Questo lavoro fa parte del Centro di Imaging mouse (topo) presso l&#39;Hospital for Sick Children e l&#39;Università di Toronto.

1. Multiple-mouse Imaging cerebrale in vivo: Quando gli animali immagini dal vivo, alcune caratteristiche chiave deve essere presente per tutta la sessione di imaging: 1) un metodo sicuro di anestesia, 2) controllo ambientale e 3) il monitoraggio fisiologico. Inoltre, quando i soggetti più immagini contemporaneamente, si aggiungono le complessità per quanto riguarda la facilità e la velocità di preparazione e la riproducibilità delle posizioni degli animali per facilitare la registrazione delle immagini. Di conseguenza, tre componenti principali personalizzati sono stati progettati e fabbricati: un carico di sistema per inserire i topi in bobine RF all&#39;interno della risonanza magnetica, una camera di induzione per facilitare la preparazione e una piattaforma di monitoraggio integrato porta a standardizzare posizione. Il sistema di caricamento: Il sistema di carico del mouse si compone di due parti principali: &#39;vasta di carico&#39; il &#39;mouse alveare&#39; e la. La funzione principale del alveare mouse è quello di posizionare sette Millepiedi bobine RF (Varian Sistemi NMR, Palo Alto, CA) in un array esagonale all&#39;interno del magnete. L&#39;array di carico è progettato per contenere e trasportare i topi più alloggiati in tubi millilitro 50 centrifuga con fori attraverso i loro suggerimenti per consentire l&#39;ingresso di gas anestetico. Dopo i topi vengono anestetizzati e interfacciato al dispositivo di localizzazione in una zona di preparazione nelle vicinanze del magnete, sono inseriti in tubi di centrifuga modificato e montato su l&#39;array di carico. Dopo aver montato tutti i topi, l&#39;array di carico viene trasportato e inserita nel magnete e posizionato su un sistema ferroviario. Il sistema ferroviario permette l&#39;array di coppia con l&#39;alveare del mouse quando viene spinto giù il foro del magnete. Quando è completamente inserito nel magnete, la darsena centrifuga tubi sul sistema di consegna anestetico all&#39;interno delle bobine RF. Isoflurano mescolato con l&#39;ossigeno viene fornito dalla fine alveare mouse per il campione attraverso un tubo lungo l&#39;asse di ogni singola bobina. Questa miscela di gas anestetico scorre nei tubi, passato i topi e viene raccolto da un gruppo attivo scavenging collegato al retro del vettore di carico (Figura 1). La Camera di induzione: Sin dai tempi di imaging può richiedere fino a tre ore, riducendo al minimo il tempo di preparazione degli animali è fondamentale per limitare l&#39;esposizione del mouse per l&#39;anestesia. Quindi, abbiamo sviluppato una camera di induzione personalizzati per snellire il processo di preparazione (Figura 2). La camera di induzione personalizzato crea un unico ambiente sia per l&#39;induzione e la gestione dei topi multipli. Costruito in acrilico trasparente, le caratteristiche di induzione camera autochiudente silicone porte iride per ridurre la dispersione anestesia e permette all&#39;utente di accedere all&#39;ambiente interno senza la necessità di guanti speciali. Rispetto alla maschera convenzionale e circuiti per un mouse, la camera di induzione è abbastanza grande per ospitare fino a venti topi e permette la manipolazione libera dei topi senza il collegamento di tubi ingombrante e maschere. L&#39;unità viene fornita con un flusso costante di gas anestetico che viene raccolto tramite un sistema passivo scavenging. Elementi riscaldanti resistivi vengono utilizzati per riscaldare il pavimento della camera per mantenere la temperatura corporea degli animali &#39;durante la preparazione. La slitta: Uno degli aspetti più scomodi e che richiede tempo di preparazione di topi per la risonanza magnetica sono l&#39;applicazione di elettrocardiografo (ECG) elettrodi e sonde di temperatura rettale. Inoltre, molti degli elettrodi convenzionali, come bracciale e elettrodi ad ago, sono stati trovati a falsare la postura dell&#39;animale rendendo difficile standardizzare posizionamento. Pertanto, abbiamo pensato ad un modulo personalizzato, dotato di piattaforma di posizionamento integrato ECG, respirazione e sonde di temperatura chiamato il &#39;slitta&#39; (brevetto US 7146936) (Figura 3). Limitazioni di movimento a base di velcro sono stati utilizzati per limitare il movimento della testa. Multiple-mouse in fasi brain imaging in vivo: <ol><li> Tutte le ricerche del mouse richiede locali ACC (Comitato di prodotti per animali), l&#39;approvazione IACUC (Cura degli animali e del Comitato Istituzionale Usa) o equivalente per le procedure di gestione del mouse. </li><li> Tutte le procedure come l&#39;identificazione e pesatura degli animali deve essere effettuata sotto una cabina di sicurezza biologica (BSC) e l&#39;Unità di risonanza magnetica. Gli animali vengono trasferiti in un contenitore di plastica autoclavabile e trasportati alla camera di induzione magnetica. </li><li> I topi vengono anestetizzati in una camera di induzione preriscaldata con il 4% isoflurano e 4 L / min di ossigeno. Gli animali sono completamente anestetizzati una volta non riescono a rispondere a pizzico zampa. Pelo dal petto viene rimosso utilizzando un dispositivo di rimozione dei capelli (NAIR), se necessario, per fornire un migliore contatto con ECG e dispositivi di monitoraggio della temperatura che sono state costruite in una slitta personalizzati. Salve Eve (Tears Naturale PM) è applicato agli occhi per prevenire l&#39;essiccazione, e circa 0,3 mL di soluzione salina viene somministrata per via sottocutanea per mantenere l&#39;idratazione. </li><li> Gd-DTPA-BMA (Omniscan) puòessere utilizzato se di contrasto non è desiderata. Se Gd-DTPA deve essere utilizzato, verrà diluito in soluzione salina (volume finale 300uL) e somministrato in una singola dose di 1 mmol / kg prima della sessione di MR via IP. </li><li> I topi sono poi caricati in slitte individuali, immobilizzato con cinghie di testa e scivolare a tempo indeterminato 50mL tubo conico (Figura 3). Fino a 7 topi vivi possono essere acquisiti in una sola volta. Una volta che tutti gli animali sono pieni di monitoraggio fisiologico collegato, impostare il livello di isoflurano nel magnete al 2% e il livello di ossigeno a 8 l / min. </li><li> I tubi conici sono montati in un sistema di aggancio (Figura 1) progettato per topi posizione in modo uniforme in ogni bobina RF posizionato al centro del magnete. Una volta caricato, isoflurano può essere ridotto al 0,9-2%. ECG e la temperatura sono monitorati ogni animale nel corso della scansione. Gli animali vengono tenuti al caldo nel corso della scansione con l&#39;aria riscaldata. </li><li> La durata di ciascuna scansione tridimensionale è di circa 3 ore. I dettagli sono i seguenti: spin echo veloce con TR di 2300 ms e un TEeff di 36 ms. Eco lunghezza del treno di 8 con 1 media. Risoluzione di immagine risultante è di 125 micron (Figura 4). </li><li> Quando la scansione è completata, gli animali vengono rimossi dal campo magnetico e scaricato in una camera di induzione caldo riempito con ossigeno al 100%. Gli animali vengono trasferiti in un contenitore di plastica sigillato e trasportato in un BSC. Essi sono posti in una gabbia progetto calda gratuita e ha permesso di recuperare da anestesia. </li></ol> 2. Multiple-topo ex vivo Brain Imaging: Indipendente da artefatti da movimento, fisse RM raggiunge una risoluzione superiore rispetto immagini dal vivo. Ad alta risoluzione, tridimensionale di dati forniscono la massima flessibilità nella estrazione di informazioni quantitative e consentire l&#39;analisi delle immagini automatizzata. Un&#39;usanza serie bobina RF è stato sviluppato in parallelo per l&#39;acquisizione di 16 set di dati ad alta risoluzione di MR fissato cranio-cervello del mouse durante la notte le sessioni di scansione. Il 16-Coil ex vivo Cervello Array Imaging: Un custom-built 16-bobina array solenoide è stato creato a immagine di 16 campioni contemporaneamente. Questo design migliora su un prototipo in precedenza usato per l&#39;immagine tre campioni contemporaneamente in un set 60 millimetri gradiente inserire. L&#39;8-turno bobine sono più di ferite alle estremità per fornire una sensibilità uniforme entro il 10% su una lunghezza di 26mm e sono individualmente schermati all&#39;interno di scomparti modulari (Idziak e Haeberlen, 1982). I 16 comparti della bobina sono assemblati a un fotogramma (Figura 5), ​​che posiziona le bobine all&#39;interno del gradiente e morsetti in posizione con una vescica pneumatica per ridurre al minimo movimento. Multiple-topo ex vivo imaging cerebrale come segue: <ol><li> Cavità toracica aperta e inserire l&#39;ago (o set di infusione di sicurezza Alata, 25G X 3 / 4) nel ventricolo sinistro del cuore di un topo anestetizzato (tramite iniezione intraperitoneale di ketamina (150 mg / kg) e xilazina (10 mg / kg) . Tagliare il padiglione auricolare destro. </li><li> Perfusione Transcardiac a filo con 30 mL di temperatura camera 1 X PBS + 1 ml / ml di eparina (1000 unità USP / ml) + 2 ProHance mm ad una velocità di flusso di circa 100 ml / ora. </li><li> Passare fissazione con 30 ml 4% PFA (temperatura ambiente) + 2 ProHance mm a 100 ml / ora. </li><li> Decapitare e togliere la pelle, la mascella inferiore, le orecchie, punta del naso cartilagineo. </li><li> La struttura del cranio posto rimanente nel 4% PFA + 2 ProHance mM notte a 4 ° C. </li><li> Trasferimento in PBS 1X + sodio azide 0,02% + 2 ProHance mM. </li><li> Alta risoluzione di scansione tridimensionale tre risonanza magnetica a 7 Tesla si verifica tra 4 giorni e non più di 2,5 mesi dopo la perfusione. Cervelli sono posti in un array di 16-canali solenoide della bobina (Figura 5). </li><li> Parametri di imaging sono i seguenti: spin echo veloce con TR 325 ms e un TEeff di 30 ms, lunghezza del treno eco di 6 con 4 medie. Le immagini finali hanno una risoluzione isotropica di 32 micron (Figura 6) e la durata di scansione è di circa 12 ore. </li><li> Dopo la scansione, luogo del cranio in formalina 10% + 2 ProHance mM per la conservazione. </li></ol> 3. Rappresentante dei risultati: <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. Il sistema di carico del mouse. La &quot;matrice di carico&quot; e &quot;mouse alveare&quot; collegato con un sistema common rail in fibra di vetro. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. La camera di induzione. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. A) La slitta, che mostra sensori per il monitoraggio integrato e poggiatesta. b) Un mouse anestetizzato su una slitta con il poggiatesta attaccato. L&#39;assemblea slitta scivola facilmente in provetta da centrifuga. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4. </strongRappresentativa&gt; immagini del cervello in vivo più da uno a 3 di tre ore di scansione tridimensionale. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig5.jpg" alt="Figura 5" /> Figura 5. A 16 canali serie bobina per la scansione di 16 campioni di cervello fisso. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig6.jpg" alt="Figura 6" /> Figura 6. Rappresentante ex-vivo di immagini del cervello.

<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>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Sia in vivo ed ex vivo del mouse di imaging soggetti immagine più sistemi contemporaneamente per aumentare la produttività degli studi di imaging senza aumentare considerevolmente il tempo di imaging. Le immagini del cervello di entrambi i in vivo ed ex vivo più del mouse tecniche di imaging sono di alta qualità e sono adatti per la fenotipizzazione strutture maggiori e minori nel cervello di topo, rispettivamente. Per ridurre al minimo il tempo di preparazione dei campioni più animali, parallelizzazione dei processi è di estrema importanza. Per esempio, lo sviluppo della camera di induzione permesso per l&#39;induzione di campioni contemporaneamente, e la slitta ha sincronizzato l&#39;applicazione della ECG e sonde di temperatura, mentre standardizzando posizionamento del corpo. Inoltre, il nostro ex vivo sistema di imaging ci consente di acquisire ad alta risoluzione di immagini tridimensionali di 16 cervelli fisso tutto in una volta sola che è ideale per high-throughput studi fenotipizzazione. Possibili limiti del nostro sistema in vivo immagini comprendono l&#39;incapacità di controllare individualmente anestetici e temperatura per ogni mouse. Se necessario controllo individuale anestetico può essere implementato con l&#39;aggiunta di esclusiva vaporizzatori di anestesia per ogni mouse. Un altro limite del sistema in vivo imaging è che la scansione è limitata ai topi che hanno meno di circa 32 grammi. Tuttavia, vi è attualmente un piano per aumentare le dimensioni della bobina per ospitare grandi animali.

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		<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

Il campo di fenotipizzazione del mouse con la risonanza magnetica (MRI) è in rapida crescita, motivata dalla necessità di strumenti migliorati per la caratterizzazione e la valutazione dei modelli murini di patologie umane. La risonanza magnetica è una modalità eccellente per studiare gli animali geneticamente modificati. È in grado di copertura intero cervello, può essere utilizzato in vivo, e fornisce meccanismi di contrasto più per indagare diversi aspetti della neuranatomy e fisiologia. L&#39;avvento di alto campo scanner insieme alla capacità di eseguire la scansione topi multiple permette contemporaneamente per fenotipizzazione rapida di nuove mutazioni. Efficace del mouse studi di risonanza magnetica richiedono attenzione per molti aspetti della progettazione esperimento. In questo articolo, descriveremo metodi generali per acquisire immagini di qualità per la fenotipizzazione del mouse utilizzando un sistema che i topi immagini contemporaneamente nella schermata di trasmissione / ricezione a radiofrequenza (RF), bobine in un comune magnete (Bock et al., 2003). Ci concentriamo in particolare sul fenotipizzazione anatomiche, un&#39;applicazione importante e accessibile che ha mostrato un alto potenziale di impatto in modelli murini molti presso il nostro centro di imaging. Prima di poter fornire la procedura dettagliata per l&#39;acquisizione di tali immagini, vi sono importanti sia per considerazioni di ordine pratico in vivo imaging cerebrale (Dazai et al., 2004) ed ex vivo di imaging cerebrale (primavera et al., 2007) che dovrebbe essere notato. Questi sono discussi di seguito.

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Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

Risonanza magnetica (MRI) è diventato uno strumento sempre più popolare per l&#39;esame del fenotipo di topi geneticamente modificati. Questo articolo illustra i metodi necessari per raggiungere high-throughput fenotipizzazione di topi geneticamente modificati utilizzando più-mouse risonanza magnetica.

Multiple-topo Imaging neuroanatomici Risonanza Magnetica

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

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Neuroscience

15.6K Views.  Hospital for Sick Children. Risonanza magnetica (MRI) è diventato uno strumento sempre più popolare per l'esame del fenotipo di topi geneticamente modificati. Questo articolo illustra i metodi necessari per raggiungere high-throughput fenotipizzazione di topi geneticamente modificati utilizzando più-mouse risonanza magnetica.

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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.

Spettroscopia di Risonanza Magnetica dal vivo Drosophila melanogaster Utilizzando Magic Angle Spinning

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

Ricerca

Neuroscienze

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.

Ad alta risoluzione magnetica funzionale per immagini Metodi risonanza per mesencefalo umano

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.

L&#39;uso di Spettroscopia di Risonanza Magnetica come uno strumento per la misura della Bi-emisferici transcraniali elettrici effetti di stimolazione sul motore principale Cortex 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 risoluzione<em&gt; In Vivo</em&gt; Manuale Protocollo Segmentazione for Human ippocampale Sottocampi Utilizzando 3T Risonanza Magnetica

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.

Ad alta risoluzione strutturale Risonanza Magnetica del subcortex Umana<I&gt; In Vivo</I&gt; E 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 protocollo di risonanza magnetica per la stima del tempo di corsa inizio nell'Ischemia cerebrale 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.

Imaging a risonanza magnetica con Tensor di diffusione nella compressione del midollo spinale cronico

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.

Acquisizione dati standardizzata per la risonanza magnetica sensibile alla neuromelanina della Substantia Nigra

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.

Acquisizione dei dati di risonanza magnetica funzionale a riposo nel ratto

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.

Modello di perforazione endovascolare per emorragia subaracnoidea combinata con risonanza magnetica (MRI)

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