この作品は、小児病院、トロント大学のマウスイメージングセンター（MICE）の一部です。

1。 生体脳イメージングのマルチマウス： イメージング生きた動物、いくつかの重要な機能は、イメージングのセッション全体を通じて存在している必要があります：麻酔、2の1）安全な方法）、環境制御、3）生理学的モニタリング。また、同時に時のイメージング複数のサブジェクト、準備および画像の登録を容易にするために動物の位置の再現性の容易さと速度に関する複雑さをそこに追加されます。その結果、三大カスタムコンポーネントの設計および作製した：ローディングシステムをMRI内のRFコイルにマウスを挿入するために、組み込み監視に準備してプラットフォームを容易にするために誘導チャンバーは、位置を標準化につながります。 ローディングシステム： &quot;マウスハイブ&quot;と&quot;ロード配列&quot;：マウスの​​ローディングシステムは2つの主要部分で構成されています。マウスハイブの主な機能は、7つのヤスデのRFコイル（バリアンNMRシステム、パロアルト、カリフォルニア州）マグネット内部に六角形の配列に穴を配置するためです。ローディング配列は、麻酔ガスのエントリを可能にするために、そのヒントによってあけられた穴で50ミリリットルの遠心管に収容された複数のマウスを保持して輸送するように設計されています。マウスは磁石の付近に準備領域における麻酔と監視装置とのインタフェースになったら、それらは修正された遠心管に挿入し、負荷のアレイ上にマウントされています。レールシステム上のすべてのマウスをマウントした後、ロードする配列が転送され、磁石に挿入して配置されます。磁石のボアをプッシュダウンするときにレールシステムは、マウスのハイブを持つカップルに配列することができます。完全に磁石、RFコイル内麻酔デリバリーシステムに遠心チューブのドックに挿入する場合。酸素と混合イソフルランは、個々のコイルの軸に沿ってチューブを通してマウスのハイブの端から試料が供給される。この麻酔ガスの混合物は、マウスを過ぎて、チューブ内に流入し負荷の配列（図1）の背面に接続されたアクティブな清掃装置によって収集されます。 誘導商工会議所： イメージング時間は3時間程度かかることができるので、動物の準備時間を最小限に抑えることが、麻酔にマウスの露出を制限することが重要です。したがって、我々は、準備プロセス（図2）合理化するためのカスタム誘導チャンバーを開発しました。カスタム誘導室は複数のマウスの誘導および処理の両方を単一の環境を作成します。透明なアクリルから構築、誘導室の麻酔漏れを最小限に抑えるためにシリコンアイリスポートをselfclosing機能とは、ユーザーが特別な手袋を必要とせずに内部環境にアクセスすることができます。単一のマウスのための従来のマスクと回路に比べて、誘導室は二十マウスを収容するのに十分な大きさであり、扱いにくいチューブとマスクの付着することなくマウスの自由な操作が可能になります。ユニットはパッシブ掃気システムを使用して収集される麻酔ガスの一定流量で供給されます。抵抗加熱要素は、準備中に動物の体温を維持するために、チャンバーの床面を加熱するために使用されています。 そり： MRI用マウスを準備の中で最も扱いにくいと時間のかかる側面の一つは、心電図（ECG）電極および直腸温度プローブのアプリケーションです。さらに、このようなカフと針電極として、従来の電極を、、の多くは、それが困難なポジショニングを標準化すること、動物の姿勢を歪めることがわかった。したがって、我々は組み込みECG、呼吸と&quot;そり&quot;（米国特許7146936）（図3）と呼ばれる温度プローブを使用してカスタムフォームフィットポジショニングプラットフォームを考案した。ベルクロファスナーで作られた動きの制約は、頭部の動きを制限するために使用されていました。 in vivoでの脳のイメージングステップで複数のマウス： <ol><li>すべてのマウスの研究は、マウス操作の手順については、地元のACC（アニマルケア委員会）、IACUC（動物実験用の委員会）または同等の承認が必要です。 </li><li>そのような動物の識別、計量などのすべての手順は、生物学的安全キャビネット（BSC）の下とMRIユニットで実行する必要があります。動物は、オートクレーブ可能なプラスチックの容器に移し、MRI誘導室に運ばれます。 </li><li>マウスは、酸素の4％イソフルランと4リットル/ minを使用して、あらかじめ温めておいた誘導室で麻酔する。彼らは足のピンチへの応答に失敗した後の動物は完全に麻酔する。胸から毛皮は、ECGとカスタムそりに組み込まれている温度監視装置とのよりよいコンタクトを提供するために必要に応じてヘアリムーバー（Nairさん）を使用して削除されます。イブの軟膏（涙ナトゥPM）が乾燥しないように目に適用され、そして生理食塩水の約0.3 mLの水和を維持するために皮下に投与される。 </li><li> GD - DTPA - BMA（Omniscan）5月コントラスト強調を希望する場合は使用すること。のGd - DTPAを使用する場合、それは生理食塩水（最終容量300uL）中で希釈され、IPを経由して前のMRのセッションに1ミリモル/ kgの単回投与で投与。 </li><li>マウスは、ヘッドストラップとオープンエンド50mLのコニカルチューブ（図3）にスライドして固定化、個々のそりにロードされます。最大7生きたマウスを一度にスキャンすることができます。一度すべての動物は、接続されている生理学的モニタリングを搭載し8 L / minに2％および酸素のレベルにボア磁石のイソフルランレベルを設定されています。 </li><li>コニカルチューブは、磁石穴の中央に位置する各RFコイルに一様に位置マウスに設計されたドッキングシステム（図1）に搭載されている。一度ロードされると、イソフルランは0.9から2パーセントに減らすことができます。 ECGと温度は、スキャンの過程を通じてそれぞれの動物に監視されます。動物は、暖められた空気と、スキャンの過程で保温されています。 </li><li>それぞれの三次元スキャンの期間は約3時間です。詳細は次のとおりです：2300ミリと36ミリのTEeffのTRで高速スピンエコー。 （1）普通に8の列車の長さをエコー。結果として得られる画像の解像度は125ミクロン（図4）です。 </li><li>スキャンが完了すると、動物は、磁石から削除され、100％酸素で満たされた暖かい誘導チャンバ内でアンロードされます。動物は、プラスチック製の密閉容器に移し、BSCの下に輸送される。彼らは暖かいドラフトフリーケージの上に置き、麻酔から回復するために許可されています。 </li></ol> 2。複数のマウス生体外での脳のイメージング： モーションアーチファクトの影響を受けず、固定されたMR画像は、ライブイメージングよりも高い解像度を実現しています。高解像度、三次元データセットは、定量的な情報を抽出することで最大の柔軟性を提供し、自動画像解析が可能になります。カスタムRFコイルの配列は、一晩スキャンセッションの固定で、頭蓋骨のマウスの脳の16の高分解能MRデータセットの並列収集用に開発されました。 16コイルのex vivoでの脳イメージングアレイ： 特注の16コイルのソレノイドの配列は、同時に画像16サンプルを作成されました。この設計は60mmインサート勾配セットで同時に画像つのサンプルに使用される前の試作品を改良したものです。 8ターンのソレノイドコイルは、26ミリメートルの長さにわたって10％以内に均一な感度を提供するために両端の傷を超えていると個別にモジュール式のコンパートメント（IdziakとHaeberlen、1982）内にシールドされています。 16コイルのコンパートメントは、所定の位置で動きを最小限に抑えるために空気圧の膀胱を使用して、グラデーション内でのコイルとクランプを置いたフレーム（図5）、に組み立てられる。 複数のマウス生体外での脳機能イメージングのステップ： <ol><li>ケタミン（150 mg / kg）をとキシラジン（10 mg / kg）の腹腔内注射を介して麻酔マウス（の心臓の左心室に開いて胸腔と挿入針（または安全翼の輸液セット、25G × 3 / 4） 。右心耳をカット。 </li><li> 30mLの部屋温度1〜約100 mLの/ hrの流量でX PBS + 1μL/ mLのヘパリン（1000 USPの単位/ mL）+ 2mMのProHanceと同じ高経心臓的灌流。 </li><li> 100mLの/時間で30 mLの4％PFA（室温）+ 2mMのProHanceと固定パス。 </li><li>皮膚、下顎、耳、軟骨、鼻の先端を刎ねると削除。 </li><li> 4℃で一晩4％PFA + 2mMのProHanceの場所の残りの頭蓋骨の構造を℃に</li><li> 1X PBS + 0.02％アジ化ナトリウム+ 2mMのProHanceに転送する。 </li><li> 7テスラでの高分解能三次元MRIスキャンは、灌流後4日ではなく、より長い2.5ヶ月の間に発生します。脳は、16チャンネルのソレノイドコイルの配列（図5）に配置されます。 </li><li>イメージングのパラメータは次のとおりです：高速スピンTR 325 msのエコーと4の平均値との6の30ミリ秒、エコートレイン長のTEeff。最後の画像は32ミクロン（図6）の等方分解能を持っていると、スキャン時間は約12時間です。 </li><li>スキャンした後、10％ホルマリンで頭蓋骨を置き+保存のための2mMのProHanceを。 </li></ol> 3。代表的な結果： <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig1.jpg" alt="図1" /> 図1マウスのローディングシステム。 &quot;ローディング配列&quot;と&quot;マウスハイブは、&quot;一般的なファイバーグラス製のレールシステムと接続。 <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig2.jpg" alt="図2" /> 図2。誘導室。 <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig3.jpg" alt="図3" /> 図3。）そり、埋め込 ​​まれた監視センサーとヘッドレストを示す。 B）ヘッドレスト付きそりで麻酔マウスが接続された。そりアセンブリは、簡単に遠心管にスライド。 <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig4.jpg" alt="図4" /> 図4。 </strong1つの3時間の三次元スキャンから in vivoの複数の脳の画像で &gt;代表。 <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig5.jpg" alt="図5" /> 図5 16の固定脳標本のスキャンのための16チャンネルのソレノイドコイルの配列。 <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig6.jpg" alt="図6" /> 図6。代表生体外脳画像。

<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>

利害の衝突は宣言されません。

生体と撮像時間を増やすことなく大幅にイメージング研究のスループットを向上させるために一度にex vivoでのマウスのイメージングシステムの画像を複数の被験者の両方。 生体および生体外で複数のマウスのイメージング技術の両方から脳の画像の品質は高くなりますし、それぞれマウスの脳でメジャーとマイナーの構造を表現型解析に適しています。 複数の検体の動物の準備時間を最小限に抑えるために、プロセスの並列化は最も重要である。例えば、誘導チャンバーの開発は、同時に複数の試料の誘導のために許され、身体の位置を標準化しながらそりは、ECGと温度プローブのアプリケーションを同期しました。さらに、私たちのex vivoでのイメージングシステムは、高スループットの表現型解析の研究に最適です一度に16の固定全体の脳の高解像度の3次元画像を取得することを可能にします。 in vivoイメージングシステムにおける当社の可能な限界は、個別に各マウスの麻酔薬と温度を制御することができないなどがあります。必要に応じて個々の麻酔薬のコントロールは、各マウスに対して排他的な麻酔気化器の追加により実装することができます。 in vivoイメージングシステムでのもう一つの制限は、スキャンが約32グラム未満であるマウスに限定されているということです。しかし、より大きな動物を収容するためにコイルのサイズを大きくするために、現在計画がある。

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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

磁気共鳴画像（MRI）によるマウスの表現型のフィールドは急速にヒト疾患のマウスモデルを特徴付けると評価するための改良されたツールの必要性によって動機づけ、成長している。 MRIは、遺伝子組み換え動物を調査するための優れたモダリティである。それは、脳全体をカバーすることが可能ですin vivoで使用することができる、とneuranatomyと生理学のさまざまな側面を調査するための複数のコントラストメカニズムを提供します。複数のマウスをスキャンする機能とともに、高磁場スキャナーの登場は同時に小説変異の迅速な表現型解析が可能になります。 効果的なマウスMRIの研究は、実験の設計の多くの側面に注意が必要です。この記事では、シールドの送信/受信電波の周波数で同時に画像をマウス（RF）の一般的な磁石のコイル（ボックら 、2003）そのシステムを使用してマウスの表現型解析のために品質の画像を取得する一般的な方法を説明します。我々は、特に解剖学的表現型、私たちのイメージングセンターで多くのマウスモデルでの影響の可能性が高い示されていることが重要とアクセス可能なアプリケーションに焦点を当てる。我々はそのような画像を取得するために詳細な手順を提供する前に、 生体の脳イメージング（太宰治ら 、2004）と注意すべきex vivoでの脳イメージング（春ら 、2007） の両方のための重要な実用的な考慮事項があります。これらについて以下に説明します。

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Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

磁気共鳴イメージング（MRI）は、遺伝子組み換えマウスの表現型を調べるために、ますますよく使われる道具となっている。この記事では、複数のマウスMRIを用いて遺伝子組み換えマウスのハイスループット表現型解析を実現するために必要なメソッドを示しています。

複数のマウスの神経解剖学的磁気共鳴イメージング

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

multiple-mouse-neuroanatomical-magnetic-resonance-imaging

Research

JoVE Journal

Neuroscience

15.7K ビュー.  Hospital for Sick Children. 磁気共鳴イメージング（MRI）は、遺伝子組み換えマウスの表現型を調べるために、ますますよく使われる道具となっている。この記事では、複数のマウスMRIを用いて遺伝子組み換えマウスのハイスループット表現型解析を実現するために必要なメソッドを示しています。

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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.

ライブの磁気共鳴分光法キイロショウジョウバエマジックアングルスピニングを使用して

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

神経科学

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.

人間の中脳の高解像度機能的磁気共鳴画像法

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.

一次運動野代謝に及ぼすバイ半球経頭蓋電気刺激効果の測定のためのツールと​​しての磁気共鳴分光法の利用

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.

高解像度<em&gt;インビボ</em&gt; 3T磁気共鳴画像を用いたヒト海馬サブフィールドのためのマニュアルセグメンテーションプロトコル

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.

ヒト皮質下の高分解能構造磁気共鳴イメージング<I&gt;インビボ</I&gt;と死後

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.

恒久的な脳虚血における脳卒中発症時間推定のための磁気共鳴イメージ投射プロトコル

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.

慢性脊髄圧迫における拡散テンソル磁気共鳴画像

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.

黒質のニューロメラニン感受性磁気共鳴イメージングのための標準化されたデータ取得

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.

ラットにおける安静状態機能磁気共鳴画像データの取得

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.

くも膜下出血の血管内穿孔モデルと磁気共鳴画像法(MRI)の組み合わせ

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