Diese Arbeit wird von der Niederländischen Organisation für wissenschaftliche Forschung (NWO) (Veni-Nr. 916.86.125), verliehen an L. Reneman finanziert. Die Geldgeber hatten keinen Einfluss auf Studiendesign, Datenerhebung und-analyse, Entscheidung zur Veröffentlichung oder Erstellung des Manuskripts. Es gibt keine Interessenkonflikte.

<ol>
	<li>Abramoff, M. D., Magelhaes, P. J., Ram, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+Processing+with+ImageJ.">Image Processing with ImageJ.</a> Biophotonics International. 11, 36-42 (2004).</li><li>Anderson, I. M., McKie, S., Elliott, R., Williams, S. R., Deakin, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+human+5-HT+function+in+vivo+with+pharmacoMRI.">Assessing human 5-HT function in vivo with pharmacoMRI.</a> Neuropharmacology. 55, 1029-1037 (2008).</li><li>Choi, J. K., Chen, Y. I., Hamel, E., Jenkins, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+hemodynamic+changes+mediated+by+dopamine+receptors:+Role+of+the+cerebral+microvasculature+in+dopamine-mediated+neurovascular+coupling.">Brain hemodynamic changes mediated by dopamine receptors: Role of the cerebral microvasculature in dopamine-mediated neurovascular coupling.</a> Neuroimage. 30, 700-712 (2006).</li><li>Cohen, Z., Bonvento, G., Lacombe, P., Hamel, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Serotonin+in+the+regulation+of+brain+microcirculation.">Serotonin in the regulation of brain microcirculation.</a> Prog. Neurobiol. 50, 335-362 (1996).</li><li>Ferrari, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+robust+experimental+protocol+for+pharmacological+fMRI+in+rats+and+mice.">A robust experimental protocol for pharmacological fMRI in rats and mice.</a> J. Neurosci. Methods. 204, 9-18 (2011).</li><li>Gozzi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+antipsychotic+and+glutamatergic+agents+on+the+phMRI+response+to+phencyclidine.">Differential effects of antipsychotic and glutamatergic agents on the phMRI response to phencyclidine.</a> Neuropsychopharmacology. 33, 1690-1703 (2008).</li><li>Houston, G. C. <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+brain+activation+in+response+to+pharmacological+agents+using+fMRI+in+the+rat.">Mapping of brain activation in response to pharmacological agents using fMRI in the rat.</a> Magn Reson. Imaging. 19, 905-919 (2001).</li><li>Jenkins, B. G., Sanchez-Pernaute, R., Brownell, A. L., Chen, Y. C., Isacson, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+dopamine+function+in+primates+using+pharmacologic+magnetic+resonance+imaging.">Mapping dopamine function in primates using pharmacologic magnetic resonance imaging.</a> J. Neurosci. 24, 9553-9560 (2004).</li><li>Klomp, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lasting+effects+of+chronic+fluoxetine+treatment+on+the+late+developing+rat+brain:+age-dependent+changes+in+the+serotonergic+neurotransmitter+system+assessed+by+pharmacological+MRI.">Lasting effects of chronic fluoxetine treatment on the late developing rat brain: age-dependent changes in the serotonergic neurotransmitter system assessed by pharmacological MRI.</a> Neuroimage. 59, 218-226 (2012).</li><li>Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiological+investigation+of+the+basis+of+the+fMRI+signal.">Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal.</a> Nature. 412, 150-157 (2001).</li><li>Martin, C., Sibson, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacological+MRI+in+animal+models:+A+useful+tool+for+5-HT+research.">Pharmacological MRI in animal models: A useful tool for 5-HT research.</a> Neuropharmacology. 55, 1038-1047 (2008).</li><li>McKie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+effects+of+acute+citalopram+detected+by+pharmacoMRI.">Neuronal effects of acute citalopram detected by pharmacoMRI.</a> Psychopharmacology (Berl. 180, 680-686 (2005).</li><li>Preece, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+that+increased+5-HT+release+evokes+region-specific+effects+on+blood-oxygenation+level-dependent+functional+magnetic+resonance+imaging+responses+in+the+rat+brain.">Evidence that increased 5-HT release evokes region-specific effects on blood-oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging responses in the rat brain.</a> Neuroscience. 159, 751-759 (2009).</li><li>Schwarz, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+stereotaxic+MRI+template+set+for+the+rat+brain+with+tissue+class+distribution+maps+and+co-registered+anatomical+atlas:+application+to+pharmacological+MRI.">A stereotaxic MRI template set for the rat brain with tissue class distribution maps and co-registered anatomical atlas: application to pharmacological MRI.</a> Neuroimage. 32, 538-550 (2006).</li><li>Schwarz, A. J., Gozzi, A., Reese, T., Bifone, A. <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+mapping+of+functional+connectivity+in+neurotransmitter+systems+using+pharmacological+MRI.">In vivo mapping of functional connectivity in neurotransmitter systems using pharmacological MRI.</a> NeuroImage. 34, 1627-1636 (2007).</li><li>Sekar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroadaptive+responses+to+citalopram+in+rats+using+pharmacological+magnetic+resonance+imaging.">Neuroadaptive responses to citalopram in rats using pharmacological magnetic resonance imaging.</a> Psychopharmacology (Berl). 213, 521-531 (2011).</li><li>Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+functional+and+structural+MR+image+analysis+and+implementation+as+FSL.">Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL.</a> NeuroImage. 23, S208-S219 (2004).</li><li>Stark, J. A., McKie, S., Davies, K. E., Williams, S. R., Luckman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=5-HT(2C)+antagonism+blocks+blood+oxygen+level-dependent+pharmacological-challenge+magnetic+resonance+imaging+signal+in+rat+brain+areas+related+to+feeding.">5-HT(2C) antagonism blocks blood oxygen level-dependent pharmacological-challenge magnetic resonance imaging signal in rat brain areas related to feeding.</a> Eur. J. Neurosci. 27, 457-465 (2008).</li><li>Stark, J. A., Davies, K. E., Williams, S. R., Luckman, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+magnetic+resonance+imaging+and+c-Fos+mapping+in+rats+following+an+anorectic+dose+of+m-chlorophenylpiperazine.">Functional magnetic resonance imaging and c-Fos mapping in rats following an anorectic dose of m-chlorophenylpiperazine.</a> NeuroImage. 31, 1228-1237 (2006).</li><li>Steward, C. A., Marsden, C. A., Prior, M. J., Morris, P. G., Shah, Y. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methodological+considerations+in+rat+brain+BOLD+contrast+pharmacological+MRI.">Methodological considerations in rat brain BOLD contrast pharmacological MRI.</a> Psychopharmacology (Berl). 180, 687-704 (2005).</li><li>Strupp, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulate:+A+GUI+based+fMRI+Analysis+Software+Package.">Stimulate: A GUI based fMRI Analysis Software Package.</a> NeuroImage. 3, S607 (1996).</li><li>Tomasi, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methylphenidate+enhances+brain+activation+and+deactivation+responses+to+visual+attention+and+working+memory+tasks+in+healthy+controls.">Methylphenidate enhances brain activation and deactivation responses to visual attention and working memory tasks in healthy controls.</a> Neuroimage. 54, 3101-3110 (2011).</li><li>Woolrich, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bayesian+analysis+of+neuroimaging+data+in+FSL.">Bayesian analysis of neuroimaging data in FSL.</a> NeuroImage. 45, S173-S186 (2009).</li><li>Worsley, K. J., Jezzard, P., Matthews, P. M., Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+analysis+of+activation+images.">Statistical analysis of activation images.</a> Functional MRI: An Introduction to Methods. , (2001).</li></ol>

Wir haben nichts zu offenbaren.

5-HT phMRI ist ein viel versprechendes Instrument, um Neurotransmitter-Funktion bei Tieren in vivo zu beurteilen. Es visualisiert das Gehirn als Reaktion auf eine 5-HT-Herausforderung mit funktionellen MR-Bildgebung. MRT hat den großen Vorteil, eine hohe räumliche Auflösung zu haben und nicht brauchen die Injektion von Kontrastmittel-Agenten oder radioaktiv markierten Molekülen wodurch die wiederholte Exposition durch ionisierende Strahlungen. Diese Technik ist in menschlichen und tierischen Probanden und daher sehr gut geeignet für translationale Forschung von Neurotransmitter-Systemen und psychiatrischen Erkrankungen. Seine Anwendung ist natürlich nicht auf den 5-HT-Weg begrenzt und wurde bereits ausführlich auf die Auswirkungen von dopaminergen Medikamenten bei Tieren und Menschen 5,15 22 Beurteilung verwendet. Dennoch phMRI bei Kleintieren herausfordernden bleibt, wie bereits in Übersichtsartikeln von Martin und Sibson 11 und 20 wies Steward. Eine dieser Herausforderungen ist die Wartung of stabilen physiologischen Parameter während der Bildaufnahme. Die meisten Anästhetika verändern können Herz-Kreislauf-Funktion und da phMRI entscheidend davon abhängen, Herz-Kreislauf / hämodynamischen Parameter ist es wichtig, sicherzustellen, dass alle hämodynamischen Veränderungen ausschließlich auf die Droge gegeben sind Herausforderung ist. Es ist daher äußerst wichtig, dass pCO 2 Ebenen konstant bleiben während der Baseline-Akquisition. Mechanische Lüftung können, um sicherzustellen, physiologische Stabilität und wird oft in dieser Art von Experimenten verwendet. Wir jedoch entschieden, frei atmenden Tieren zu verwenden, um die Möglichkeit offen lassen, um Längsschnittstudien in der Zukunft durchzuführen. Stattdessen haben wir ausgiebig überwacht (und veränderte) Atemfrequenz und Blutgaswerte auf physiologische Stabilität im Normbereich zu gewährleisten, bevor der funktionalen Überprüfung zu starten und auf diese Weise stabile Gefäßreagibilität bewahren und damit T2 * / T2-Signal. Literatur über die Wirkung von Anästhetika auf die zerebrale Hämodynamik und metabolism ist reichlich 20 und würde den Rahmen dieses Manuskripts. Wir entschieden uns, Gas Anästhesie mit ± 2% Isofluran in diesem spezifischen Protokoll zu verwenden, da mit Inhalationsanästhetika, die Narkosetiefe schnell sein kann und leicht zu steuern. Dies ist in unserer Einrichtung wichtig, normalen Bereich stabil pCO 2 Ebenen vor Beginn der Bildaufnahme zu gewährleisten. Isofluran ist die am häufigsten verwendeten Inhalations-Anästhetikum heute und ermöglicht ein schnelles Ein-und Ausleitung, die wichtig für Langzeitstudien ist. Es produziert auch geringen kardiovaskulären und respiratorischen Depression und induziert eine gute Relaxation der Skelettmuskulatur. Zweitens ist die intravenöse Verabreichung des Medikaments herausfordernden komplizierter bei Kleintieren als beim Menschen. Die Operation, die für die Kanülierung der Arteria und Vena femoralis benötigt wird, erfordert gut ausgebildete und erfahrene Mitarbeiter. Aufgrund dieser invasiven Verfahren ist es im Moment vor allem im Terminal verwendeten Verfahren. Allerdings könnten nicht-invasive Überwachung von Blut-Homöostase und Schwanzveneninjektion für Längsschnittstudien 23 verwendet werden. Darüber hinaus gibt es einige allgemeine Einschränkungen für die Technik, die nicht spezifisch für tierische phMRI. Darüber hinaus wies darauf hin, wie von Martin und Sibson 11, ist ein potentieller verwechseln aller fMRT-Studien, dass davon ausgegangen wird, dass die Veränderungen in der Hirnaktivität von der Herausforderung evozierte Veränderungen der neuronalen Aktivität statt peripheren systemischen Wirkungen zu reflektieren. Vor allem in tieferen Hirnstrukturen, bleibt eine relativ schlechte Verständnis der neurovaskulären Kopplung (Beziehung zwischen neuronaler Aktivität und Veränderungen hämodynamischen Veränderungen). Studien von der Art, Logothetis 10 durchgeführt, um neurovaskuläre Kopplung in der Rinde zu bestimmen noch nicht in anderen Teilen des Gehirns durchgeführt. Es ist daher unbekannt, was eine Erhöhung der BOLD-Signal in wichtige Strukturen wie das Striatum oder Amygdala ist Telling uns über neuronale Aktivität. Das Beste, was wir in diesem Moment sagen könnte ist, dass die Hirnregion, an die angegebene Herausforderung reagiert und dass in Abhängigkeit von der Behandlung und / oder Bedingungen, können wir die wesentlichen Veränderungen des Gehirns Reaktivität zu überwachen. Dies kann weitgehend Dazu suchen Sie in beiden MRT-Daten und physiologischen Reaktionen nachgewiesen werden. Das allgemeine Muster der Gehirnaktivität sollte abhängig vom und beschränkt sich auf Gebiete mit, in diesem Fall eine hohe 5-HT Innervation, und nicht so viel eine allgemeine vaskuläre Reaktion. Auch wird eine unterschiedliche zeitliche Verlauf zwischen vaskulären und hämodynamischen Veränderungen zu erwarten. Während die Veränderungen des Blutdrucks auf ihre Ausgangswerte zurück innerhalb von einigen Minuten ist die Wirkung des Medikaments auf den BOLD-Aktivierung im Fall von Fluoxetin sichtbar, bis zum Ende der Bildaufnahme und entsprechen den pharmakokinetischen Eigenschaften wissen von dieser Droge. Schließlich sollten die physiologischen Reaktionen von allen Tieren sein, um interindividuelle Vergleiche anzustellen ähnlich. Nonetheless ist es bekannt, dass eine neurogene Regelung der lokalen Blutflusses nach 5-HT 4-abgegeben. Daher kann nicht ausgeschlossen werden, dass lokale Änderungen des BOLD-Signal kann zu Gefäßveränderungen aufgrund der 5-HT in der Nähe von Schiffen Release Attribute werden. Obwohl diese Effekte nicht lokale neuronale Aktivierung verbunden sind und somit als falsch-positiven Ergebnissen in Betracht gezogen werden, ist es auch ein Index für die gesamte spezifische Funktion des 5-HT-System (siehe auch 3). Kritische Schritte dieser Technik sind daher zu physiologischen Reaktionen intensiv zu überwachen und sicherstellen, dass die physiologischen Bedingungen des Tieres stabil sind vor und während der Bildaufnahme. Auch Scanner Bedingungen sollten so stabil wie möglich und genau das gleiche für jedes Tier. Signal-Stabilität Ihrer Sequenz sollte geprüft und bestätigt werden vor Beginn des Experiments. Weiterhin ist zu beachten, immer groß genug statistische Power, auch bei kleinen Gegenstand Groups. Für einen schönen Beitrag über den experimentellen Überlegungen tierischen phMRI im Allgemeinen finden Sie Steward 20 und für ein zusätzliches Beispiel für ein experimentelles Protokoll für pharmakologische fMRT bei Ratten und Mäusen, siehe Ferrari 5. Mögliche Änderungen der hier beschriebenen Technik sind zahlreich. Man könnte: <ol><li> mit einem anderen Medikament für 5-HT Herausforderung, wie zum Beispiel einem anderen SSRI oder 5-HT-Rezeptor-(ANT)-Agonisten 16,13,18,7 oder sogar eine doppelte Herausforderung, um die zugrunde liegenden Mechanismen der Arzneimittelwirkung 6,19 offenbaren; </li><li> verwenden Sie eine andere Versuchsanordnung, wie zum Beispiel einem anderen Regime Anästhesie, Beatmung, Blut-Pool Kontrastmittel statt BOLD 15, Längsschnittstudien (Tier muss am Leben gehalten werden, so dass keine invasiven Blutdruck-/ Blut-Gas-Messung und / oder mechanische Lüftung sind möglich), oder auch Kombinationen mit anderen (invasive) Verfahren wie die Aufnahme der neuronalen Aktivität mittels MR-kompatiblen Elementenctrodes 10 oder PET / SPECT-Untersuchungen 4; </li><li> verwenden verschiedene MRT-Daten Analysemethoden wie der &quot;p-Block&quot;-Methode von McKie 12 oder funktionelle Konnektivität Analyse 15. </li></ol> Welche Auswahl, die Sie in den experimentellen Aufbau ist stark abhängig von den Möglichkeiten der und / oder der Erfahrung innerhalb Ihres Labors und der Art der Fragestellung Sie beantworten möchte.

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenz / Ausrüstung </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> Isofluran </td><td> ABBOTT <a href="http://www.abbott.co.uk/" target="_blank">Abbott Laboratories Ltd, Maidenhead, UK</a> </td><td> Kein B506 </td><td> Mix mit medizinischer Luft </td></tr><tr><td> Medizinische Luft </td><td> <a href="http://www.bochealthcare.co.uk/" target="_blank">BOC Healthcare</a> </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Heizkissen </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.co.uk/" target="_blank">Harvard Apparatus</a> </td><td> 507223F <a href="http://www.harvardapparatus.co.uk/webapp/wcs/stores/servlet/haisku3_10001_11555_39108_-1_HAUK_ProductDetail_N_37610_37611_37613" target="_blank">Komplette homöothermen Blanket-System mit flexibler Sonde, mittel, 230 VAC, 50 Hz</a> </td><td></td></tr><tr><td> Silk l<html> igature </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.com/" target="_blank">http://www.harvardapparatus.com/</a> </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/product_11051_10001_43051_-1_HAI_ProductDetail" target="_blank">2-0 schwarze Seide geflochten nicht-resorbierbaren</a> Cat Num 51-7631 </td><td></td></tr><tr><td> PE-50 Kanüle </td><td> <a href="http://www.scientificlabs.co.uk/" target="_blank">http://www.scientificlabs.co.uk/~~V</a> </td><td> <a href="http://www.scientificlabs.co.uk/product/TUB3662" target="_blank">Portex Tubing PE 0.58x0.96mm</a> </td><td> 0,58 mm ID 0,96 OD </td></tr><tr><td> Heparin-Natrium </td><td> <a href="http://www.leo-pharma.com/Home/Products/List-of-LEO-Pharma-products.aspx" target="_blank">Leo Laboratories Ltd, Bucks., UK</a> </td><td> Heparin-Natrium 1000IU/ml </td><td> 15 U / ml </td></tr><tr><td> Vetbond Gewebekleber </td><td> <a href="http://solutions.3m.co.uk" target="_blank">3M</a> </td><td>ttp :/ / solutions.3m.co.uk/wps/portal/3M/en_GB/HealthCare/Home/ProdInfo/VetProducts / &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; M Vetbond Gewebekleber </td><td></td></tr><tr><td> Monitoring-System </td><td> <a href="http://www.i4sa.com/" target="_blank">SA Instruments</a> </td><td> <a href="http://www.i4sa.com" target="_blank">http://www.i4sa.com</a> <a href="http://69.20.42.253/web_app/main/defaultProduct.aspx?ID=16&amp;PT=3" target="_blank">Modell 1025L-Überwachungssystem</a> </td><td> Monitore Atmung und Temperatur </td></tr><tr><td> Druckaufnehmer </td><td> <a href="http://www.biopac.com/" target="_blank">Biopac Systems Corp</a> </td><td> <a href="http://www.biopac.com/blood-pressure-transducer" target="_blank">Blutdruckwandler - TSD104A</a> <a href="http://www.biopac.com/data-acquisition-analysis-system-mp150-system-windows" target="_blank">MP150 DATENAUFNAHMESYSTEM - WIN - MP150WSW</a> </td><td> Monitore Blutdruck </td></tr><tr><td> Rapidlab Blutgasanalysator </td><td> <a href="http://www.medical.siemens.com/" target="_blank">Siemens Diagnostics</a> </td><td> <a href="http://www.medical.siemens.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay~q_catalogId~e_-111~a_catTree~e_100001,1023069,1016115~a_langId~e_-111~a_productId~e_172940~a_storeId~e_10001.htm" target="_blank">Rapidlab 248/348 Systeme</a> </td><td></td></tr><tr><td> 4,7 T Scanner Tier </td><td> Agilent Technologies (ehemals Magnex) 4,7 T-Frequenz 199,845 MHz </td><td></td><td></td></tr><tr><td> MR-kompatiblen stereotaktischen Bett </td><td> <a href="http://www.m2mimaging.com/products/preclinical.html" target="_blank">M2M-Imaging Corp</a> </td><td> Ratten-Bett: PA Multi Element AHS 50-72-1003/100 </td><td></td></tr><tr><td> Spule </td><td> <a href="http://www.m2mimaging.com/products/preclinical.html" target="_blank">M2M-Imaging Corp</a> </td><td> Volume TH / Rx RQD1 72/112 200 </td><td></td></tr><tr><td> Fluoxetinhydrochlorid </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> F-132 </td><td> 5mg/kg in Kochsalzlösung </td></tr></tbody></table>

the use of pharmacological-challenge fmri in pre-clinical research: application to the 5-ht system

Pharmakologische MRT (phMRI) ist eine neue und vielversprechende Methode, um die Wirkung von Substanzen auf die Gehirnfunktion, die letztlich zur zugrunde liegenden neurobiologischen Mechanismen, die hinter Arzneimittelwirkung und Neurotransmitter-Störungen, wie Depressionen und ADHS entwirren kann studieren. Wie die meisten der bildgebenden Verfahren (PET, SPECT, CT) stellt es ein Fortschritt in der Erforschung der Erkrankungen des Gehirns und der damit verbundenen Funktion von Neurotransmitter-Bahnen in einer nicht-invasive Weise hinsichtlich des gesamten neuronalen Konnektivität. Darüber hinaus bietet auch die ideale Werkzeug für die Übersetzung mit der klinischen Prüfung. MRT, während immer noch hinter in der molekularen Bildgebung Strategien im Vergleich zu PET und SPECT, hat den großen Vorteil, eine hohe räumliche Auflösung und keinen Bedarf für die Injektion eines Kontrastmittels-Agenten oder radioaktiv markierten Moleküle haben, um so dem wiederholten Exposition gegenüber ionisierender Strahlung . Funktionelle MRT (fMRT) wird ausführlich in der Forschung und klinischen Umfeld eingesetzt, wo es ist gllgemein mit einer psycho-motorische Aufgabe kombiniert. phMRI ist eine Adaption von fMRT ermöglicht die Untersuchung von einem bestimmten Neurotransmitter-System, wie zB Serotonin (5-HT), die unter physiologischen oder pathologischen Bedingungen nach der Aktivierung über die Verabreichung eines spezifischen Herausforderungen Droge. Das Ziel der hier beschriebenen Verfahren ist es, Gehirn 5-HT-Funktion in frei atmenden Tieren zu beurteilen. Durch Einspruch gegen den 5-HT-System zu erwerben und gleichzeitig funktionelle MR-Bilder im Laufe der Zeit kann die Reaktion des Gehirns auf diese Herausforderung visualisiert werden. Mehrere Studien an Tieren haben bereits gezeigt, dass Medikamenten-induzierten Anstieg der extrazelluläre Konzentration von z. B. 5-HT (Trennmittel, selektive Re-uptake-Blocker etc.) Region-spezifische Änderungen in Blutoxygenierung Ebene evozieren abhängiger (BOLD) MRI-Signale (Signal durch zu einer Veränderung der oxygenierten / sauerstoffarmes Hämoglobin, die während Hirnaktivierung durch eine Erhöhung der Blutversorgung, um den Sauerstoff zu versorgen und glucose den anspruchsvollen Neuronen), das einen Index von Neurotransmitter-Funktion. Es wurde auch gezeigt, dass diese Effekte durch Behandlungen, die Abnahme 5-HT Verfügbarkeit 16,13,18,7 umgekehrt werden kann. Bei erwachsenen Ratten haben BOLD-Signal Änderungen nach akuter SSRI Verwaltung in mehreren 5-HT verwandten Hirnregionen, das heisst kortikalen Arealen, Hippocampus, Thalamus und Hypothalamus 9,16,15 beschrieben worden. Die Stimulation des 5-HT-System und seine Antwort auf diese Herausforderung kann somit als Maß für seine Funktion in Tieren und Menschen 2,11 verwendet werden.

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The Use of Pharmacological-challenge fMRI in Pre-clinical Research: Application to the 5-HT System

Das Ziel dieser Technik ist es, Serotonin (5-HT) Neurotransmitter-Funktion im Live-und frei atmenden Tier mit pharmakologische Kernspintomographie (phMRI) und einer intravenösen Herausforderung mit einem selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI), Fluoxetin zu beurteilen.

Die Verwendung von pharmakologischen fMRT-Herausforderung in der präklinischen Forschung: Anwendung auf die 5-HT-System

Pharmacological MRI (phMRI) is a new and promising method to study the effects of substances on brain function that can ultimately be used to unravel ...

the-use-pharmacological-challenge-fmri-pre-clinical-research

Research

JoVE Journal

Medicine

15.3K Aufrufe.  Academic Medical Center Amsterdam. Das Ziel dieser Technik ist es, Serotonin (5-HT) Neurotransmitter-Funktion im Live-und frei atmenden Tier mit pharmakologische Kernspintomographie (phMRI) und einer intravenösen Herausforderung mit einem selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI), Fluoxetin zu beurteilen.

Serie: The Use of Pharmacological-challenge fMRI in Pre-clinical Research: Application to the 5-HT System

Creating Dynamic Images of Short-lived Dopamine Fluctuations with lp-ntPET:  Dopamine Movies of Cigarette Smoking

We describe experimental and statistical steps for creating dopamine movies of the brain from dynamic PET data. The movies represent minute-to-minute fluctuations of dopamine induced by smoking a cigarette. The smoker is imaged during a natural smoking experience while other possible confounding effects (such as head motion, expectation, novelty, or aversion to smoking repeatedly) are minimized.
We present the details of our unique analysis. Conventional methods for PET analysis estimate time-invariant kinetic model parameters which cannot capture short-term fluctuations in neurotransmitter release. Our analysis - yielding a dopamine movie - is based on our work with kinetic models and other decomposition techniques that allow for time-varying parameters 1-7. This aspect of the analysis - temporal-variation - is key to our work. Because our model is also linear in parameters, it is practical, computationally, to apply at the voxel level. The analysis technique is comprised of five main steps: pre-processing, modeling, statistical comparison, masking and visualization. Preprocessing is applied to the PET data with a unique 'HYPR' spatial filter 8 that reduces spatial noise but preserves critical temporal information. Modeling identifies the time-varying function that best describes the dopamine effect on 11C-raclopride uptake. The statistical step compares the fit of our (lp-ntPET) model 7 to a conventional model 9. Masking restricts treatment to those voxels best described by the new model. Visualization maps the dopamine function at each voxel to a color scale and produces a dopamine movie. Interim results and sample dopamine movies of cigarette smoking are presented.

We present a novel PET imaging approach for capturing dopamine fluctuations induced by cigarette smoking. Subjects smoke in the PET scanner. Dynamic PET images are modeled voxel-by-voxel in time by lp-ntPET, which includes a time-varying dopamine term. The results are 'movies' of dopamine fluctuations in the striatum during smoking.

Erstellen dynamischer Bilder Kurzlebige Dopamin Schwankungen mit lp-ntPET: Dopamin Filme der Cigarette Smoking

We describe experimental and statistical steps for creating dopamine movies of the brain from dynamic PET data. The movies represent minute-to-minute ...

Forschung

Verhalten

Applying Stereotactic Injection Technique to Study Genetic Effects on Animal Behaviors

Stereotactic injection is a useful technique to deliver high titer lentiviruses to targeted brain areas in mice. Lentiviruses can either overexpress or knockdown gene expression in a relatively focused region without significant damage to the brain tissue. After recovery, the injected mouse can be tested on various behavioral tasks such as the Open Field Test (OFT) and the Forced Swim Test (FST). The OFT is designed to assess locomotion and the anxious phenotype in mice by measuring the amount of time that a mouse spends in the center of a novel open field. A more anxious mouse will spend significantly less time in the center of the novel field compared to controls. The FST assesses the anti-depressive phenotype by quantifying the amount of time that mice spend immobile when placed into a bucket of water. A mouse with an anti-depressive phenotype will spend significantly less time immobile compared to control animals. The goal of this protocol is to use the stereotactic injection of a lentivirus in conjunction with behavioral tests to assess how genetic factors modulate animal behaviors.

Stereotactic injection of lentiviruses expressing cDNAs or shRNAs can modulate gene expression in specific brain areas of mice. Here, we present a protocol to combine stereotactic injections with behavioral tasks, such as the Open Field Test (OFT) and the Forced Swim Test (FST).

Anwenden Stereotaktische Injektionstechnik zu genetischen Auswirkungen auf die Tier Behaviors Studie

Stereotactic injection is a useful technique to deliver high titer lentiviruses to targeted brain areas in mice. Lentiviruses can either overexpress or ...

Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity to Modulate Behavior in Freely Moving Mice

Optogenetic modulation of neuronal circuits in freely moving mice affects acute and long-term behavior. This method is able to perform manipulations of single neurons and region-specific transmitter release, up to whole neuronal circuitries in the central nervous system, and allows the direct measurement of behavioral outcomes. Neurons express optogenetic tools via an injection of viral vectors carrying the DNA of choice, such as Channelrhodopsin2 (ChR2). Light is brought into specific brain regions via chronic optical implants that terminate directly above the target region. After two weeks of recovery and proper tool-expression, mice can be repeatedly used for behavioral tests with optogenetic stimulation of the neurons of interest.
Optogenetic modulation has a high temporal and spatial resolution that can be accomplished with high cell specificity, compared to the commonly used methods such as chemical or electrical stimulation. The light does not harm neuronal tissue and can therefore be used for long-term experiments as well as for multiple behavioral experiments in one mouse. The possibilities of optogenetic tools are nearly unlimited and enable the activation or silencing of whole neurons, or even the manipulation of a specific receptor type by light.
The results of such behavioral experiments with integrated optogenetic stimulation directly visualizes changes in behavior caused by the manipulation. The behavior of the same animal without light stimulation as a baseline is a good control for induced changes. This allows a detailed overview of neuronal types or neurotransmitter systems involved in specific behaviors, such as anxiety. The plasticity of neuronal networks can also be investigated in great detail through long-term stimulation or behavioral observations after optical stimulation. Optogenetics will help to enlighten neuronal signaling in several kinds of neurological diseases.

With optogenetic manipulation of specific neuronal populations or brain regions, behavior can be modified with high temporal and spatial resolution in freely moving animals. By using different optogenetic tools in combination with chronically implanted optical fibers, a variety of neuronal modulations and behavioral testing can be performed.

Optogenetische Manipulation der neuronalen Aktivität, um das Verhalten bei frei beweglichen Mäusen zu modulieren

Optogenetic modulation of neuronal circuits in freely moving mice affects acute and long-term behavior. This method is able to perform manipulations of ...

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.

Deep Brain Stimulation mit gleichzeitiger fMRT in Nagetiere

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

Neurowissenschaften

Rapid In Situ Hybridization using Oligonucleotide Probes on Paraformaldehyde-prefixed Brain of Rats with Serotonin Syndrome

3,4-Methylenedioxymethamphetamine (MDMA; ecstasy) toxicity may cause region-specific changes in serotonergic mRNA expression due to acute serotonin (5-hydroxytryptamine; 5-HT) syndrome. This hypothesis can be tested using in situ hybridization to detect the serotonin 5-HT2A receptor gene htr2a. In the past, such procedures, utilizing radioactive riboprobe, were difficult because of the complicated workflow that needs several days to perform and the added difficulty that the technique required the use of fresh frozen tissues maintained in an RNase-free environment. Recently, the development of short oligonucleotide probes has simplified in situ hybridization procedures and allowed the use of paraformaldehyde-prefixed brain sections, which are more widely available in laboratories. Here, we describe a detailed protocol using non-radioactive oligonucleotide probes on the prefixed brain tissues. Hybridization probes used for this study include dapB (a bacterial gene coding for dihydrodipicolinate reductase), ppiB (a housekeeping gene coding for peptidylprolyl isomerase B), and htr2a (a serotonin gene coding for 5-HT2A receptors). This method is relatively simply, cheap, reproducible and requires less than two days to complete.

Rapid In Situ Hybridization using Oligonucleotide Probes on Paraformaldehyde-prefixed Brain of Rats with Serotonin Syndrome

This protocol describes a rapid and simplified in situ hybridization method ideal forparaformaldehyde-prefixed brain, thus reducing the need for prolonged complex steps while using fresh frozen tissues. The method is validated using the identification of the serotonin 5-HT2A receptor gene htr2a in rats.

Schnelle<em&gt; In-situ-</em&gt; Hybridisierung unter Verwendung von Oligonukleotidsonden auf Paraformaldehyd-Präfix Gehirn von Ratten mit Serotonin-Syndrom

3,4-Methylenedioxymethamphetamine (MDMA; ecstasy) toxicity may cause region-specific changes in serotonergic mRNA expression due to acute serotonin ...

MRI-guided dmPFC-rTMS as a Treatment for Treatment-resistant Major Depressive Disorder

Here we outline the protocol for magnetic resonance imaging (MRI) guided repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC) in patients with major depressive disorder (MDD). Technicians used a neuronavigation system to process patient MRIs to generate a 3-dimensional head model. The head model was subsequently used to identify patient-specific stimulatory targets. The dmPFC was stimulated daily for 20 sessions. Stimulation intensity was titrated to address scalp pain associated with rTMS. Weekly assessments were conducted on the patients using the Hamilton Rating Scale for Depression (HamD17) and Beck Depression Index II (BDI-II). Treatment-resistant MDD patients achieved significant improvements on both HAMD and BDI-II. Of note, angled, double-cone coil rTMS at 120% resting motor threshold allows for optimal stimulation of deeper midline prefrontal regions, which results in a possible therapeutic application for MDD. One major limitation of the rTMS field is the heterogeneity of treatment parameters across studies, including duty cycle, number of pulses per session and intensity. Further work should be done to clarify the effect of stimulation parameters on outcome. Future dmPFC-rTMS work should include sham-controlled studies to confirm its clinical efficacy in MDD.

Here we outline the procedure for MRI-guided repetitive transcranial magnetic stimulation to the dorsomedial prefrontal cortex as an experimental treatment for major depressive disorder.

MRI-geführte dmPFC-rTMS zur Behandlung behandlungsresistente Major Depressive Disorder

Here we outline the protocol for magnetic resonance imaging (MRI) guided repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) to the dorsal medial ...

Medizin

HSV-Mediated Transgene Expression of Chimeric Constructs to Study Behavioral Function of GPCR Heteromers in Mice

The heteromeric receptor complex between 5-HT2A and mGlu2 has been implicated in some of the behavioral phenotypes in mouse models of psychosis1,2. Consequently, investigation of structural details of the interaction between 5-HT2A and mGlu2 affecting schizophrenia-related behaviors represents a powerful translational tool. As previously shown, the head-twitch response (HTR) in mice is elicited by hallucinogenic drugs and this behavioral response is absent in 5-HT2A knockout (KO) mice3,4. Additionally, by conditionally expressing the 5-HT2A receptor only in cortex, it was demonstrated that 5-HT2A receptor-dependent signaling pathways on cortical pyramidal neurons are sufficient to elicit head-twitch behavior in response to hallucinogenic drugs3. Finally, it has been shown that the head-twitch behavioral response induced by the hallucinogens DOI and lysergic acid diethylamide (LSD) is significantly decreased in mGlu2-KO mice5. These findings suggest that mGlu2 is at least in part necessary for the 5-HT2A receptor-dependent psychosis-like behavioral effects induced by LSD-like drugs. However, this does not provide evidence as to whether the 5-HT2A-mGlu2 receptor complex is necessary for this behavioral phenotype. To address this question, herpes simplex virus (HSV) constructs to express either mGlu2 or mGlu2&#916;TM4N (mGlu2/mGlu3 chimeric construct that does not form the 5-HT2A-mGlu2 receptor complex) in the frontal cortex of mGlu2-KO mice were used to examine whether this GPCR heteromeric complex is needed for the behavioral effects induced by LSD-like drugs6.

This article describes how to inject viral vectors into the mouse frontal cortex to test behavioral assays that require GPCR heteromeric formation.

HSV-Mediated Transgene Expression von chimären Konstrukten Behavioral Funktion von GPCR Heteromeren bei Mäusen zu studieren

The heteromeric receptor complex between 5-HT2A and mGlu2 has been implicated in some of the behavioral phenotypes in mouse models of psychosis1,2.  ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for several neuropsychiatric diseases. The biological effects of tDCS are not fully understood, which is in part explained due to the difficulty in obtaining human brain tissue. This protocol describes a tDCS mouse model that uses a chronically implanted electrode allowing the study of the long-lasting biological effects of tDCS. In this experimental model, tDCS changes the cortical gene expression and offers a prominent contribution to the understanding of the rationale for its therapeutic use.

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Mice

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a therapeutic technique proposed to treat psychiatric diseases. An animal model is essential for understanding the specific biological alterations evoked by tDCS. This protocol describes a tDCS mouse model that uses a chronically implanted electrode.

Transkranielle Gleichstrom Stimulation (tDCS) bei Mäusen

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for ...

Elimination of Serotonergic Neurons by Stereotaxic Injection of 5,7-Dihydroxytryptamine in the Dorsal Raphe Nuclei of Mice

Stereotaxic injection has been widely used for direct delivery of compounds or viruses to targeted brain areas in rodents. Direct targeting of serotonergic neurons in the dorsal raphe nucleus (DRN) can cause excessive bleeding and animal death, due to its location below the superior sagittal sinus (SSS). This protocol describes the generation of a DRN serotonergic neuron-lesioned mouse model (&#62;90% survival rate) with stable loss of &#62;70% 5-HT-positive cells in the DRN. The lesion is induced by stereotaxic injection of a selective serotonergic neurotoxin 5,7-dihydroxytryptamine (5,7-DHT) into the DRN using an angled approach (30&#176; in the anterior/posterior direction) to avoid injury to the SSS. DRN serotonergic neuron-lesioned mice display anxiety-associated behavior alterations, which helps to confirm success of the DRN lesion surgery. This method is used here for DRN lesions, but it can also be used for other stereotaxic injections that require angular injections to avoid midline structures. This DRN serotonergic neuron-lesioned mouse model provides a valuable tool for understanding the role of serotonergic neurons in the pathogenesis of psychiatric disorders, such as generalized anxiety disorder and major depressive disorder.

This protocol describes a dorsal raphe nucleus (DRN)-lesioned mouse model (&#62;90% survival rate in experimental mice) with stable loss of dorsal raphe serotonergic neurons by stereotaxic injection of 5,7-dihydroxytryptamine into the DRN using an angled approach to prevent injury to the superior sagittal sinus.

Stereotaxic injection has been widely used for direct delivery of compounds or viruses to targeted brain areas in rodents. Direct targeting of ...

In vivo Positron Emission Tomography to Reveal Activity Patterns Induced by Deep Brain Stimulation in Rats

Deep brain stimulation (DBS) is an invasive neurosurgical technique based on the application of electrical pulses to brain structures involved in the patient&#39;s pathophysiology. Despite the long history of DBS, its mechanism of action and appropriate protocols remain unclear, highlighting the need for research aiming to solve these enigmas. In this sense, evaluating the in vivo effects of DBS using functional imaging techniques represents a powerful strategy to determine the impact of stimulation on brain dynamics. Here, an experimental protocol for preclinical models (Wistar rats), combined with a longitudinal study [18F]-fluorodeoxyclucose positron emission tomography (FDG-PET), to assess the acute consequences of DBS on brain metabolism is described. First, animals underwent stereotactic surgery for bilateral implantation of electrodes into the prefrontal cortex. A post-surgical computerized tomography (CT) scan of each animal was acquired to verify electrode placement. After one week of recovery, a first static FDG-PET of each operated animal without stimulation (D1) was acquired, and two days later (D2), a second FDG-PET was acquired while animals were stimulated. For that, the electrodes were connected to an isolated stimulator after administering FDG to the animals. Thus, animals were stimulated during the FDG uptake period (45 min), recording the acute effects of DBS on brain metabolism. Given the exploratory nature of this study, FDG-PET images were analyzed by a voxel-wise approach based on a paired T-test between D1 and D2 studies. Overall, the combination of DBS and imaging studies allows describing the neuromodulation consequences on neural networks, ultimately helping to unravel the conundrums surrounding DBS.

In vivo Positron Emission Tomography to Reveal Activity Patterns Induced by Deep Brain Stimulation in Rats

We describe a preclinical experimental method to evaluate metabolic neuromodulation induced by acute deep brain stimulation with in vivo FDG-PET. This manuscript includes all experimental steps, from stereotaxic surgery to the application of the stimulation treatment and the acquisition, processing, and analysis of PET images.

Im lebenden Organismus Positronen-Emissions-Tomographie zur Aufdeckung von Aktivitätsmustern, die durch tiefe Hirnstimulation bei Ratten induziert werden

Deep brain stimulation (DBS) is an invasive neurosurgical technique based on the application of electrical pulses to brain structures involved in the ...