Ce travail a été soutenu par les subventions suivantes (DaSilva AF): Institut national de la santé - Institut national des troubles neurologiques et des maladies - K23 NS062946, cerveau de la Fondation Dana et immuno-imagerie attribution, et la Fondation de la recherche attribution de subventions de recherche Migraine. Les auteurs remercient les PET Centre de médecine nucléaire technologues (Jill M. Rothley, Edward J. McKenna, Andrew R. Weeden, Paul Kison, et Caitlin Hendricks) et le personnel de laboratoire IRM fonctionnelle (Scott Peltier et Keith Newnham). Dr Alexandre DaSilva, le chercheur principal, eu un accès complet à toutes les données de l&#39;étude, et prend la responsabilité de l&#39;intégrité des données et la précision de l&#39;analyse des données. Les auteurs déclarent aucun conflit d&#39;intérêt relatif à cette étude.

L&#39;étude doit être approuvé par le comité d&#39;examen institutionnel local, et par le Comité de recherche de médicaments radioactifs. Le sujet de recherche donne son consentement éclairé par écrit à participer à l&#39;étude. Le protocole est divisé en trois étapes chronologiques: <ol><li> Séance IRM </li><li> Séance PET pendant la phase ictal (maux de tête) de la migraine </li><li> Séance PET pendant la phase intercritique (pas de maux de tête) de la migraine </li></ol> Le patient est responsable de remplir un journal de maux de tête, et de confirmer avec le groupe de recherche l&#39;apparition d&#39;une crise de migraine le jour de la session d&#39;imagerie. Deux, intercritiques et ictal, TEP doivent être programmées pendant les phases folliculaires mi-fin séparées du patient (5 à 10 jours après le premier jour des règles), qui dans ce cas a été suivis et calculés à l&#39;avance par un gynécologue ayant une expertise dans le domaine (ANS). 1. IRM session <ol><li> Prééplucher pour l&#39;expérience <ol><li> Préalablement à la préparation de l&#39;objet pour le balayage, il est nécessaire de suivre les instructions de sécurité appropriées en raison du champ magnétique de l&#39;appareil d&#39;IRM. Tout le personnel de l&#39;étude doit être avant d&#39;entrer dans la salle d&#39;intervention de M. exempt de métal. </li><li> Fournir une copie du formulaire de consentement éclairé, déjà signée par le volontaire de recherche au cours du dépistage initial, à la technologue de M.. </li></ol></li><li> Préparation de la réserve pour la numérisation <ol><li> Le jour de l&#39;IRM, demander le sujet de recherche de remplir un formulaire d&#39;enquête de sécurité IRM. Ce formulaire est nécessaire pour toute IRM pris à l&#39;Université du Michigan - IRMf laboratoire. Le questionnaire renforce l&#39;idée que le sujet est également exempt de métal et ne pas avoir un problème de santé qui nécessite un examen attentif et spécifique (par exemple, des fragments étrangers métalliques, mécanique / électrique implanté). </li><li> Rassurez-ce que le participant comprend les MR procédure, les risques et les avantages. </li><li> Livrer le formulaire rempli de dépistage pour le technicien de M. qui l&#39;assiste dans la procédure. </li></ol></li><li> Acquérir une anatomique IRM pondérée en T1 pendant une phase intercritique pour le patient sur un scanner 3 Tesla. <ol><li> Utilisez les paramètres de la séquence ci-dessous pour l&#39;acquisition IRM: <ul><li> A. Axial gâté gradient rappelé (SPGR) acquisition 3D </li><li> B. Bande Passante = 15.63 </li><li> C. Le temps de répétition [TR] = 9.2 ms </li><li> Temps D. Echo [TE] = 1.9 ms </li><li> E. Inversion préparation de récupération 500 ms </li><li> F. angle de bascule = 15 ° </li><li> G. 25/26 FOV </li><li> H. nombre d&#39;excitations [NEX] = 1 </li><li> I. 144 tranches contiguës </li><li> J. épaisseur de coupe de 1,0 mm </li><li> K. matrice 256 x 256 </li></ul></li></ol></li></ol> 2. PET session Ictal <ol><li> Préparation de l&#39;expérience <ol><li> Avant de confirmer l&#39;analyse à l&#39;hôpital universitaire, avec l&#39;objet de vérifier dans quels phase du cycle menstruel, elle sera le jour de l&#39;analyse. Il est recommandé d&#39;effectuer une TEP pendant la phase folliculaire mi-fin (5 à 10 jours après l&#39;apparition saignements menstruels). </li><li> Soumettre une demande à l&#39;hôpital pour produire [11 C] carfentanil, un traceur radioactif à vie courte avec une affinité sélective pour les récepteurs μ-opioïdes, en utilisant un cyclotron à proximité de la numérisation. Le traceur doit être produit 2 heures avant l&#39;analyse. </li><li> Le jour de l&#39;analyse le potentiel de PET ictal, contactez le sujet 2 heures avant le rendez-vous pour confirmer la présence d&#39;une crise de migraine spontanée. Si une crise de migraine est présent, valider le diagnostic de migraine selon la Classification Internationale des Céphalées. Après le diagnostic, s&#39;assurer que le participant est en mesure d&#39;obtenir en toute sécurité à l&#39;hôpital pour subir l&#39;analyse. Assurer le transport si le sujet n&#39;est pas conduite confortable ou si aucun conducteur désigné est disponible. </li></ol></li><li> Préparation de la SuBject pour la numérisation <ol><li> Lorsque le participant arrive à l&#39;hôpital, l&#39;escorter à la suite de PET pour la revalidation de diagnostic basé sur la classification internationale des Céphalées. Avant l&#39;examen, effectuer un test de dépistage d&#39;urine pour confirmer que le sujet n&#39;a pas l&#39;apport de toute substance qui pourrait interagir avec le carfentanil traceur [11 C], suivie par un test de grossesse urinaire. </li><li> Nous réaffirmons que le participant comprend la procédure PET, les risques et les avantages. </li><li> Remettre une copie du formulaire de consentement éclairé, préalablement signé par le volontaire de recherche lors de la sélection initiale, au technologue en médecine nucléaire. </li><li> Conformément aux orientations du technologue en médecine nucléaire, aide le sujet s&#39;installer dans le scanner. </li><li> Avez-sujet subir une 90 min TEP utilisant un RH Siemens + scanner en mode 3D (images reconstruites ont une largeur à la moitié (LMH) résolution de ~ mm 5,5 mm-dans le plan et 5.0 axialement maximum). </li> &lt;li&gt; Pour chaque dose [11 C] carfentanil (555 MBq ≤ 0,03 mg / kg), administrer cinquante pour cent sous forme de bolus avec le reste infusé en continu au cours de la numérisation d&#39;atteindre des niveaux de traçage état ​​d&#39;équilibre d&#39;environ 35 minutes après l&#39;administration du traceur . </li><li> Intercritiques séance de PET. </li><li> Répétez les étapes 2.2 à 2.6 lors de la phase non-maux de tête. </li></ol></li></ol> 3. Reconstruction TEP données <ol><li> Reconstruire des images PET en utilisant des algorithmes interactifs dans une matrice de 128 x 128 pixels dans un champ de vision (FOV) d&#39;un diamètre de 28,8 cm. </li><li> Acquérir 21 trames d&#39;image et co-registre à l&#39;autre pour corriger le mouvement pendant le balayage. </li><li> Obtenir une transmission 6 min (source 68Ge) numériser avant la TEP pour les fins de la correction de l&#39;atténuation. </li><li> Convertir les données d&#39;image dynamique pour chaque balayage sur la base de voxel par voxel en deux ensembles d&#39;images paramétriques (10-40 min): <ol><li> Utilisez une mesure de transport de traceur (K1 ratificationo) pour les procédures de coregistration et de normalisation; et </li><li> Utilisez une mesure liée au récepteur, BP ND, proportionnelle à Bmax (concentration du récepteur) pour diviser par Kd (de l&#39;affinité du récepteur). </li></ol></li><li> Estimer ces mesures à l&#39;aide de l&#39;analyse graphique Logan à base de région de référence avec le cortex occipital comme la région de référence 12. </li></ol> 4. Analyse des données PET REMARQUE: normaliser anatomique images dans l&#39;espace de modèle à l&#39;aide de la statistique paramétrique cartographie (SPM8) logiciel en suivant la séquence ci-dessous. <ol><li> Co-enregistrer l&#39;analyse de M. et analyses K1. </li><li> Normaliser l&#39;analyse de M. à l&#39;Institut neurologique de Montréal (INM) cerveau de modèle à l&#39;aide Dartel. </li><li> Appliquer la matrice de déformation résultant des images TEP. </li><li> Vérifiez la co-registration et l&#39;exactitude de normalisation en comparant les images IRM et PET transformées au modèle de l&#39;atlas de l&#39;INM. </li><li> Région d&#39;intérêt (ROI) analyse. </li&gt; </ol> Examiner l&#39;activité de plusieurs régions bilatérales qui sont engagés lors du traitement de la douleur, y compris: <ul><li> A. antérieur / interne / cingulaire postérieur </li><li> B. Insula </li><li> C. Hippocampus </li><li> D. amygdale </li><li> E. tête caudé / corps </li><li> F. Nucleus accumbens </li><li> G. Putamen </li><li> H. latéral / médial globus pallidus </li><li> Noyaux I. Thalamus (ventral antérieur, postérieur ventral latéral / médial, latéral postérieur, médian, latéral dorsal / interne) </li><li> J. périaqueducale matière grise (PAG) </li></ul><ol><li> Définir MarsBaR (dans l&#39;espace normalisé pour chacune de ces régions, à l&#39;exception de la PAG Générer le PAG ROI en plaçant une sphère de 3 mm au point de coordonnées: droite: 4, -28, -6 et à gauche:. -2, -28 , -6. L&#39;emplacement de cette PAG a déjà été démontré que des altérations diffusionnels et de connectivité chez les patients migraineux par rapport à des témoins sains 13,14. NOTE: études test-retest avec [11 C] Carfentanil montrer la reproductibilité des mesures BP ND de bien moins de 10%, avec la plupart des régions corticales étant de 3 - 5% 15. Les plus grands coefficients de variation (CoV = Std.Dev. / Moyenne) sont généralement observés dans les régions ayant la plus faible de liaison, cependant, même dans les régions corticales avec le plus bas liaison BP ND de CoV sont ~ 0,5. Par conséquent, les variations en pourcentage ROI μOR BP ND entre les analyses ne sont considérées comme significatives lorsque plus de 10%. </li></ol> 5. 3D-Neuronavigation <ol><li> Préparation pour une expérience 3D-IIN <ol><li> Organiser les données fournies dans le format de données volumétrique NIfTI comme une pile d&#39;images avec des niveaux de densité et d&#39;activation définis comme 16 bits. </li><li> Porter des lunettes LCD actives à obturation pour permettre à la fois l&#39;effet 3D stéréoscopique séquentielle. Les lunettes fonctionnent à travers le blocage d&#39;un œil tandis que l&#39;image de l&#39;autre oeil est affiché à l&#39;écran. Le processus se répète ensuite pour l&#39;autre œil. Cette shutterieffet ng se produit à 110 Hz. </li><li> Utiliser un joystick pour les interactions avec la simulation après avoir été instruit sur son utilisation. </li><li> Équipez les lunettes à obturateur et le joystick avec des marqueurs réfléchissants pour permettre un suivi précis de 6DOF des objets dans l&#39;espace via un système de capture de mouvement Vicon. </li></ol></li><li> Afficher Aubject données d&#39;activation <ol><li> Utilisez des fichiers de configuration XML pour définir les correspondances de couleurs des niveaux de densité et d&#39;activation, qui sont chargés lorsque l&#39;application commence et partagées avec chaque ordinateur dans le cluster. </li><li> Acquérir cellules volumétriques en 3 dimensions des NIfTIdata fournies établis par l&#39;entremise des fonctions de chargement interne de la veine jugulaire et la bibliothèque open source de logiciels &quot;Niftilib&quot;. </li><li> Partager résultant cellules volumétriques à chaque ordinateur du cluster pour améliorer la vitesse. </li><li> Interpréter cellules volumétriques par un shader de OpenGL (GLSL) qui mène la marche des rayons et l&#39;affichage des voxels avec différentes couleurs et les transparences définies parassociation de couleurs des fichiers de configuration XML précédemment partagés. </li></ol></li><li> Obtenir l&#39;emplacement dans le système Vicon et l&#39;utiliser pour mettre à jour les perspectives dessinés des données volumétriques sur chaque écran. </li><li> interactions de disques et les utiliser pour ajuster dynamiquement et couper plans à travers les données afin de naviguer dans l&#39;espace virtuel. </li></ol> 6. 3D immersive et interactive neuronavigation (3D-IIN) <ol><li> Stocker des données d&#39;activation sujet dans le format de données NIfTI, un type de données volumétriques qui est interprété en utilisant la bibliothèque Niftilib. </li><li> Obtenir les interactions et l&#39;emplacement grâce à un système de suivi Vicon, un joystick, et entrée gestuelle. Utilisez ces informations pour assurer l&#39;image affichée représente le point de vue correct, permet d&#39;explorer en temps réel de l&#39;ensemble de données, et de permettre un contrôle dynamique jusqu&#39;à 3 plans de coupe arbitraires en utilisant les mouvements familiers et des systèmes de contrôle (Figure 1). </li></ol>

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

Les auteurs n&#39;ont rien à révéler.

Dans ce rapport de cas, les données de la neuro-imagerie de migraine réelle a été explorée pour la première fois, dans une réalité virtuelle en 3D totalement immersive, qui a démontré une diminution de la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes (μOR BP ND). Les réductions de μOR BP ND impliquent qu&#39;il existe une occupation plus élevé et / ou une perte de récepteurs de μ-opioïde dans le système nerveux central. Réductions aigus dans μOR BP ND dans les régions douleur matrice pendant le scan ictal par rapport à l&#39;analyse intercritiques, devraient se produire à la suite de la libération d&#39;opioïdes endogènes qui interagissent avec μORs comme une réponse réglementaire à la douleur continue, faisant moins μORs accessible au traceur radioactif. La nouveauté de notre étude de neuro-imagerie de la migraine ictal réside dans la nouvelle approche de neuronavigation 3D pour enquêter sur des données réelles du cerveau d&#39;un patient dans la réalité virtuelle. La technologie de radio-traceur PET a été utilisé pour mesurer les changements dans μORsla disponibilité avec le [11 C] carfentanil. Si l&#39;on examine lors de l&#39;événement de maux de tête, le cerveau des migraineux sont généralement numérisées suivant un déclencheur d&#39;attaque (par exemple., La trinitrine, photostimulation) 16,17, ou en vertu de la demande d&#39;une technique spécifique évoqué stimulus (par exemple., La douleur, la brosse, la lumière , et l&#39;odeur) 18-20. Toutes ces études corroborent la connaissance que le trouble est associé à une hyperexcitabilité corticale et sous-corticale pendant la phase de mal de tête. Cependant, une telle pléthore de stimuli dans les protocoles de neuroimagerie présente de multiples facteurs qui brouillent notre compréhension de la semelle impact d&#39;une attaque de migraine aiguë sur le système nerveux central. D&#39;après les quelques études fonctionnelles précédentes sans la présence de la stimulation exogène, il ya une indication de l&#39;augmentation du débit cérébral régional dans des domaines tels que le cortex cingulaire, l&#39;hypothalamus, et le tronc cérébral 21, qui peut persister même après un traitement aigu 22. Jusqu&#39;alors, Les techniques de neuroimagerie appliquées n&#39;ont pas permis la caractérisation moléculaire des procédés neurotransmetteur / récepteurs impliqués dans la crise de migraine, tels que le mécanisme de μ-opioïde endogène, l&#39;un des moyens analgésiques les plus importantes dans le cerveau. En outre, notre méthode a permis à ces processus à explorer en utilisant la neuronavigation 3D dans un environnement virtuel. Le système de modulation de la douleur descendante est un réseau complexe qui régit le traitement de la douleur dans une grande mesure par l&#39;intermédiaire de récepteurs de μ-opioïdes dans le cerveau, y compris la colonne vertébrale à des zones supra-spinal. Ces domaines sont connus pour être impliqués dans endogène anti-nociception, l&#39;analgésie induite par le stress, et dans l&#39;action des médicaments opiacés couramment utilisés pour le traitement de la douleur chronique et la migraine. En fait, la vasodilatation neurogène dural associée à la migraine peut être inhibée par la morphine et reprises ultérieurement par la naloxone, un antagoniste opioïde, ce qui indique que les effets de la morphine sur neurogèneinflammation médiée sont spécifiquement via l&#39;activation des récepteurs μ-opioïdes 23. Fait intéressant, l&#39;ampleur des opioïdes / μORs activations régionales endogènes chez l&#39;homme est liée à la capacité de l&#39;individu à supprimer des éléments sensoriels et affectifs de l&#39;expérience de la douleur 24. Dans notre étude, les régions du cerveau qui ont montré des réductions de la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes pendant la phase ictal sont responsables pour les deux éléments de l&#39;expérience de migraine et sa modulation. Ils sont l&#39;ACC, le thalamus, ganglions de la base (p. ex., CCNA), l&#39;hippocampe et le PAG. En plus de la sensibilisation en raison de la circulation afférente trijumeau anormale, une hypothèse solide pour la migraine physiopathologie est le dysfonctionnement du système de modulation. Dans ce cas, les projections de / vers les structures du tronc cérébral, comme le PAG, où il ya une forte expression de récepteurs opioïdes, serait inefficace produire leur effet anti-nociceptif sur ASCEnding neurones sensoriels. En outre, d&#39;autres structures corticales supérieures participent à ce mécanisme de modulation de la douleur défectueux dans la migraine. Une étude récente de l&#39;état de repos intercritiques ont signalé des changements dans la connectivité des migraineux par rapport aux témoins sains dans le PAG ventrolatérale et la plupart des (sous-) structures corticales dans le système de la douleur modulateur et corrélée ceux-ci avec la fréquence des attaques de maux de tête 13. Les régions avec des changements de connectivité trouvés dans cette étude sont les mêmes que celles des changements dans μOR BP ND trouvé dans notre propre étude. Le même endroit PAG a été signalé comme englobant la neuroplasticité microstructure chez les migraineux 14, et ici eu une diminution considérable de μOR BP ND lors de l&#39;attaque. D&#39;autres études avec de plus grandes cohortes sont nécessaires pour confirmer et étendre les résultats présentés dans ce rapport de cas. Par exemple, il est actuellement inconnu pourquoi le système ne répond pas correctementà l&#39;utilisation à long terme des opioïdes exogènes fréquemment prescrits dans les cliniques de la migraine. Néanmoins, notre étude fournit des informations mécaniste importante, sur l&#39;impact de la migraine dans le système de μ-opioïdes, et utilise une nouvelle 3D immersive et interactive neuronavigation (3D-IIN) approche pour la première fois. Dans l&#39;avenir, cette méthode 3D exploratoire pourrait fournir un point de vue beaucoup plus immersif et interactif pour examiner le cerveau des patients dans la recherche et la clinique.

La migraine est un trouble de la douleur du trijumeau chronique qui affecte près de 16% des femmes et 6% des hommes aux États-Unis et dans le monde 1-3. Crises de migraine répétitives ont un impact sur ​​une grande partie de l&#39;existence du patient, altérant la qualité de vie et la performance, ce qui coûte des milliards de dollars dans manqués jours école / travail et l&#39;utilisation des soins de santé 4. Lors des attaques de maux de tête invalidants, ses victimes ont une sensibilité accrue marquée à nocive (hyperalgésie) et même des stimuli nonnoxious (allodynie) de 5. Le système de neurotransmetteur μ-opioïdes est l&#39;un des mécanismes de modulateurs de la douleur endogènes principaux dans notre cerveau. Il est impliqué dans la régulation de la perception de la douleur expérimentale et clinique, ainsi que dans l&#39;action analgésique des opioïdes 6-9 qui ont été associés à la chronicisation de la crise de migraine 10. Les progrès récents en tomographie par émission de Tomographie (PET) l&#39;imagerie moléculaire permet pour l&#39;étude des mécanismes moléculaires importantes dans le cerveau des patients atteints de douleur chronique in vivo 11. Dans cette étude, malgré les défis logistiques de synchroniser l&#39;aléatoire et débilitante nature des attaques épisodiques avec la complexité de la configuration de la session PET / de traceur radioactif, neuronavigation 3D a été utilisé pour la première fois d&#39;étudier la disponibilité μOR dans des régions clés douleur matrice d&#39;un patient cerveau au cours d&#39;une migraine spontanée. Présentation de cas A 36 ans, femme asiatique a été inclus dans l&#39;étude. Elle a présenté avec une histoire de 10 ans de la migraine avec aura visuelle. Migraines côté droit se sont produits en moyenne 12 jours par mois, avec une intensité modérée à sévère de la douleur qui dure habituellement pendant 72 heures (si non traitée ou traitée sans succès). Il y avait une augmentation de la fréquence des attaques de maux de tête autour de son cycle menstruel, quieu un motif régulier tout au long de l&#39;étude. Les symptômes associés suivants: nausées, vomissements, photophobie, phonophobie et. Pendant les attaques régulières des maux de tête, elle ne présentait pas de symptômes autonomes. Comme traitement, elle gérait ses symptômes avec un traitement pharmacologique ne avortée, qui était basée sur des médicaments anti-inflammatoires non stéroïdiens, et il n&#39;y avait aucune indication de surutilisation de médicaments ou la consommation d&#39;opiacés. L&#39;examen clinique lors de la visite de dépistage était insipide et sans anomalies, et un examen des systèmes était dans les limites normales. Elle est célibataire sans enfants, et n&#39;utilisait pas de médicaments contraceptifs.

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

Un nombre croissant de recherches, généré principalement d&#39;études basées sur l&#39;IRM, montre que la migraine semble se produire, et peut-être supporter, en raison de la modification des processus neuronaux spécifiques dans le système nerveux central. Cependant, on manque d&#39;informations sur l&#39;impact moléculaire de ces changements, notamment sur le système opioïde endogène pendant les migraines, et la neuronavigation par ces changements n&#39;a jamais été fait. Cette étude visait à étudier, en utilisant un nouveau 3D immersive et interactive neuronavigation (3D-IIN) approche, la transmission de μ-opioïde endogène dans le cerveau lors d&#39;une attaque de migraine in vivo. C&#39;est sans doute l&#39;un des plus neuromechanisms centrales associées à la régulation de la douleur, affectant plusieurs éléments de l&#39;expérience de la douleur et de l&#39;analgésie. A 36 ans, femme, qui souffre de migraine depuis 10 ans, a été balayée dans le mal de tête typique (ictus) et nonheadache (intercritiques) phases de la migraine à l&#39;aide de positons Emisstomographie ion (PET) avec le carfentanil radioactif sélective [11 C], qui nous a permis de mesurer la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes dans le cerveau (potentiel de liaison non déplaçable - μOR BP ND). Le radiotraceur courte vie a été produit par un appareil de synthèse chimique cyclotron et sur le campus situé à proximité immédiate de l&#39;installation d&#39;imagerie. Les deux TEP, intercritiques et ictal, ont été programmés lors des phases distinctes de milieu-fin folliculaires du cycle menstruel de la patiente. Au cours de la session de PET ictal son attaque de maux de tête spontanée atteint des niveaux d&#39;intensité sévère; progresse à des nausées et des vomissements à la fin de la session de numérisation. Il y avait des réductions μOR BP ND dans les régions douleur modulateurs du système de μ-opioïde endogène pendant la phase ictal, y compris le cortex cingulaire, noyau accumbens (CNAC), le thalamus (Thal), et de la matière grise périaqueducale (PAG); indiquant que μORs étaient déjà occupées par les opioïdes endogènes libérésen réponse à la douleur présente. À notre connaissance, c&#39;est la première fois que l&#39;évolution μOR BP ND au cours d&#39;une crise de migraine maux de tête ont été neuronavigated utilisant une nouvelle approche 3D. Cette méthode permet pour la recherche et l&#39;éducation exploration interactive d&#39;une crise de migraine en neuroimagerie l&#39;ensemble de données d&#39;un patient réel.

Le patient a présenté à l&#39;hôpital avec un mal de tête pulsation temporelle et occipital droit, avec une intensité de 6 sur une échelle de douleur 0-10. Elle avait son type de migraine, mais sans aura. Il a engagé à l&#39;éveil de 5 heures avant le (ictus) séance de PET, et elle a réussi à le tolérer sans pharmacothérapie avortée. À sa connaissance, le mal de tête n&#39;a pas été évoqué par un facteur déclenchant (par exemple, l&#39;alcool, la privation de sommeil). Pas de symptômes autonomes ont été signalés, mais photophobie et phonophobie étaient présents. Après l&#39;ouverture de la session de PET ictal l&#39;intensité des maux de tête escalade, atteignant des niveaux graves (9 sur une échelle de douleur 0-10) 60 min dans l&#39;étude; progresse à des nausées et des vomissements à la fin de la session de numérisation. Diminution de la μOR BP ND a été remarqué dans le cerveau du patient au cours de la migraine spontanée (phase ictus), par rapport à la ligne de base (phase intercritique) (Figure 2). Il nousre réductions de brevets dans μOR BP ND dans les principales régions douleur matrice du système de μ-opioïde endogène, y compris les noyaux suivants thalamus: dorsales latéral droit (11, -19, -16: 10,2%), dorsal médial droit (6, -17, -8: 11,1%), la ligne médiane droite (8, -19, -16: 27%), et ventral antérieur (9, -9, -12: 12,0%). En outre, des modifications ont été trouvés dans le droit antérieur (8, 35, 14: 13,7%) et cortex cingulaire postérieur (-5, -44, 23: 11,8%) à gauche, corps gauche caudé (-11, 6, 15: 12.0 %), pallidus interne du globus (à droite: 16, -4, -3: 16,2%; gauche: -14, -4, -3: 22,6%), le noyau accumbens gauche (-9, -11, -7: 10,5% ), et de l&#39;hippocampe (à droite: 30, -22, -14: 12,6%; gauche: -30, -22, -14: 11,5%). Il y avait une augmentation de μOR BP ND seulement dans l&#39;amygdale gauche (-23, -4, -19: 11,7%). Dans le tronc cérébral, la réduction significative de ictal μOR BP ND étendue de la rostrale à caudale périaqueducale matière grise (PAG) (à droite: 4, -28, -6: 15,1%; gauche: -2, -28, -6: 14,6 %) (Fig.ure 3). Cependant, les variations en pourcentage de l&#39;hémisphère mondiaux dans le μOR BP ND au cours de la crise de migraine ont été modestes (à droite: 8,5%; gauche: 8,29%), ce qui indique que la baisse de la μOR BP ND étaient spécifiques aux structures douleur-matrice dans le cerveau . <img alt="Figure 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig1highres.jpg" width="500" /> Figure 1. Pleine réalité virtuelle 3D de navigation de données d&#39;un Migrainous cerveau. Pour la première fois des données migraine réelle de neuro-imagerie a été exploré dans une réalité virtuelle 3D totalement immersive, qui comprend la navigation sans restriction par les données (par les étudiants, cliniciens et chercheurs) sur la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes (μOR BP ND) dans le cerveau pendant l&#39;attaque de migraine in vivo. <img alt="Figure 2" fo: contenu width = &quot;5 po&quot; src = &quot;/ files/ftp_upload/50682/50682fig2highres.jpg&quot; width = &quot;500&quot; /&gt; .. Figure 2 μ-opioïdes Profil du cerveau d&#39;une migraine in vivo La phase ictal (rangée inférieure) - phase de maux de tête - montre une diminution de la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes (μOR BP ND) dans les régions douleur matrice (Seuil, DV = 4,50). Ce résultat représente peut-être une augmentation de la libération de μ-opioïde endogène au cours de la crise de migraine, comme une réponse réglementaire à l&#39;maux de tête sévères en cours. Mots clés: thalamus (Thal), noyau accumbens (Nac), et le cortex cingulaire antérieur (ACC). <img alt="Figure 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig3highres.jpg" width="500" /> Figure 3. Mésencéphale / Pons / Medulla μ-opioïdes récepteur Disponibilité cours d&#39;une crise de migraine in vivo. Ictal La phase (à droitecolonne) - phase de maux de tête - montre une diminution de la disponibilité des récepteurs μ-opioïdes long de la substance grise péri-épendymaire (PAG) (valeur de seuil, DV = 4,50), par rapport à la phase intercritique (colonne de gauche) - phase non des maux de tête. Mots clés: PAG: r - rostrale; m - médiale; c - caudale.

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

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

Dans cette étude, les auteurs rapportent pour la première fois un roman 3D immersive et interactive neuronavigation (3D-IIN) par l&#39;impact d&#39;une crise de migraine spontanée des maux de tête dans le système du cerveau d&#39;un patient in vivo μ-opioïdes.

3D-Neuronavigation<em&gt; In Vivo</em&gt; Dans le cerveau d&#39;un patient pendant une spontanée migraine

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

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

Research

JoVE Journal

Medicine

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

17.8K vues.  University of Michigan School of Dentistry.  Dans cette étude, les auteurs rapportent pour la première fois un roman 3D immersive et interactive neuronavigation (3D-IIN) par l'impact d'une crise de migraine spontanée des maux de tête dans le système du cerveau d'un patient in vivo μ-opioïdes. 

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

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

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

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

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

Dans l&#39;imagerie de bioluminescence in vivo de la tumeur Dynamics hypoxie des métastases cérébrales du cancer du sein dans un modèle murin

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

Recherche

Médecine

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

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

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

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

In vivo double Substrat Bioluminescent Imaging

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

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

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

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

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

Imagerie gliome Initiation<em&gt; In Vivo</em&gt; Grâce à une poli et renforcé mince crâne fenêtre crânienne

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

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

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

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

L&#39;utilisation d&#39;une fenêtre crânien à la Visualisez l&#39;artère cérébrale moyenne pendant l&#39;endothéline-1 induite par l&#39;occlusion Artère cérébrale moyenne

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

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

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

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

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

A Novel haute résolution<em&gt; In vivo</em&gt; Technique d&#39;imagerie pour étudier la réponse dynamique des structures intracrâniennes à la croissance tumorale et de thérapeutique

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

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

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

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

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

Séquentiel<em&gt; In vivo</em&gt; Imagerie des cellules souches / progénitrices ostéogéniques lors de la réparation de la fracture

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

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

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

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

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

Excitotoxiques stimulation de Microslices cerveau comme un<em&gt; In vitro</em&gt; Modèle de l&#39;AVC

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

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

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

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

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

Télémétrie intra-utérine mesurer souris contractile pression<em&gt; In Vivo</em

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

Triggering Reactive Gliosis In Vivo by a Forebrain Stab Injury

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

Triggering Reactive Gliosis In Vivo by a Forebrain Stab Injury

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

Déclenchement réactive Gliose<em&gt; In Vivo</em&gt; Par un cerveau antérieur Stab blessures

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

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

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

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

Appauvrissement des cellules de souris de xénogreffes de tumeurs humaines améliore de manière significative l&#39;analyse en aval des cellules cibles

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