesthetized subject. In preparation for imaging, rodents are fixed on a plastic headpiece and transferred to the magnet bore. For sedation and paralysis during scanning, a cocktail of dexmedetomidine and pancuronium is continuously infused, along with a minimal dose of isoflurane; this preparation minimizes the BOLD ceiling effect of volatile anesthetics. In this example experiment, stimulation of the subthalamic nucleus (STN) produces BOLD responses which are observed primarily in ipsilateral cortical regions, centered in motor cortex. Simultaneous DBS and fMRI allows the unambiguous modulation of neural circuits dependent on stimulation location and stimulation parameters, and permits observation of neuronal modulations free of regional bias. This technique may be used to explore the downstream effects of modulating neural circuitry at nearly any brain region, with implications for both experimental and clinical DBS.

This protocol describes a standard method for simultaneous functional magnetic resonance imaging and deep brain stimulation in the rodent. The combined use of these experimental tools allows for the exploration of global downstream activity in response to electrical stimulation at virtually any brain target.

تحفيز الدماغ العميق مع الرنين المغناطيسي الوظيفي في وقت واحد في القوارض

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective treatment for several movement disorders that have failed to respond to medication. Recent progress in the field of DBS surgery has begun to extend the application of this surgical technique to other conditions as diverse as morbid obesity, depression and obsessive compulsive disorder. Despite these expanding indications, little is known about the underlying physiological mechanisms that facilitate the beneficial effects of DBS surgery. One approach to this question is to perform gene expression analysis in neurons that receive the electrical stimulation. Previous studies have shown that neurogenesis in the rat dentate gyrus is elicited in DBS targeting of the anterior nucleus of the thalamus1. DBS surgery targeting the ATN is used widely for treatment refractory epilepsy. It is thus of much interest for us to explore the transcriptional changes induced by electrically stimulating the ATN. In this manuscript, we describe our methodologies for stereotactically-guided DBS surgery targeting the ATN in adult male Wistar rats. We also discuss the subsequent steps for tissue dissection, RNA isolation, cDNA preparation and quantitative RT-PCR for measuring gene expression changes. This method could be applied and modified for stimulating the basal ganglia and other regions of the brain commonly clinically targeted. The gene expression study described here assumes a candidate target gene approach for discovering molecular players that could be directing the mechanism for DBS.

The mechanism underlying the therapeutic effects of Deep Brain Stimulation (DBS) surgery needs investigation. The methods presented in this manuscript describe an experimental approach to examine the cellular events triggered by DBS by analyzing the gene expression profile of candidate genes that can facilitate neurogenesis post DBS surgery.

تحليل التغييرات التعبير الجيني في الفئران الحصين بعد ديب تحفيز الدماغ الأمامي من مهادي نواة

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective ...

Non-invasive Assessment of Changes in Corticomotoneuronal Transmission in Humans

The corticospinal pathway is the major pathway connecting the brain with the muscles and is therefore highly relevant for movement control and motor learning. There exists a number of noninvasive electrophysiological methods investigating the excitability and plasticity of this pathway. However, most methods are based on quantification of compound potentials and neglect that the corticospinal pathway consists of many different connections that are more or less direct. Here, we present a method that allows testing excitability of different fractions of the corticospinal transmission. This so called H-reflex conditioning technique allows one to assess excitability of the fastest (monosynaptic) and also polysynaptic corticospinal pathways. Furthermore, by using two different stimulation sites, the motor cortex and the cervicomedullary junction, it allows not only differentiation between cortical and spinal effects but also assessment of transmission at the corticomotoneural synapse. In this manuscript, we describe how this method can be used to assess corticomotoneural transmission after low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation, a method that was previously shown to reduce excitability of cortical cells. Here we demonstrate that not only cortical cells are affected by this repetitive stimulation but also transmission at the corticomotoneuronal synapse at the spinal level. This finding is important for the understanding of basic mechanisms and sites of neuroplasticity. Besides investigation of basic mechanisms, the H-reflex conditioning technique may be applied to test changes in corticospinal transmission following behavioral (e.g., training) or therapeutic interventions, pathology or aging and therefore allows a better understanding of neural processes that underlie movement control and motor learning.

The aim of the present study was to assess changes in transmission at the corticomotoneuronal synapses in humans after repetitive transcranial magnetic stimulation. For this purpose, an electrophysiological method is introduced that allows assessment of pathway specific corticospinal transmission, i.e. differentiation of fast, direct corticospinal pathways from polysynaptic connections.

تقييم غير الغازية للتغييرات في نقل كورتيكوموتونورونال في البشر

The corticospinal pathway is the major pathway connecting the brain with the muscles and is therefore highly relevant for movement control and motor ...

Isolation and Cannulation of Cerebral Parenchymal Arterioles

Intracerebral parenchymal arterioles (PAs), which include parenchymal arterioles, penetrating arterioles and pre-capillary arterioles, are high resistance blood vessels branching out from pial arteries and arterioles and diving into the brain parenchyma. Individual PA perfuse a discrete cylindrical territory of the parenchyma and the neurons contained within. These arterioles are a central player in the regulation of cerebral blood flow both globally (cerebrovascular autoregulation) and locally (functional hyperemia). PAs are part of the neurovascular unit, a structure that matches regional blood flow to metabolic activity within the brain and also includes neurons, interneurons, and astrocytes. Perfusion through PAs is directly linked to the activity of neurons in that particular territory and increases in neuronal metabolism lead to an augmentation in local perfusion caused by dilation of the feed PA. Regulation of PAs differs from that of better-characterized pial arteries. Pressure-induced vasoconstriction is greater in PAs and vasodilatory mechanisms vary. In addition, PAs do not receive extrinsic innervation from perivascular nerves &#8212; innervation is intrinsic and indirect in nature through contact with astrocytic endfeet. Thus, data regarding contractile regulation accumulated by studies using pial arteries does not directly translate to understanding PA function. Further, it remains undetermined how pathological states, such as hypertension and diabetes, affect PA structure and reactivity. This knowledge gap is in part a consequence of the technical difficulties pertaining to PA isolation and cannulation. In this manuscript we present a protocol for isolation and cannulation of rodent PAs. Further, we show examples of experiments that can be performed with these arterioles, including agonist-induced constriction and myogenic reactivity. Although the focus of this manuscript is on PA cannulation and pressure myography, isolated PAs can also be used for biochemical, biophysical, molecular, and imaging studies.

This manuscript describes a simple and reproducible protocol for isolation of intracerebral arterioles (a group of blood vessels encompassing parenchymal arterioles, penetrating arterioles and pre-capillary arterioles) from mice, to be used in pressure myography, immunofluorescence, biochemistry, and molecular studies.

العزلة وكيفية تركيب الكانيولا من الشلل متني الشرايين

Intracerebral parenchymal arterioles (PAs), which include parenchymal arterioles, penetrating arterioles and pre-capillary arterioles, are high resistance ...

Non-Invasive Modulation and Robotic Mapping of Motor Cortex in the Developing Brain

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries unique challenges in children. Similarly, transcranial direct current stimulation (tDCS) can improve motor learning in adults but has only recently been applied to children. The use of tDCS and emerging techniques like high&#8211;definition tDCS (HD-tDCS) require special methodological considerations in the developing brain. Robotic TMS motor mapping may confer unique advantages for mapping, particularly in the developing brain. Here, we aim to provide a practical, standardized approach for two integrated methods capable of simultaneously exploring motor cortex modulation and motor maps in children. First, we describe a protocol for robotic TMS motor mapping. Individualized, MRI-navigated 12x12 grids centered on the motor cortex guide a robot to administer single-pulse TMS. Mean motor evoked potential (MEP) amplitudes per grid point are used to generate 3D motor maps of individual hand muscles with outcomes including map area, volume, and center of gravity. Tools to measure safety and tolerability of both methods are also included. Second, we describe the application of both tDCS and HD-tDCS to modulate the motor cortex and motor learning. An experimental training paradigm and sample results are described. These methods will advance the application of non-invasive brain stimulation in children.

We demonstrate protocols for the modulation (tDCS, HD-tDCS) and mapping (robotic TMS) of the motor cortex in children.

تعديل غير الغازية ورسم الخرائط الروبوتية من القشرة الحركية في الدماغ النامية

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries ...

Targeted Neuronal Injury for the Non-Invasive Disconnection of Brain Circuitry

Surgical intervention can be quite effective for treating certain types of medically intractable neurological diseases. This approach is particularly useful for disorders in which identifiable neuronal circuitry plays a key role, such as epilepsy and movement disorders. Currently available surgical modalities, while effective, generally involve an invasive surgical procedure, which can result in surgical injury to non-target tissues. Consequently, it would be of value to expand the range of surgical approaches to include a technique that is both non-invasive and neurotoxic.
Here, a method is presented for producing focal, neuronal lesions in the brain in a non-invasive manner. This approach utilizes low-intensity focused ultrasound together with intravenous microbubbles to transiently and focally open the Blood Brain Barrier (BBB). The period of transient BBB opening is then exploited to focally deliver a systemically administered neurotoxin to a targeted brain area. The neurotoxin quinolinic acid (QA) is normally BBB-impermeable, and is well-tolerated when administered intraperitoneally or intravenously. However, when QA gains direct access to brain tissue, it is toxic to the neurons. This method has been used in rats and mice to target specific brain regions. Immediately after MRgFUS, successful opening of the BBB is confirmed using contrast enhanced T1-weighted imaging. After the procedure, T2 imaging shows injury restricted to the targeted area of the brain and the loss of neurons in the targeted area can be confirmed post-mortem utilizing histological techniques. Notably, animals injected with saline rather than QA do demonstrate opening of the BBB, but dot not exhibit injury or neuronal loss. This method, termed Precise Intracerebral Non-invasive Guided surgery (PING) could provide a non-invasive approach for treating neurological disorders associated with disturbances in neural circuitry.

The goal of the protocol is to provide a method for producing non-invasive neuronal lesions in the brain. The method utilizes Magnetic Resonance-guided Focused Ultrasound (MRgFUS) to open the Blood Brain Barrier in a transient and focal manner, in order to deliver a circulating neurotoxin to the brain parenchyma.

إصابة عصبية مستهدفة لقطع غير الغازية من دوائر الدماغ

Surgical intervention can be quite effective for treating certain types of medically intractable neurological diseases. This approach is particularly ...

Analysis of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage with High Frequency Transcranial Duplex Ultrasound

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A problem encountered in experimental studies using murine models of SAH is that methods for in vivo monitoring of cerebral vasospasm in mice are lacking. Here, we demonstrate the application of high frequency ultrasound to perform transcranial Duplex sonography examinations on mice. Using the method, the internal carotid arteries (ICA) could be identified. The blood flow velocities in the intracranial ICAs were accelerated significantly after induction of SAH, while blood flow velocities in the extracranial ICAs remained low, indicating cerebral vasospasm. In conclusion, the method demonstrated here allows functional, noninvasive in vivo monitoring of cerebral vasospasm in a murine SAH model.

The aim of this manuscript is to present a sonography-based method that allows in vivo imaging of blood flow in cerebral arteries in mice. We demonstrate its application to determine changes in blood flow velocities associated with vasospasm in murine models of subarachnoid hemorrhage (SAH).

تحليل فاسوسباسم الدماغي في نموذج مورين من نزيف تحت العنكبوتية مع الموجات فوق الصوتية المزدوجة عبر الجمجمة عالية التردد

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A ...

Whole-Brain 3D Activation and Functional Connectivity Mapping in Mice using Transcranial Functional Ultrasound Imaging

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ultrafast doppler angiography. As brain perfusion is strongly linked to local neuronal activity, this technique allows the whole-brain 3D mapping of task-induced regional activation as well as resting-state functional connectivity, non-invasively, with unmatched spatio-temporal resolution and operational simplicity. In comparison with fMRI (functional magnetic resonance imaging), a main advantage of fUS imaging consists in enabling a complete compatibility with awake and behaving animal experiments. Moreover, fMRI brain mapping in mice, the most used preclinical model in Neuroscience, remains technically challenging due to the small size of the brain and the difficulty to maintain stable physiological conditions. Here we present a simple, reliable and robust protocol for whole-brain fUS imaging in anesthetized and awake mice using an off-the-shelf commercial fUS system with a motorized linear transducer, yielding significant cortical activation following sensory stimulation as well as reproducible 3D functional connectivity pattern for network identification.

This protocol describes the quantification of volumetric cerebral hemodynamic variations in the mouse brain using functional ultrasound (fUS). Procedures for 3D functional activation map following sensory stimulation as well as resting-state functional connectivity are provided as illustrative examples, in anesthetized and awake mice.

كامل الدماغ تنشيط 3D ورسم خرائط الاتصال الوظيفي في الفئران باستخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية وظيفية عبر الجمجمة

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ...

Stereotaxic Viral Injection and Gradient-Index Lens Implantation for Deep Brain In Vivo Calcium Imaging

A miniature fluorescence microscope (miniscope) is a potent tool for in vivo calcium imaging from freely behaving animals. It offers several advantages over conventional multi-photon calcium imaging systems: (1) compact; (2) light-weighted; (3) affordable; and (4) allows recording from freely behaving animals. This protocol describes brain surgeries for deep brain in vivo calcium imaging using a custom-developed miniscope recording system. The preparation procedure consists of three steps, including (1) stereotaxically injecting the virus at the desired brain region of a mouse brain to label a specific subgroup of neurons with genetically encoded calcium sensor; (2) implantation of gradient-index (GRIN) lens that can relay calcium image from deep brain region to the miniscope system; and (3) affixing the miniscope holder over the mouse skull where miniscope can be attached later. To perform in vivo calcium imaging, the miniscope is fastened onto the holder, and neuronal calcium images are collected along with simultaneous behavior recordings. The present surgery protocol is compatible with any commercial or custom-built single-photon and two-photon imaging systems for deep brain in vivo calcium imaging.

Stereotaxic Viral Injection and Gradient-Index Lens Implantation for Deep Brain In Vivo Calcium Imaging

Miniscope in vivo calcium imaging is a powerful technique to study neuronal dynamics and microcircuits in freely behaving mice. This protocol describes performing brain surgeries to achieve good in vivo calcium imaging using a miniscope.

الحقن الفيروسي المجسم، وزرع عدسة مؤشر التدرج لتصوير الكالسيوم العميق للدماغ في الجسم الحي

A miniature fluorescence microscope (miniscope) is a potent tool for in vivo calcium imaging from freely behaving animals. It offers several advantages ...