Este trabajo forma parte del Centro de Ratón Imágenes (ratón) en el Hospital for Sick Children y la Universidad de Toronto.

1. Múltiples imágenes del cerebro de ratón en vivo: Cuando los animales imágenes en vivo, varias características clave debe estar presente a lo largo de la sesión de imágenes: 1) un método seguro de la anestesia, 2) el control del medio ambiente y 3) la monitorización fisiológica. Además, cuando los sujetos de imágenes de forma simultánea, se añaden complejidad en relación con la facilidad y rapidez de preparación y la reproducibilidad de las posiciones de los animales para facilitar el registro de la imagen. En consecuencia, los tres componentes principales personalizadas se han diseñado y fabricado: un sistema de carga para insertar los ratones en las bobinas de radiofrecuencia dentro de la resonancia magnética, una cámara de inducción para facilitar la preparación y una plataforma de control integrado lleva a estandarizar la posición. El sistema de carga: El sistema de carga del mouse se compone de dos partes principales: &quot;conjunto de carga&quot;, el &quot;ratón colmena&quot; y la. La función principal de la colmena del ratón es la posición de siete Millipede bobinas de RF (RMN Varian, Palo Alto, CA) en una matriz hexagonal interior de la cavidad del imán. La matriz de carga está diseñado para conservar y transportar varios ratones alojados en tubos de 50 ml centrífuga con agujeros perforados a través de sus consejos para permitir la entrada de gas anestésico. Después de los ratones son anestesiados y la interfaz con el equipo de monitoreo en un área de preparación en las proximidades del imán, que se insertan en los tubos de centrifugación modificado y montado en la matriz de carga. Después de montar todos los ratones, la matriz de carga se transporta y se inserta en el imán y se coloca en un sistema ferroviario. El sistema ferroviario permite a la matriz de par con la sección del ratón cuando se introducen en la cavidad del imán. Cuando esté totalmente insertado en el imán, el muelle de tubos de centrífuga en el sistema de aplicación de anestesia dentro de las bobinas de radiofrecuencia. El isoflurano se mezcla con el oxígeno se suministra desde el final colmena ratón para la muestra a través de un tubo en el eje de cada bobina individual. Esta mezcla de gas anestésico fluye en los tubos, más allá de los ratones y es recogida por una unidad activa de barrido en la pared posterior de la matriz de carga (Figura 1). La Cámara de inducción: Desde los tiempos de imagen puede tardar hasta tres horas, minimizando el tiempo de preparación de los animales es crucial para limitar la exposición del ratón a la anestesia. Por lo tanto, hemos desarrollado una cámara de inducción a medida para agilizar el proceso de preparación (Figura 2). La cámara de inducción personalizada crea un ambiente único para la inducción y el manejo de varios ratones. Construida en material acrílico transparente, las características cámara de inducción obturadores de silicona puertos iris para minimizar las fugas de anestesia y permite al usuario acceder al entorno interno sin necesidad de guantes especiales. En comparación con la máscara convencional y los circuitos de un solo ratón, la cámara de inducción es lo suficientemente grande para albergar a un máximo de veinte ratones y permite la manipulación libre de los ratones sin la unión de tubos pesados ​​y máscaras. El equipo se suministra con un flujo constante de gas anestésico que se recogió mediante un sistema pasivo de recolección de residuos. Elementos de calentamiento por resistencia se utilizan para calentar el suelo de la cámara para mantener la temperatura corporal de los animales durante la preparación. El trineo: Uno de los aspectos más difíciles y requiere mucho tiempo de preparación de los ratones de la resonancia magnética son la aplicación de electrocardiograma (ECG) electrodos y las sondas de temperatura rectal. Además, muchos de los electrodos convencionales, como la del manguito y los electrodos de aguja, se encontraron a distorsionar la postura del animal por lo que es difícil de estandarizar el posicionamiento. Por lo tanto, hemos desarrollado una forma personalizada-equipada con plataforma de posicionamiento integrado ECG, la respiración y las sondas de temperatura llamado el &quot;trineo&quot; (Patente de EE.UU. 7.146.936) (Figura 3). Restricciones de movimiento a partir de cierres de velcro se utiliza para limitar el movimiento de la cabeza. Múltiples pasos del ratón en vivo imágenes del cerebro: <ol><li> Toda investigación requiere del ratón locales del CAC (Comité de Protección de los Animales), la aprobación de IACUC (Cuidado de Animales institucional y el empleo) o su equivalente para los procedimientos de manejo del ratón. </li><li> Todos los procedimientos tales como la identificación y pesaje de los animales debe realizarse bajo una campana de seguridad biológica (BSC) y en la Unidad de RM. Los animales se transfieren a un recipiente de plástico autoclavable y transportado a la cámara de inducción magnética. </li><li> Los ratones son anestesiados en una cámara de inducción precalentado utilizando el 4% de isoflurano y 4 L / min de oxígeno. Los animales son completamente anestesiados una vez que no responden a la pizca de pata. Piel del pecho se elimina con un removedor de pelo (Nair) si es necesario para proporcionar un mejor contacto con el ECG y los dispositivos de control de la temperatura que se han construido en un trineo tirado por encargo. Salve Eva (Tears Naturale PM) se aplica a los ojos para evitar la sequedad, y aproximadamente 0,3 ml de solución salina se administra por vía subcutánea para mantener la hidratación. </li><li> Gd-DTPA-BMA (Omniscan) puedeutilizar si se desea mejorar el contraste. Si Gd-DTPA se va a utilizar, se diluye en (volumen final 300uL) de solución salina y se administra en una sola dosis de 1 mg / kg antes de la sesión de MR a través de IP. </li><li> Los ratones se cargan en trineos individuales, inmovilizado con correas de la cabeza y caer en abierta tubo cónico de 50 ml (Figura 3). Hasta 7 ratones vivos se pueden escanear a la vez. Una vez que todos los animales sean cargados con la monitorización fisiológica conectados, establecer el nivel de isoflurano en la cavidad del imán al 2% y el nivel de oxígeno a 8 L / min. </li><li> Los tubos cónicos se montan en un sistema de acoplamiento (Figura 1) diseñado para los ratones de manera uniforme en cada posición de la bobina de RF situado en el centro de la cavidad del imán. Una vez cargado, el isoflurano puede ser reducido a 0,9-2%. ECG y la temperatura se controlan en cada animal durante todo el curso de la exploración. Los animales se mantienen calientes durante el curso de la exploración con aire caliente. </li><li> La duración de cada análisis en tres dimensiones es de aproximadamente 3 horas. Los detalles son los siguientes: echo giro rápido con el TR de 2300 ms y 36 ms de TEeff. Echo longitud de los trenes de 8 con un promedio. Resolución de la imagen resultante es de 125 micras (Figura 4). </li><li> Cuando haya finalizado la exploración, los animales son retirados del imán y descarga en una cámara de inducción cálida llena de oxígeno al 100%. Los animales se transfieren a una contenedores sellados de plástico y transportados en un BSC. Se colocan en una jaula sin corrientes de aire cálido y les permitió recuperarse de la anestesia. </li></ol> 2. Múltiples ratón ex vivo imágenes del cerebro: No se ve afectado por los artefactos de movimiento, fija la RM consigue una mayor resolución de imagen en vivo. De alta resolución, tridimensionales de bases de datos proporcionan la máxima flexibilidad en la extracción de información cuantitativa y permitir el análisis automatizado de imágenes. A medida amplia de la bobina de RF se ha desarrollado en paralelo para la adquisición de 16 conjuntos de datos de alta resolución RM de cráneo fija en cerebros de ratones en la noche sesiones de exploración. El 16-Coil ex vivo Brain Imaging Array: Una costumbre-construido de 16 bobina de conjunto de solenoide se ha creado a la imagen de 16 muestras al mismo tiempo. Este diseño mejora en un prototipo anterior utiliza la imagen de tres muestras al mismo tiempo en un conjunto de insertar gradiente de 60 mm. Las bobinas de 8 vueltas más de la herida en los extremos para proporcionar una sensibilidad uniforme a menos de 10% en una longitud de 26 mm y blindaje individual dentro de los compartimentos modulares (Idziak y Haeberlen, 1982). Los 16 compartimentos de la bobina se montan en un marco (Figura 5), ​​que las posiciones de las bobinas en el gradiente y la sujeta en su lugar con una cámara de neumático para reducir al mínimo el movimiento. Múltiples pasos del ratón ex vivo de imágenes del cerebro: <ol><li> Cavidad torácica abierta e inserte la aguja (o un conjunto de seguridad de infusión con alas, 25G X 3 / 4) en el ventrículo izquierdo del corazón de un ratón anestesiado (a través de la inyección intraperitoneal de ketamina (150 mg / kg) y xilazina (10 mg / kg) . Cortar la aurícula derecha. </li><li> Perfusión transcardiaca a ras de la temperatura ambiente 30 ml de 1 X PBS + 1 l / mL de heparina (1000 unidades USP / ml) + 2 mM ProHance con un caudal de aproximadamente 100 ml / hr. </li><li> Aprobar la fijación con 30 ml 4% PFA (temperatura ambiente) + 2 ProHance mm a 100 ml / hr. </li><li> Decapitar y eliminar la piel, la mandíbula inferior, las orejas, punta de la nariz cartilaginosa. </li><li> Colocar el resto de la estructura del cráneo PFA al 4% + 2 mM ProHance la noche a 4 ° C. </li><li> Traslado a 1X PBS + 0,02% azida de sodio + 2 mM ProHance. </li><li> De alta resolución de escaneo tres dimensiones de resonancia magnética en 7 Tesla se produce entre 4 días y no meses, más de 2,5 después de la perfusión. Los cerebros se colocan en una matriz de solenoide de 16 canales de la bobina (Figura 5). </li><li> Los parámetros de imagen son los siguientes: echo giro rápido con TR 325 ms y un TEeff de 30 ms, longitud de los trenes eco de 6 con cuatro promedios. Las imágenes finales tienen una resolución isotrópica de 32 micras (Figura 6) y la duración del análisis es de aproximadamente 12 horas. </li><li> Después de la exploración, el lugar del cráneo en formol al 10% + 2 mM ProHance para su conservación. </li></ol> 3. Los resultados representativos: <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. El sistema de carga del mouse. La &quot;matriz de carga&quot; y &quot;ratón colmena&quot; conectado con un sistema de tren de fibra de vidrio común. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. La cámara de inducción. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. A) El trineo, mostrando integrados sensores de monitoreo y el reposacabezas. b) Un ratón anestesiado en un trineo con el reposacabezas unido. El conjunto del trineo se desliza fácilmente en el tubo de centrífuga. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4. </strong&gt; Representación en vivo de imágenes cerebrales múltiples de una tres horas tres análisis dimensional. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig5.jpg" alt="Figura 5" /> Figura 5. 16 canales de serie bobina para la digitalización de 16 muestras de cerebro fijo. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig6.jpg" alt="Figura 6" /> Figura 6. Representante ex-vivo de imágenes del cerebro.

<ol>
	<li>Bock, N. A., Konyer, N. B., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple-mouse+MRI.">Multiple-mouse MRI.</a> Magn. Reson. Med. 49, 158-167 (2003).</li><li>Dazai, J., Bock, N. A., Nieman, B. J., Davidson, L. M., Henkelman, R. M., Chen, X. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+mouse+biological+loading+and+monitoring+system+for+MRI.">Multiple mouse biological loading and monitoring system for MRI.</a> Magn. Reson. Med. 52, 709-715 (2004).</li><li>Spring, S., Lerch, J. P., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sexual+dimorphism+revealed+in+the+structure+of+the+mouse+brain+using+three-dimensional+magnetic+resonance+imaging.">Sexual dimorphism revealed in the structure of the mouse brain using three-dimensional magnetic resonance imaging.</a> NeuroImage. 35, 1424-1433 (2007).</li><li>Idziak, S., Haeberlen, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+construction+of+a+high+homogeneity+rf+coil+for+solid-state+multiple-pulse+NMR.">Design and construction of a high homogeneity rf coil for solid-state multiple-pulse NMR.</a> J. Magn. Reson. 50, 281-288 (1982).</li></ol>

Tanto los estudios in vivo y ex vivo de imágenes del ratón temas de imagen de varios sistemas a la vez para aumentar el rendimiento de los estudios de imagen considerablemente sin aumentar el tiempo de imágenes. Las imágenes del cerebro de tanto in vivo y ex vivo de ratón con múltiples técnicas de imagen son de alta calidad y son adecuados para fenotipificación estructuras mayores y menores en el cerebro del ratón, respectivamente. Para minimizar el tiempo de preparación de muestras de animales varios, la paralelización de los procesos es de suma importancia. Por ejemplo, el desarrollo de la cámara de inducción permitido para la inducción de las muestras de forma simultánea, y el trineo se ha sincronizado a la aplicación del ECG y las sondas de temperatura, mientras que la normalización de la posición del cuerpo. Además, nuestro sistema ex vivo de imágenes nos permite adquirir de alta resolución imágenes en tres dimensiones, de 16 cerebros enteros fijos a la vez que es ideal para los estudios de fenotipo de alto rendimiento. Las posibles limitaciones de nuestro sistema de imágenes en vivo incluyen la incapacidad para controlar de forma individual de anestesia y de temperatura para cada ratón. Si el control requiere de anestesia individuales pueden ser implementadas con la adición de exclusiva vaporizadores de anestesia para cada ratón. Otra limitación del sistema de imágenes in vivo es que el análisis se limita a los ratones a los que están a menos de aproximadamente 32 gramos. Sin embargo, existe actualmente un plan para aumentar el tamaño de la bobina para dar cabida a los animales más grandes.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Isoflurane, USP (AErrane)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Baxter</td>
<td>CA2L9108</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>NAIR</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Church &amp; Dwight Canada Corp.</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tears Naturale P.M.</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Alcon</td>
<td>DIN 02082519</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Omniscan (gadodiamide injection USP) </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE healthcare</td>
<td>J-110A</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Custom Sleds </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Dazai Research Instruments</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>PBS w/o Ca and Mg </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Wisent</td>
<td>311-010-CL</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Heparin 10000USP/10ml </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Pharmaceutical Partners of Canada</td>
<td>DIN 02264315</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>ProHance (gadoteridol injection USP)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Bracco Diagnostics</td>
<td>11181 </td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Parafolmadehyde (powder)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma</td>
<td>P-6148-500g</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Sodium Azide</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher</td>
<td>S227-100</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Formalin 10%</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher </td>
<td>SF100-4</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

multiple-mouse neuroanatomical magnetic resonance imaging

El campo de fenotipo del ratón con la resonancia magnética (MRI) es de rápido crecimiento, motivado por la necesidad de mejores herramientas para la caracterización y evaluación de modelos de ratón de la enfermedad en humanos. La RM es una modalidad excelente para la investigación de animales alterados genéticamente. Es capaz de cobertura de todo el cerebro, se puede utilizar en vivo, y ofrece múltiples mecanismos de contraste para investigar diferentes aspectos de neuranatomy y fisiología. El advenimiento de alto campo escáneres junto con la capacidad de escanear simultáneamente múltiples ratones permite fenotipo rápido de nuevas mutaciones. Efectiva del ratón estudios de resonancia magnética requieren la atención a muchos aspectos de diseño de experimentos. En este artículo vamos a describir los métodos generales para obtener imágenes de calidad para el fenotipo del ratón mediante un sistema que las imágenes de los ratones al mismo tiempo en la frecuencia de radio protegidos de transmisión / recepción (RF) las bobinas en un imán común (Bock et al., 2003). Nos centramos sobre todo en el fenotipo anatómica, una aplicación importante y accesible que ha mostrado un alto potencial de impacto en modelos de ratón muchos en nuestro centro de formación de imágenes. Antes de que podamos dar los pasos detallados para adquirir este tipo de imágenes, hay importantes consideraciones prácticas, tanto in vivo de imágenes cerebrales (Dazai et al., 2004) y ex vivo de imágenes cerebrales (Spring et al., 2007) que deben tenerse en cuenta. Estos se discuten a continuación.

Watch this Scientific Journal Video about Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging at JoVE.com

Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

La resonancia magnética (MRI) se ha convertido en una herramienta cada vez más popular para examinar el fenotipo de los ratones alterados genéticamente. Este artículo ilustra los métodos necesarios para alcanzar un alto rendimiento fenotipo de los ratones alterados genéticamente con múltiples ratón MRI.

Múltiples imágenes del ratón neuroanatómicos de Resonancia Magnética

The field of mouse phenotyping with magnetic resonance imaging (MRI) is rapidly growing, motivated by the need for improved tools for characterizing and ...

multiple-mouse-neuroanatomical-magnetic-resonance-imaging

Research

JoVE Journal

Neuroscience

15.6K vistas.  Hospital for Sick Children. La resonancia magnética (MRI) se ha convertido en una herramienta cada vez más popular para examinar el fenotipo de los ratones alterados genéticamente. Este artículo ilustra los métodos necesarios para alcanzar un alto rendimiento fenotipo de los ratones alterados genéticamente con múltiples ratón MRI.

Video: Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

High-Resolution Magic Angle Spinning (HRMAS) proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) is a novel non-destructive technique that improves spectral line-widths and allows high-resolution spectra to be obtained from extracts, intact cells, cell cultures, and more importantly intact tissue to investigate relationships between metabolites and cellular processes. In vivo HRMAS 1H-MRS studies have yet to be reported in the live fruit fly Drosophila melanogaster. Drosophila, as a simpler genetic organism, allows the multiple biological functions and various evolutionarily conserved signaling pathways to be examined at the whole organism level and it is a useful model for investigating genetics and physiology. To this end, we developed and implemented an in vivo HRMAS 1H-MRS method to investigate live Drosophila at 14.1 T. Here, we outline an HRMAS 1H-MRS protocol for the molecular characterization of Drosophila with a conventional MR spectrometer equipped with an HRMAS probe. This technique is a novel, in vivo, non-destructive Drosophila metabolite measurement approach, which enables the identification of disease biomarkers and thus may contribute to novel therapeutic development.

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

This technique enables the use of high-resolution magic angle spinning proton MR spectroscopy (HRMAS 1H-MRS) for molecular characterization of live Drosophila melanogaster with a conventional 14.1 tesla spectrometer equipped with an HRMAS probe.

Espectroscopia de Resonancia Magnética de vivir Drosophila melanogaster Utilizando Spinning Magic ángulo

High-Resolution Magic Angle Spinning (HRMAS) proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) is a novel non-destructive technique that improves spectral ...

Investigación

Neurociencias

High-resolution Functional Magnetic Resonance Imaging Methods for Human Midbrain

Functional MRI (fMRI) is a widely used tool for non-invasively measuring correlates of human brain activity. However, its use has mostly been focused upon measuring activity on the surface of cerebral cortex rather than in subcortical regions such as midbrain and brainstem. Subcortical fMRI must overcome two challenges: spatial resolution and physiological noise. Here we describe an optimized set of techniques developed to perform high-resolution fMRI in human SC, a structure on the dorsal surface of the midbrain; the methods can also be used to image other brainstem and subcortical structures.
High-resolution (1.2 mm voxels) fMRI of the SC requires a non-conventional approach. The desired spatial sampling is obtained using a multi-shot (interleaved) spiral acquisition1. Since, T2* of SC tissue is longer than in cortex, a correspondingly longer echo time (TE ~ 40 msec) is used to maximize functional contrast. To cover the full extent of the SC, 8-10 slices are obtained. For each session a structural anatomy with the same slice prescription as the fMRI is also obtained, which is used to align the functional data to a high-resolution reference volume.
In a separate session, for each subject, we create a high-resolution (0.7 mm sampling) reference volume using a T1-weighted sequence that gives good tissue contrast. In the reference volume, the midbrain region is segmented using the ITK-SNAP software application2. This segmentation is used to create a 3D surface representation of the midbrain that is both smooth and accurate3. The surface vertices and normals are used to create a map of depth from the midbrain surface within the tissue4.
Functional data is transformed into the coordinate system of the segmented reference volume. Depth associations of the voxels enable the averaging of fMRI time series data within specified depth ranges to improve signal quality. Data is rendered on the 3D surface for visualization.
In our lab we use this technique for measuring topographic maps of visual stimulation and covert and overt visual attention within the SC1. As an example, we demonstrate the topographic representation of polar angle to visual stimulation in SC.

This article describes techniques to perform high-resolution functional magnetic resonance imaging with 1.2 mm sampling in human midbrain and subcortical structures using a 3T scanner. Use of these techniques to resolve topographic maps of visual stimulation in the human superior colliculus (SC) is given as an example.

De alta resolución Magnética Funcional por imágenes de los métodos de resonancia cerebro medio humano

Functional MRI (fMRI) is a widely used tool for non-invasively measuring correlates of human brain activity. However, its use has mostly been focused upon ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of neurological and psychiatric disorders such as stroke and depression. Yet, the mechanisms underlying its ability to modulate brain excitability to improve clinical symptoms remains poorly understood 33. To help improve this understanding, proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) can be used as it allows the in vivo quantification of brain metabolites such as &#947;-aminobutyric acid (GABA) and glutamate in a region-specific manner 41. In fact, a recent study demonstrated that 1H-MRS is indeed a powerful means to better understand the effects of tDCS on neurotransmitter concentration 34. This article aims to describe the complete protocol for combining tDCS (NeuroConn MR compatible stimulator) with 1H-MRS at 3 T using a MEGA-PRESS sequence. We will describe the impact of a protocol that has shown great promise for the treatment of motor dysfunctions after stroke, which consists of bilateral stimulation of primary motor cortices 27,30,31. Methodological factors to consider and possible modifications to the protocol are also discussed.

This article aims to describe a basic protocol for combining transcranial direct current stimulation (tDCS) with proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) measurements to investigate the effects of bilateral stimulation on primary motor cortex metabolism.

El uso de la espectroscopia de resonancia magnética como herramienta para la medición de Bi-hemisféricos Transcraneal eléctricos Efectos de estimulación sobre la corteza primaria Motor Metabolismo

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

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

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

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

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

Alta resolución<em&gt; En Vivo</em&gt; Protocolo Segmentación Manual for Human hipocampo subcampos Usando 3T Imágenes por Resonancia Magnética

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

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

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

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

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

De alta resolución de imagen de resonancia magnética estructural del subcorteza Humano<I&gt; En Vivo</I&gt; Y Postmortem

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

A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat model of ischemic stroke, differences in quantitative T1 and T2 MRI relaxation times (qT1 and qT2) between the ischemic lesion (delineated by low diffusion) and the contralateral non-ischemic hemisphere increase with time from stroke onset. The time dependency of MRI relaxation time differences is heuristically described by a linear function and thus provides a simple estimate of stroke onset time. Additionally, the volumes of abnormal qT1 and qT2 within the ischemic lesion increase linearly with time providing a complementary method for stroke timing. A (semi)automated computer routine based on the quantified diffusion coefficient is presented to delineate acute ischemic stroke tissue in rat ischemia. This routine also determines hemispheric differences in qT1 and qT2 relaxation times and the location and volume of abnormal qT1 and qT2 voxels within the lesion. Uncertainties associated with onset time estimates of qT1 and qT2 MRI data vary from &plusmn; 25 min to &plusmn; 47 min for the first 5 hours of stroke. The most accurate onset time estimates can be obtained by quantifying the volume of overlapping abnormal qT1 and qT2 lesion volumes, termed 'Voverlap' (&plusmn; 25 min) or by quantifying hemispheric differences in qT2 relaxation times only (&plusmn; 28 min). Overall, qT2 derived parameters outperform those from qT1. The current MRI protocol is tested in the hyperacute phase of a permanent focal ischemia model, which may not be applicable to transient focal brain ischemia.

A protocol for stroke onset time estimation in a rat model of stroke exploiting quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) parameters is described. The procedure exploits diffusion MRI for delineation of the acute stroke lesion and quantitative T1 and T2 (qT1 and qT2) relaxation times for timing of stroke.

Un protocolo de imagen de resonancia magnética para la estimación de tiempo de inicio de movimiento en Isquemia Cerebral permanente

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic resonance imaging (MRI) plays an important role in both confirming the diagnosis and evaluating the degree of compression. However, the anatomical detail provided by conventional MRI is not sufficient to accurately estimate neuronal damage and/or assess the possibility of neuronal recovery in chronic spinal cord compression patients. In contrast, diffusion tensor imaging (DTI) can provide quantitative results according to the detection of water molecule diffusion in tissues. In the present study, we develop a methodological framework to illustrate the application of DTI in chronic spinal cord compression disease. DTI fractional anisotropy (FA), apparent diffusion coefficients (ADCs), and eigenvector values are useful for visualizing microstructural pathological changes in the spinal cord. Decreased FA and increases in ADCs and eigenvector values were observed in chronic spinal cord compression patients compared to healthy controls. DTI could help surgeons understand spinal cord injury severity and provide important information regarding prognosis and neural functional recovery. In conclusion, this protocol provides a sensitive, detailed, and noninvasive tool to evaluate spinal cord compression.

Here, we present a protocol for the application of diffusion tensor imaging parameters to evaluate spinal cord compression.

Imagen de resonancia magnética del tensor de difusión en compresión de médula espinal crónica

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic ...

Standardized Data Acquisition for Neuromelanin-Sensitive Magnetic Resonance Imaging of the Substantia Nigra

The dopaminergic system plays a crucial role in healthy cognition (e.g., reward learning and uncertainty) and neuropsychiatric disorders (e.g., Parkinson's disease and schizophrenia). Neuromelanin is a byproduct of dopamine synthesis that accumulates in dopaminergic neurons of the substantia nigra. Neuromelanin-sensitive magnetic resonance imaging (NM-MRI) is a noninvasive method for measuring neuromelanin in those dopaminergic neurons, providing a direct measure of dopaminergic cell loss in the substantia nigra and a proxy measure of dopamine function. Although NM-MRI has been shown to be useful for studying various neuropsychiatric disorders, it is challenged by a limited field-of-view in the inferior-superior direction resulting in the potential loss of data from the accidental exclusion of part of the substantia nigra. In addition, the field is lacking a standardized protocol for the acquisition of NM-MRI data, a critical step in facilitating large-scale multisite studies and translation into the clinic. This protocol describes a step-by-step NM-MRI volume placement procedure and online quality control checks to ensure the acquisition of good-quality data covering the entire substantia nigra.

This protocol shows how to acquire neuromelanin-sensitive magnetic resonance imaging data of the substantia nigra.

Adquisición estandarizada de datos para imágenes de resonancia magnética sensibles a la neuromelanina de la sustancia negra

The dopaminergic system plays a crucial role in healthy cognition (e.g., reward learning and uncertainty) and neuropsychiatric disorders (e.g., ...

Acquisition of Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging Data in the Rat

Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) has become an increasingly popular method to study brain function in a resting, non-task state. This protocol describes a preclinical survival method for obtaining rs-fMRI data. Combining low dose isoflurane with continuous infusion of the &#945;2 adrenergic receptor agonist dexmedetomidine provides a robust option for stable, high-quality data acquisition while preserving brain network function. Furthermore, this procedure allows for spontaneous breathing and near-normal physiology in the rat. Additional imaging sequences can be combined with resting-state acquisition creating experimental protocols with anesthetic stability of up to 5 h using this method. This protocol describes the setup of equipment, monitoring of rat physiology during four distinct phases of anesthesia, acquisition of resting-state scans, quality assessment of data, recovery of the animal, and a brief discussion of post-processing data analysis. This protocol can be used across a wide variety of preclinical rodent models to help reveal the resulting brain network changes that occur at rest.

This protocol describes a method for obtaining stable resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) data from a rat using low dose isoflurane in combination with low dose dexmedetomidine.

Adquisición de datos de resonancia magnética funcional en estado de reposo en la rata

Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) has become an increasingly popular method to study brain function in a resting, non-task ...

Endovascular Perforation Model for Subarachnoid Hemorrhage Combined with Magnetic Resonance Imaging (MRI)

The endovascular filament perforation model to mimic subarachnoid hemorrhage (SAH) is a commonly used model - however, the technique can cause a high mortality rate as well as an uncontrollable volume of SAH and other intracranial complications such as stroke or intracranial hemorrhage. In this protocol, a standardized SAH mouse model is presented, induced by endovascular filament perforation, combined with magnetic resonance imaging (MRI) 24 h after operation to ensure the correct bleeding site and exclude other relevant intracranial pathologies. Briefly, C57BL/6J mice are anesthetized with an intraperitoneal ketamine/xylazine (70 mg/16 mg/kg body weight) injection and placed in a supine position. After midline neck incision, the common carotid artery (CCA) and carotid bifurcation are exposed, and a 5-0 non-absorbable monofilament polypropylene suture is inserted in a retrograde fashion into the external carotid artery (ECA) and advanced into the common carotid artery. Then, the filament is invaginated into the internal carotid artery (ICA) and pushed forward to perforate the anterior cerebral artery (ACA). After recovery from surgery, mice undergo a 7.0 T MRI 24 h later. The volume of bleeding can be quantified and graded via postoperative MRI, enabling a robust experimental SAH group with the option to perform further subgroup analyses based on blood quantity.

Endovascular Perforation Model for Subarachnoid Hemorrhage Combined with Magnetic Resonance Imaging MRI

Here we present a standardized SAH mouse model, induced by endovascular filament perforation, combined with magnetic resonance imaging (MRI) 24 h after operation to ensure the correct bleeding site and exclude other relevant intracranial pathologies.

Modelo de perforación endovascular para hemorragia subaracnoidea combinada con resonancia magnética (IRM)

The endovascular filament perforation model to mimic subarachnoid hemorrhage (SAH) is a commonly used model - however, the technique can cause a high ...