すべての作業が生体顕微鏡でのデュークセンター、NIH / NIBIBで行われました 国家医学技術リソース·センター（P41 EB015897）およびNCI小動物イメージングリソース·プログラム（U24 CA092656）。追加のサポートは、NSF大学院研究フェローシップ（2003014921）から提供されていました。

1。超音波システムを組み立て、キャリブレーション<ol><li>超音波システムは、2 MHzの範囲内でマウスの脳と中心周波数をカバーするのに十分な直径を持つ単一要素の超音波トランスデューサから始まります。トランスデューサは、超音波パルスシーケンスを生成する信号発生器に接続されて50 dBのパワー·アンプによって駆動されます。 </li><li>超音波システムの音圧を校正するために、得られる音圧に印加する電圧を関連付けるためにハイドロフォンを使用しています。ハイドロ上の水タンクにトランスデューサを配置します。トランスデューサーに簡単なパルス（例えば、10 Hzのパルス繰り返し周波数を持つ振動子の周波数で10サイクルの正弦波）を適用します。トランスデューサーの自然なフォーカス（私たちの13ミリメートルの直径2.15 MHzのトランスデューサの約60 mm）で超音波ビームの中心であるべきであるピーク応答を検出するために3軸移動ステージを使用しています。 </li><li>鳴っていくつかの測定を行うシステムの直線性を確認するには、入力電圧の電子（例えば、50から400 mV ppで）。入力電圧と音圧との関係を推定するために、単純な線形回帰を使用しています。本システムでは、258および167 mV ppでの入力電圧は0.52と0.36 MPaのピーク負音圧に相当する。 </li><li>プログラム信号発生器を5万バーストごとのサイクルと64 msのバースト周期を持つトランスデューサの周波数の正弦波パルスのバーストで構成される超音波パルスシーケンスを生成する。キャリブレーション測定に基づいて、振動子の自然な焦点の中心に0.36 MPaのピーク負音圧を生成するためにパルス振幅を設定します。 </li></ol> 2。試薬を準備します。 <ol><li> 100mMの（300浸透圧）とフィルター滅菌の濃度で滅菌水に塩化マンガン四水和物（MnCl 2をは ·4H 2 O）を溶解する。 </li><li> activati​​n &quot;でperflutren脂質微小球を製造するg &quot;は45秒の製造元が提供するアジテーターのバイアル。実験の日、シングルバイアルは一日の開始時に1回活性化し、その日の残りの再活性化することなく使用することができます。 </li><li>マイクロスフェア投与直前に、マイクロスフェアを再懸濁するために1分間手でバイアルを振とうする。これは残りのマイクロバブルを低下させるとして、バイアルからマイクロバブルを引き出すときには、バイアル中に室内の空気を注入しないでください。一日の最後の使用まで、バイアルを除外し、冷蔵庫に保管してください。この方法で維持され、単一バイアルは数日間続くことができます。前に、後続の日に最初に使用する、アジテーターに格納されたバイアルを再起動します。 </li></ol> 3。動物の準備<ol><li>ノーズコーンが提供する、イソフルランで動物を麻酔。ノーズコーン装置は、同じ位置に正確かつ確実にするたびに、動物の頭を修正するために設計する必要があります。私たちの装置15は、番目に頭を維持する電子Paxinos脳アトラス16で使用される&quot;頭蓋骨フラット&quot;の位置（すなわち、背側頭蓋骨表面が水平である）。 85と125呼吸毎分の間に呼吸を維持するために麻酔を滴定する。ヒートランプや本格的な空気を使用して体温を維持します。潤滑剤で目を保護します。 </li><li>電動トリマーを使って、マウス頭皮から髪を削除します。 </li><li>尾静脈カテーテルおよび腹腔内（IP）カテーテルを配置します。生存試験は、適切な無菌操作を必ず使用して、この記事用のビデオで示したIPカテーテル留置は、非生存実験に適しています。 </li><li>神経刺激実験に必要な追加の準備を行います。バレルフィールド皮質の鼻毛刺激のマッピングについては、刺激性の毛包や周囲の皮膚せずにできるだけ近くに皮膚表面に鼻毛をカットする解剖顕微鏡と顕微はさみを使用しています。 </li><li>の上に置き、超音波ゲル頭皮、そして頭の上に薄いプラスチックのシート（例えば、7.6μmのごみ箱ライナー）に含まれている水柱を下げます。超音波ゲルの中に閉じ込められてしまう気泡を押し出すように綿棒で水カラムでリーチスルー。直接マウス脳における水の欄に、その自然の焦点距離（58 mm）で超音波トランスデューサを配置し、任意の気泡を除去するために指の先端にトランスデューサを拭いてください。 </li></ol> 4。マイクロバブルと超音波で開く血液脳関門（BOMUS） <ol><li> 0.5ミリモル/ kgのIPの用量でマンガン溶液の腹腔内注射を与えます。マンガンが流出し、（ 図1）が配布できるようにする10分を待ちませんので、腹腔内カテーテルをキャップ。 </li><li> BBBを開くには、尾静脈カテーテルを介してperflutren脂質微小球（活性化DEFINITY）の30μLを管理し、同時に、超音波パルスシーケンスを開始します。 ℃3分間insonificationをontinue。 </li></ol> 5。神経刺激<ol><li>のMn 2の脳のレベルの約40分かかります+神経刺激を開始する前に安定させる。この方法では、Mn 2による劇的なベースラインの強化は、BBBを越え+拡散は、刺激のために微妙な差の強化と区別することができる。次に、選択のあなたのパラダイム（ 図1）で刺激を開始します。 </li><li>鼻毛を刺激するために、イソフルランをオフにして、ノーズコーンを削除します。皮膚から約2〜5 mmの距離で鼻毛配列を介して円運動（1-5 Hz）で手動でソフトなアーティストの絵筆を移動します。 90分間刺激を続けます。マンガンは、動物の気ままな刺激を可能にする鎮静効果を持っています。動物が落ち着かなくなった場合、約15秒間ノーズコーンを介してイソフルラン5％を管理することができます。 </li></ol> 6。マレリC共鳴イメージング<ol><li>刺激後、ノーズコーンを介して麻酔を再開します。体温を維持し、85から125呼吸毎分の呼吸速度にイソフルランレベルを滴定を続行します。 </li><li> MRイメージングコイルおよびMRIシステムへの転送にマウスを置きます。高解像度の3D T 1加重MR画像を取得します。 、2 msのエコー時間、30度のフリップ角、15.63 kHzの帯域幅、20の視野×20×25ミリ秒の繰り返し時間：たとえば、次のパラメータを使用してエコー（SPGR）シーケンスをリコール3D甘やかされて育ったグラデーションを使用12ミリメートル、128×128×60の行列。 </li></ol> 7。画像解析<ol><li>画像解析は、使用される刺激のパラダイムに固有のものです。鼻毛刺激実験（ 図2）については、適切な分析環境にいくつかの動物から画像をインポートします。他の人が左側に刺激されながら、いくつかの動物は、FL、右側に刺激された場合IPのすべての画像を効果的に &quot;左刺激した。&quot;されるように、いくつかの次に、その反対側の刺激側にそれぞれの脳の刺激側を比較するために、複製され、左刺激画像セットが作成されるミラーリングを作成します。一般的な空間にすべての画像を登録し、3×3×3画素のガウスカーネルでそれらを滑らかにします。 </li><li> MATLABなどの数学的な解析環境にデータをエクスポートします。必要に応じて、データセットに無関係な解剖学的構造をマスクします。 Venot らの反復法による画像の強度正規化します。17,18。 </li><li>各脳の刺激を受けていない側面に対応する反対側のボクセルに各脳の刺激辺の各ボクセルを比較するペアは、単一の両側t検定を使用しています。 </li><li>差動の活性領域（ 図3）を識別するために結果のp値マップを表示します。 </li></ol> 8。代表的な結果ここで紹介する方法は2つのファンドを持っている<html> amental手順：（1）BBBは、マイクロバブルと超音波（BOMUS）で開くと（2）活性化誘導マンガン増強MRI（AIM MRI）。後者のステップは、前者に依存するため、それが成功したインプリメンテーションBOMUSを確認することが重要です。 BOMUSの脳に比べてT 1強調画像で脳実質の信号増加でT 1-短縮造影剤投与後の血液脳関門の破壊（例えば、マンガンまたはガドリニウムベースのエージェントなど）の結果（ 図4）実行されませんでした。それは動物間にかなり一貫しているが、このマンガン増強の分布は、完全に均一ではありません。ディストリビューションは、BBBの開口部だけでなく不均一性を反映しているだけでなく、脳内の19 Mnの本質的な不均一な分布である。 BBBの開口部の空間的および時間的なダイナミクスは、さらに以前に12に記載されている。 ENT &quot;&gt; BOMUSが正常に実装されていたら、次のステップは、AIMは、MRIを実行することです多くの実験パラダイムが可能である;。しかしながら、多くの潜在的な交絡があるので、コントロール、および分析を慎重に設計する必要があり交絡効果は、不均一なBBBの開口部を含む脳、Mnの拡散の時間的ダイナミクス、非特異的な神経活動中のMnの不均一な蓄積が、このデモでは、鼻毛の一方的な刺激に対する神経応答がマッピングされていました。不均一性およびMnフラックス、それぞれの脳の刺激を受けていない側面を考慮するには内部コントロールとして用いた。動物との間で異なる場合があります非特異的なニューロンの活動を考慮して、分析では、動物（ 図2）の間で一貫して異なっていた領域を識別するために統計的検定を使用していました。結果は三次元差分マップとした三次元のp値マップ（ 図3）、地域を示し、そのうち右側刺激鼻毛に反対高い信号である。マップの左側には、領域が刺激された鼻毛に同側の有意に高い信号を持っていたが示された。 p値のマップは、応答刺激が広範囲に電気生理学20,21と2 -デオキシグルコースの研究によって実証されている鼻毛する一次感覚野のバレルフィールドに対応した刺激鼻毛に反対側の高架信号の広範な領域を同定した。これらの結果のより完全な議論は、13以前に公開されています。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig1.jpg" /> 図1。BOMUSとAIM MRI（Howles らから適応13）と機能的ニューロイメージングのためのプロトコルのタイムライン。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig2.jpg" /> 地域Oを識別するための図2。解析スキーム各脳の刺激と刺激の側面の間にfを異なる強度である。その反対側の刺激側にそれぞれの脳の刺激側を比較するには、複製され、左刺激画像セットが作成されるミラー化されます。これらの画像は、登録され、濾過し、正規化されています。最後に、テストで左の刺激と左刺激画像を比較します。各脳の刺激側は、同じ脳の刺激を受けていない側に比べてされるようにt検定は、 &quot;ペア&quot;されています。 t検定は、p-値マップの反対側の刺激側に有意に高い信号を示しながら、p値マップの片側には、脳の刺激側で有意に高い信号であることを示しているので、 &quot;シングル·テイル&quot;です。脳（Howles らから適応13）。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig3.jpg" /> 図3 2つの異なる軸方向位置で7匹のプール解析の結果。 T<html>彼は最初の列は実質的にすべてのマウスは、その左の鼻毛は、刺激あったので、整列登録されているすべての画像の平均値を示しています。カラーバーで示されたこれらの画像は、反対側の半球に各ボクセルの相対での信号の平均パーセントの増加を示すカラーマップでオーバーレイされます。刺激対側半球が高い信号を持っていたところ、画像の右側の色の領域が表示されます。刺激に対する同側の半球が高い信号を持っていたところ、画像の左側にある色付きの領域が表示されます。番目の列は、信号の増加の統計的有意性を示すp値のマップを重ねて同じ画像を示しています。番目の列は（Howles らから適応13）影の感覚野のバレルのフィールドを持つPaxinos定位アトラス16から対応する数字の上に重ね、同じp値マップを示します。 / 4055/4055fig4.jpg &quot;/&gt; 図4。+脳内のMn 2の空間分布。画像は170分BOMUS処理（n = 5）およびコントロール（n = 4）でマウスから0.5ミリモル/ kgのIP MnCl 2を後に取得されました。正規化した後、平均値と標準偏差マップは（左パネル）を算出した。拡張は、BOMUS処置マウスの方が大きかった。この拡張機能は、脳全体で一様ではなかったが、それは脳と心室のエッジ付近を除いて、かなり一貫していた。様々な構造の周りに描か関心領域（ROI）を使用して、平均SNRは（+ 1 SD）の各グループ（右パネル）を越えて算出した。 BOMUSで処置した動物は、よりSNRを示したが、また構造の間と動物の間に大きな差異（Howles らから適応13）。 <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig5.jpg" /> 図5。BOMUSの組織の影響を調べるためには、BOMUS処置マウスからの脳は、それ自体、修正されました500℃ctioned - μmの間隔で、ヘマトキシリン​​およびエオシンで染色した。脳の各セクションで見られる赤血球extravasationsの平均数が0.36メガパスカル（​​n = 3）で、0.52メガパスカル（​​n = 4）で、5.0 MPaの（n = 1）での音圧が示されています。エラーバーは標準誤差を示しています。番目のパネルは、5.0 MPaにさらされる脳から重度の赤血球の溢出（Howles らから適応12）の例を示します。 <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig6.jpg" /> 図6。定量的行動テストは、活性を評価するために使用され、覚醒し、麻酔の前に応答性、および3と麻酔からの回復24時間後。以前に12を説明したスコアリングシステムは、行動評価の開発定評のある定量的なマウスに基づいていた1968 22のアーウィンによってED。平均的な振る舞い（±SEM）制御のためのスコア（n = 3）およびBOMUS（0.36 MPa）の治療（n = 8）に動物が表示されます。事前に麻酔のベースラインを基準に、すべての動物は3時間麻酔後の動作スコアの減少を示すが、それらは主に次の日で回復します。各時点で、差はBOMUSは、適度に動物の行動（Howles らから適応12）に影響しなかったことを示す、両群間に見られなかった。

<ol>
	<li>Aoki, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+the+anoxic+depolarization+of+focal+ischemia+using+manganese-enhanced+MRI.">Detection of the anoxic depolarization of focal ischemia using manganese-enhanced MRI.</a> Magnet. Reson. Med. 50, 7-12 (2003).</li><li>Aoki, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+activity-induced+manganese-dependent+contrast+magnetic+resonance+imaging.">Dynamic activity-induced manganese-dependent contrast magnetic resonance imaging.</a> DAIM MRI). Magnet. Reson. Med. 48, 927-933 (2002).</li><li>Duong, T. Q., Silva, A. C., Lee, S. P., Kim, S. G. <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+of+calcium-dependent+synaptic+activity:+Cross+correlation+with+CBF+and+BOLD+measurements.">Functional MRI of calcium-dependent synaptic activity: Cross correlation with CBF and BOLD measurements.</a> Magnet. Reson. Med. 43, 383-392 (2000).</li><li>Lin, Y. J., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese+ion+enhances+T-1-weighted+MRI+during+brain+activation:+An+approach+to+direct+imaging+of+brain+function.">Manganese ion enhances T-1-weighted MRI during brain activation: An approach to direct imaging of brain function.</a> Magnet. Reson. Med. 38, 378-388 (1997).</li><li>Lu, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cocaine-induced+brain+activation+detected+by+dynamic+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+(MEMRI).">Cocaine-induced brain activation detected by dynamic manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI).</a> P. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 2489-2494 (2007).</li><li>Drapeau, P., Nachshen, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese+fluxes+and+manganese-dependent+neurotransmitter+release+in+presynaptic+nerve-endings+isolated+from+rat-brain.">Manganese fluxes and manganese-dependent neurotransmitter release in presynaptic nerve-endings isolated from rat-brain.</a> J. Physiol-London. 348, 493-510 (1984).</li><li>Narita, K., Kawasaki, F., Kita, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mn+and+Mg+influxes+through+Ca+channels+of+motor-nerve+Terminals+are+prevented+by+verapamil+in+Frogs.">Mn and Mg influxes through Ca channels of motor-nerve Terminals are prevented by verapamil in Frogs.</a> Brain Res. 510, 289-295 (1990).</li><li>Hynynen, K., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+MR+imaging-guided+focal+opening+of+the+blood-brain+barrier+in+rabbits.">Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits.</a> Radiology. 220, 640-644 (2001).</li><li>Sheikov, N., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+mechanisms+of+the+blood-brain+barrier+opening+induced+by+ultrasound+in+presence+of+microbubbles.">Cellular mechanisms of the blood-brain barrier opening induced by ultrasound in presence of microbubbles.</a> Ultrasound Med. Biol. 30, 979-989 (2004).</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Raymond, S., Jolesz, F. A., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI-guided+targeted+blood-brain+barrier+disruption+with+focused+ultrasound:+Histological+findings+in+rabbits.">MRI-guided targeted blood-brain barrier disruption with focused ultrasound: Histological findings in rabbits.</a> Ultrasound Med. Biol. 31, 1527-1537 (2005).</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+disruption+of+the+blood-brain+barrier+with+focused+ultrasound:+association+with+cavitation+activity.">Targeted disruption of the blood-brain barrier with focused ultrasound: association with cavitation activity.</a> Phys. Med. Biol. 51, 793-807 (2006).</li><li>Howles, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrast-enhanced+in+vivo+magnetic+resonance+microscopy+of+the+mouse+brain+enabled+by+noninvasive+opening+of+the+blood-brain+barrier+with+ultrasound.">Contrast-enhanced in vivo magnetic resonance microscopy of the mouse brain enabled by noninvasive opening of the blood-brain barrier with ultrasound.</a> Magnet. Reson. Med. 64, 995-1004 (2010).</li><li>Howles, G. P., Qi, Y., Johnson, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+disruption+of+the+blood-brain+barrier+enables+in+vivo+functional+mapping+of+the+mouse+barrel+field+cortex+with+manganese-enhanced+MRI.">Ultrasonic disruption of the blood-brain barrier enables in vivo functional mapping of the mouse barrel field cortex with manganese-enhanced MRI.</a> Neuroimage. 50, 1464-1471 (2010).</li><li>Woolsey, T. A., Welker, C., Schwartz, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+anatomical+studies+of+sml+face+cortex+with+special+reference+to+occurrence+of+barrels+in+layer-4.">Comparative anatomical studies of sml face cortex with special reference to occurrence of barrels in layer-4.</a> J. Comp. Neurol. 164, 79-94 (1975).</li><li>Howles, G. P., Nouls, J. C., Qi, Y., Johnson, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+production+of+specialized+animal+handling+devices+using+computer-aided+design+and+solid+freeform+fabrication.">Rapid production of specialized animal handling devices using computer-aided design and solid freeform fabrication.</a> J. Magnet. Reson. Imag. 30, 466-471 (2009).</li><li>Paxinos, G., Franklin, K. B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The mouse brain in stereotaxic coordinates. , (2001).</li><li>Cross, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+mapping+of+functional+olfactory+connections+of+the+rat+brain+in+vivo.">Statistical mapping of functional olfactory connections of the rat brain in vivo.</a> Neuroimage. 23, 1326-1335 (2004).</li><li>Venot, A., Lebruchec, J. F., Golmard, J. L., Roucayrol, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated-method+for+the+normalization+of+scintigraphic+images.">An automated-method for the normalization of scintigraphic images.</a> J. Nucl. Med. 24, 529-531 (1983).</li><li>Aoki, I., Naruse, S., Tanaka, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+(MEMRI)+of+brain+activity+and+applications+to+early+detection+of+brain+ischemia.">Manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI) of brain activity and applications to early detection of brain ischemia.</a> Nmr. Biomed. 17, 569-580 (2004).</li><li>Welker, E., Vanderloos, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+correlation+between+barrel-field+size+and+the+sensory+innervation+of+the+whiskerpad+-+a+comparative-study+in+6+strains+of+mice+bred+for+different+patterns+of+mystacial+vibrissae.">Quantitative correlation between barrel-field size and the sensory innervation of the whiskerpad - a comparative-study in 6 strains of mice bred for different patterns of mystacial vibrissae.</a> J. Neurosci. 6, 3355-3373 (1986).</li><li>McCasland, J. S., Woolsey, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+2-deoxyglucose+mapping+of+functional+cortical+columns+in+mouse+barrel+cortex.">High-resolution 2-deoxyglucose mapping of functional cortical columns in mouse barrel cortex.</a> J. Comp. Neurol. 278, 555-569 (1988).</li><li>Irwin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+observational+assessment+:+A+systematic+quantitative+procedure+for+assessing+behavioral+and+physiologic+state+of+mouse.">Comprehensive observational assessment : A systematic quantitative procedure for assessing behavioral and physiologic state of mouse.</a> Psychopharmacologia. 13, 222-257 (1968).</li><li>Choi, J. J., Pernot, M., Small, S. A., Konofagou, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive,+transcranial+and+localized+opening+of+the+blood-brain+barrier+using+focused+ultrasound+in+mice.">Noninvasive, transcranial and localized opening of the blood-brain barrier using focused ultrasound in mice.</a> Ultrasound Med. Biol. 33, 95-104 (2007).</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+ultrasound+pulses+combined+with+definity+for+targeted+blood-brain+barrier+disruption:+A+feasibility+study.">Use of ultrasound pulses combined with definity for targeted blood-brain barrier disruption: A feasibility study.</a> Ultrasound Med. Biol. 33, 584-590 (2007).</li><li>Silva, A. C., Lee, J. H., Aoki, L., Koretsky, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+(MEMRI):+methodological+and+practical+considerations.">Manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI): methodological and practical considerations.</a> Nmr. Biomed. 17, 532-543 (2004).</li><li>Meiri, U., Rahamimoff, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuromuscular+transmission+-+inhibition+by+manganese+ions.">Neuromuscular transmission - inhibition by manganese ions.</a> Science. 176, 308 (1972).</li><li>Aschner, M., Guilarte, T. R., Schneider, J. S., Zheng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese:+Recent+advances+in+understanding+its+transport+and+neurotoxicity.">Manganese: Recent advances in understanding its transport and neurotoxicity.</a> Toxicol. Appl. Pharm. 221, 131-147 (2007).</li><li>Watanabe, T., Frahm, J., Michaelis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-enhanced+MRI+of+the+mouse+auditory+pathway.">Manganese-enhanced MRI of the mouse auditory pathway.</a> Magnet. Reson. Med. 60, 210-212 (2008).</li><li>Yu, X., Wadghiri, Y. Z., Sanes, D. H., Turnbull, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+auditory+brain+mapping+in+mice+with+Mn-enhanced+MRI.">In vivo auditory brain mapping in mice with Mn-enhanced MRI.</a> Nat. Neurosci. 8, 961-968 (2005).</li><li>Yu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+mapping+of+sound-evoked+activity+in+the+mouse+auditory+midbrain+using+Mn-enhanced+MRI.">Statistical mapping of sound-evoked activity in the mouse auditory midbrain using Mn-enhanced MRI.</a> Neuroimage. 39, 223-230 (2008).</li></ol>

利害の衝突が宣言されません。

ここでは、この方法は、非侵襲的に超音波とマイクロバブル（BOMUS）で全体のマウスの脳全体にBBBを開くために提示された。 BBBを開いた状態では、Mn 2 +投与し、活性化誘導マンガン増強MRIは（AIM MRI）軽く鎮静マウスにおける短時間刺激に対するイメージ神経応答に使用されていました。 十分なBBBの開口部は、0.36 MPaのピーク負音圧を実現しました。注：これは超...

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬の名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td>ハイドロ</td><td>ソノラメディカルシステムズ、ロングモント、カリフォルニア州</td><td> SN S4-251 </td><td></td></tr><tr><td>翻訳段階</td><td>ニューポート株式会社は、カリフォルニア州アーバイン</td><td></td><td></td></tr><tr><td>超音波振動子</td><td>オリンパスNDT社、ウォルサム、MA </td><td> A306S-SU </td><td>カタログに記載されている公称周波数とは異なる場合があります、その特定のトランスデューサーの正確な中心周波数を見つけるために変換器に付属しているメーカーのテストシートを確認します。 （例えば、我々のトランスデューサの公称周波数は2.25 MHzであったが、実際の中心周波数は2.15 MHzである。） </td></tr><tr><td> VEVOイメージングステーション</td><td> VisualSonics株式会社トロント、カナダ</td><td>; </td><td></td></tr><tr><td> 50 dBのパワーアンプ</td><td> E＆I、ニューヨーク州ロチェスター</td><td>モデル240L </td><td></td></tr><tr><td>信号発生器</td><td> Agilent Technologiesは、サンタクララ、カリフォルニア州</td><td>モデル33220A </td><td></td></tr><tr><td>のMnCl 2 - （H2O）4 </td><td>シグマ</td><td></td><td>分子量は、バッチによって異なり、正確な測定のために製造元にお問い合わせ</td></tr><tr><td> Perflutren脂質マイクロスフィア</td><td> Lantheusメディカルイメージング、N.ビルリカ、MA </td><td> DEFINITY </td><td></td></tr><tr><td>マイクロスフェアアジテーター</td><td> Lantheusメディカルイメージング、N.ビルリカ、MA </td><td> VIALMIX </td><td></td></tr><tr><td> MRイメージングコイル</td><td> M2Mイメージング（株）、クレスト、OH </td><td></td><td> 35ミリメートル径直交は、ボリュームコイルを受信/送信</td></tr><tr><td> MRIシステム</td><td> GEヘルスケア、MilwaukeE、ウィスコンシン州</td><td></td><td> 7-Tの水平ボア​​マグネットを操作するGE EXCITEコンソール</td></tr><tr><td>画像解析環境</td><td>顔イメージング、サンディエゴ、CA、The MathWorks社、ナティックMA </td><td>アミラMATLAB </td><td></td></tr></tbody></table>

functional neuroimaging using ultrasonic blood-brain barrier disruption and manganese-enhanced mri

マウスは、神経科学の遺伝的および分子基盤を研究するための支配的なモデルシステムであるが、マウスの脳機能イメージングの試みは、技術的に困難なままである。一つのアプローチは、活性化誘導マンガン増強MRI（AIM MRI）は、げっ歯類1-5の神経活動をマッピングするために首尾よく使用されています。 AIM MRIは、Mn 2 +カルシウムアナログを動作し、脱分極性ニューロン6,7に蓄積されます。のMn 2 + T 1組織のプロパティを短縮するため、高架神経活動の領域は、MRIで強化します。また、Mnは2 +活性化地域から徐々にクリアされますので、刺激はより実験的な柔軟性を可能にし、前の画像への磁石の外で実行することができます。しかし、のMn 2 +は容易に血液脳関門（BBB）を通過しないため、BBBを開く必要は、特にマウスでは、AIM MRIの使用を制限している。 BBBを開くための一つのツールは、ULTですrasound。潜在的に有害なのに超音波は、ガスを充填したマイクロバブル（すなわち、超音波造影剤）と組み合わせて投与される場合は、BBBの開口部に必要な音圧はかなり低くなっています。超音波とマイクロバブルのこの組み合わせは、確実に組織の損傷8-11を引き起こすことなく、BBBを開くために使用することができます。 ここでは、このメソッドは、BBBを開くには、マイクロバブルと超音波を用いてMRI AIMを実行するために提示されます。 perflutrenマイクロバブルの静脈注射した後、やり場のパルス超音波ビームは、3分間剃らマウスの頭部に適用されます。簡単にするために、我々はBOMUS 12としてマイクロバブルと超音波でBBBオープニングのこのテクニックを参照してください。両方の大脳半球全体にBBBを開くためにBOMUSを使用して、マンガンは全体のマウス脳に投与されています。軽く鎮静したマウスの実験的な刺激の後、AIM MRIは神経細胞の応答をマッピングするために使用されています。 へこのアプローチを実証する、ここにBOMUSとAIM MRIは13軽く鎮静マウスの鼻毛の一方的な機械的刺激をマップするために使用されます。 BOMUSは、両半球全体にBBBを開くことができますので、脳の刺激を受けていない側は、非特異的なバックグラウンドの刺激をコントロールするために使用されます。その結果の3Dのアクティベーションマップはバレルフィールド皮質14の鼻毛地域の公開の表現とよく一致している。 BBBの超音波開口部は、高速の非侵襲的、かつ可逆的であり、したがって、このアプローチは覚醒マウスにおける高スループットおよび/または長期的な研究に適しています。

Watch this Scientific Journal Video about Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI at JoVE.com

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

技術が広くマイクロバブルと超音波を用いたマウスにおける血液脳関門を開くために記述されています。このテクニックを使用して、マンガンは、マウスの脳に投与することができる。マンガンは脱分極の神経細胞に蓄積するMRI造影剤であるため、このアプローチは、神経活動のイメージングを可能にします。

超音波血液脳関門の破壊とマンガン増強MRIを用いた脳機能イメージングの試み

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

functional-neuroimaging-using-ultrasonic-blood-brain-barrier

Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.9K ビュー.  Stanford University. 技術が広くマイクロバブルと超音波を用いたマウスにおける血液脳関門を開くために記述されています。このテクニックを使用して、マンガンは、マウスの脳に投与することができる。マンガンは脱分極の神経細胞に蓄積するMRI造影剤であるため、このアプローチは、神経活動のイメージングを可能にします。

ビデオ: Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Measuring the Subjective Value of Risky and Ambiguous Options using Experimental Economics and Functional MRI Methods

Most of the choices we make have uncertain consequences. In some cases the probabilities for different possible outcomes are precisely known, a condition termed "risky". In other cases when probabilities cannot be estimated, this is a condition described as "ambiguous". While most people are averse to both risk and ambiguity1,2, the degree of those aversions vary substantially across individuals, such that the subjective value of the same risky or ambiguous option can be very different for different individuals. We combine functional MRI (fMRI) with an experimental economics-based method3 to assess the neural representation of the subjective values of risky and ambiguous options4. This technique can be now used to study these neural representations in different populations, such as different age groups and different patient populations.
In our experiment, subjects make consequential choices between two alternatives while their neural activation is tracked using fMRI. On each trial subjects choose between lotteries that vary in their monetary amount and in either the probability of winning that amount or the ambiguity level associated with winning. Our parametric design allows us to use each individual's choice behavior to estimate their attitudes towards risk and ambiguity, and thus to estimate the subjective values that each option held for them. Another important feature of the design is that the outcome of the chosen lottery is not revealed during the experiment, so that no learning can take place, and thus the ambiguous options remain ambiguous and risk attitudes are stable. Instead, at the end of the scanning session one or few trials are randomly selected and played for real money. Since subjects do not know beforehand which trials will be selected, they must treat each and every trial as if it and it alone was the one trial on which they will be paid. This design ensures that we can estimate the true subjective value of each option to each subject. We then look for areas in the brain whose activation is correlated with the subjective value of risky options and for areas whose activation is correlated with the subjective value of ambiguous options.

Using functional MRI and behavioral methods to determine the neural representation of the subjective value of risky and ambiguous options in the human brain.

実験経済学と機能的MRI法を用いたリスキーかつ曖昧なオプションの主観的な値を測定する

Most of the choices we make have uncertain consequences. In some cases the probabilities for different possible outcomes are precisely known, a condition ...

神経科学

Optogenetic Functional MRI

The investigation of the functional connectivity of precise neural circuits across the entire intact brain can be achieved through optogenetic functional magnetic resonance imaging (ofMRI), which is a novel technique that combines the relatively high spatial resolution of high-field fMRI with the precision of optogenetic stimulation. Fiber optics that enable delivery of specific wavelengths of light deep into the brain in vivo are implanted into regions of interest in order to specifically stimulate targeted cell types that have been genetically induced to express light-sensitive trans-membrane conductance channels, called opsins. fMRI is used to provide a non-invasive method of determining the brain's global dynamic response to optogenetic stimulation of specific neural circuits through measurement of the blood-oxygen-level-dependent (BOLD) signal, which provides an indirect measurement of neuronal activity. This protocol describes the construction of fiber optic implants, the implantation surgeries, the imaging with photostimulation and the data analysis required to successfully perform ofMRI. In summary, the precise stimulation and whole-brain monitoring ability of ofMRI are crucial factors in making ofMRI a powerful tool for the study of the connectomics of the brain in both healthy and diseased states.

This protocol describes the steps and data analysis required to successfully perform optogenetic functional magnetic resonance imaging (ofMRI). ofMRI is a novel technique that combines high-field fMRI readout with optogenetic stimulation, allowing for cell type-specific mapping of functional neural circuits and their dynamics across the whole living brain.

光遺伝学機能MRI

The investigation of the functional connectivity of precise neural circuits across the entire intact brain can be achieved through optogenetic functional ...

High-resolution Confocal Imaging of the Blood-brain Barrier: Imaging, 3D Reconstruction, and Quantification of Transcytosis

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic multicellular interface that regulates the transport of molecules between the circulation and the brain. Transcytosis across the BBB regulates the delivery of hormones, metabolites, and therapeutic antibodies to the brain parenchyma. Here, we present a protocol that combines immunofluorescence of free-floating sections with laser scanning confocal microscopy and image analysis to visualize subcellular organelles within endothelial cells at the BBB. Combining this data-set with 3D image analysis software allows for the semi-automated segmentation and quantification of capillary volume and surface area, as well as the number and intensity of intracellular organelles at the BBB. The detection of mouse endogenous immunoglobulin (IgG) within intracellular vesicles and their quantification at the BBB is used to illustrate the method. This protocol can potentially be applied to the investigation of the mechanisms controlling BBB transcytosis of different molecules in vivo.

Here we present a microscopy-based protocol for high-resolution imaging and a three-dimensional reconstruction of the mouse neurovascular unit and blood-brain barrier using brain free-floating sections. This method allows for the visualization, analysis, and quantification of intracellular organelles at the BBB.

血液-脳関門の高分解能共焦点イメージング: イメージング、三次元、トランスサイトーシスの定量化

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic multicellular interface that regulates the transport of molecules between the circulation and the brain. ...

An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers

Blood-brain barrier (BBB) is a specialized barrier that protects the brain microenvironment from toxins and pathogens in the circulation and maintains brain homeostasis. The principal sites of the barrier are endothelial cells of the brain capillaries whose barrier function results from tight intercellular junctions and efflux transporters expressed on the plasma membrane. This function is regulated by pericytes and astrocytes that together form the neurovascular unit (NVU). Several neurological diseases such as stroke, Alzheimer&#39;s disease (AD), brain tumors are associated with an impaired BBB function. Assessment of the BBB permeability is therefore crucial in evaluating the severity of the neurological disease and the success of the treatment strategies employed.
We present here a simple yet robust permeability assay that have been successfully applied to several mouse models both, genetic and experimental. The method is highly quantitative and objective in comparison to the tracer fluorescence analysis by microscopy that is commonly applied. In this method, mice are injected intraperitoneally with a mix of aqueous inert fluorescent tracers followed by anesthetizing the mice. Cardiac perfusion of the animals is performed prior to harvesting brain, kidneys or other organs. Organs are homogenized and centrifuged followed by fluorescence measurement from the supernatant. Blood drawn from the cardiac puncture just before perfusion serves for normalization purpose to the vascular compartment. The tissue fluorescence is normalized to the wet weight and serum fluorescence to obtain a quantitative tracer permeability index. For additional confirmation, the contralateral hemi-brain preserved for immunohistochemistry can be utilized for tracer fluorescence visualization purposes.

An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers

Here we present a mouse brain vascular permeability assay using intraperitoneal injection of fluorescent tracers followed by perfusion that is applicable to animal models of blood-brain barrier dysfunction. One hemi-brain is used for assessing permeability quantitatively and the other for tracer visualization/immunostaining. The procedure takes 5 - 6 h for 10 mice.

生体内で血液脳関門透過性アッセイを用いたマウス蛍光トレーサーに分類

Blood-brain barrier (BBB) is a specialized barrier that protects the brain microenvironment from toxins and pathogens in the circulation and maintains ...

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

Ischemic stroke leads to vasogenic cerebral edema and subsequent primary brain injury, which is mediated through destruction of the blood-brain barrier (BBB). Rats with induced ischemic stroke were established and used as in vivo models to investigate the functional integrity of the BBB. Spectrophotometric detection of Evans blue (EB) in the brain samples with ischemic injury could provide reliable justification for the research and development of novel therapeutic modalities. This method generates reproducible results, and is applicable in any laboratory without a need for special equipment. Here, we present a visualized and technical guideline on the detection of the extravasation of EB following induction of ischemic stroke in rats.

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

The overall goal of this procedure is to provide a highly reproducible technique for in vivo assessment of the blood-brain barrier disruption in rat models of ischemic stroke.

虚血性脳卒中のモデルラットの血液脳関門の破壊のIn Vivo評価

Ischemic stroke leads to vasogenic cerebral edema and subsequent primary brain injury, which is mediated through destruction of the blood-brain barrier ...

Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa

Portable neuroimaging approaches provide new advances to the study of brain function and brain development with previously inaccessible populations and in remote locations. This paper shows the development of field functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) imaging to the study of child language, reading, and cognitive development in a rural village setting of C&#244;te d&#39;Ivoire. Innovation in methods and the development of culturally appropriate neuroimaging protocols allow&#160;a first-time look into the brain&#39;s development and children&#39;s learning outcomes in understudied environments. This paper demonstrates protocols for transporting and setting up a mobile laboratory, discusses considerations for field versus laboratory neuroimaging, and presents a guide for developing neuroimaging consent procedures and building meaningful long-term collaborations with local government and science partners. Portable neuroimaging methods can be used to study complex child development contexts, including the impact of significant poverty and adversity on brain development. The protocol presented here has been developed for use in C&#244;te d&#39;Ivoire, the world&#39;s primary source of cocoa, and where reports of child labor in the cocoa sector are common. Yet, little is known about the impact of child labor on brain development and learning. Field neuroimaging methods have the potential to yield new insights into such urgent issues, and the development of children globally.

Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy NIRS Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa

Portable neuroimaging approaches (functional Near Infrared Spectroscopy) provide advances to the study of the brain in previously inaccessible regions; here, rural C&#244;te d&#39;Ivoire. Innovation in methods and development of culturally-appropriate neuroimaging protocols permits novel study of the brain&#39;s development and children&#39;s learning outcomes in environments with significant poverty and adversity.

近赤外線分光法 (NIRS) ニューロ イメージングを使用してグローバル発達を研究する神経イメージング研究フィールドのメソッド: サハラ以南アフリカの農村

Portable neuroimaging approaches provide new advances to the study of brain function and brain development with previously inaccessible populations and in ...

A Benchtop Approach to the Location Specific Blood Brain Barrier Opening using Focused Ultrasound in a Rat Model

Stereotaxic surgery is the gold standard for localized drug and gene delivery to the rodent brain. This technique has many advantages over systemic delivery including precise localization to a target brain region and reduction of off target side effects. However, stereotaxic surgery is highly invasive which limits its translational efficacy, requires long recovery times, and provides challenges when targeting multiple brain regions. Focused ultrasound (FUS) can be used in combination with circulating microbubbles to transiently open the blood brain barrier (BBB) in millimeter sized regions. This allows intracranial localization of systemically delivered agents that cannot normally cross the BBB. This technique provides a noninvasive alternative to stereotaxic surgery. However, to date this technique has yet to be widely adopted in neuroscience laboratories due to the limited access to equipment and standardized methods. The overall goal of this protocol is to provide a benchtop approach to FUS BBB opening (BBBO) that is affordable and reproducible and can therefore be easily adopted by any laboratory.

Focused ultrasound with microbubble agents can open the blood brain barrier focally and transiently. This technique has been used to deliver a wide range of agents across the blood brain barrier. This article provides a detailed protocol for the localized delivery to the rodent brain with or without MRI guidance.

ラットモデルにおける集中超音波を用いた位置特異的血液脳関門開口へのベンチトップアプローチ

Stereotaxic surgery is the gold standard for localized drug and gene delivery to the rodent brain. This technique has many advantages over systemic ...

Focused Ultrasound Induced Blood-Brain Barrier Opening for Targeting Brain Structures and Evaluating Chemogenetic Neuromodulation

Acoustically Targeted Chemogenetics (ATAC) allows for the noninvasive control of specific neural circuits. ATAC achieves such control through a combination of focused ultrasound (FUS) induced blood-brain barrier opening (FUS-BBBO), gene delivery with adeno-associated viral (AAV) vectors, and activation of cellular signaling with engineered, chemogenetic, protein receptors and their cognate ligands. With ATAC, it is possible to transduce both large and small brain regions with millimeter precision using a single noninvasive ultrasound application. This transduction can later allow for a long-term, noninvasive, device-free neuromodulation in freely moving animals using a drug. Since FUS-BBBO, AAVs, and chemogenetics have been used in multiple animals, ATAC should also be scalable for the use in other animal species. This paper expands upon a previously published protocol and outlines how to optimize the gene delivery with FUS-BBBO to small brain regions with MRI-guidance but without a need for a complicated MRI-compatible FUS device. The protocol, also, describes the design of mouse targeting and restraint components that can be 3D-printed by any lab and can be easily modified for different species or custom equipment. To aid reproducibility, the protocol describes in detail how the microbubbles, AAVs, and venipuncture were used in ATAC development. Finally, an example data is shown to guide the preliminary investigations of studies utilizing ATAC.

This protocol delineates steps necessary for the gene delivery through focused ultrasound blood brain barrier (BBB) opening, evaluation of the resulting gene expression, and measurement of neuromodulation activity of chemogenetic receptors through histological tests.

脳構造を標的とし、化学遺伝学的神経調節を評価するための集束超音波誘発血液脳関門開口部

Acoustically Targeted Chemogenetics (ATAC) allows for the noninvasive control of specific neural circuits. ATAC achieves such control through a ...

Role of Diffusion MRI Tractography in Endoscopic Endonasal Skull Base Surgery

Endoscopic endonasal surgery has gained a prominent role in the management of complex skull base tumors. It allows the resection of a large group of benign and malignant lesions through a natural anatomical extra-cranial pathway, represented by the nasal cavities, avoiding brain retraction and neurovascular manipulation. This is reflected by the patients' prompt clinical recovery and the low risk of permanent neurological sequelae, representing the main caveat of conventional skull base surgery. This surgery must be tailored to each specific case, considering its features and relationship with surrounding neural structures, mostly based on preoperative neuroimaging. Advanced MRI techniques, such as tractography, have been rarely adopted in skull base surgery due to technical issues: lengthy and complicated processes to generate reliable reconstructions for inclusion in the neuronavigation system. 
This paper aims to present the protocol implemented in the institution and highlights the synergistic collaboration and teamwork between neurosurgeons and the neuroimaging team (neurologists, neuroradiologists, neuropsychologists, physicists, and bioengineers) with the final goal of selecting the optimal treatment for each patient, improving the surgical results and pursuing the advancement of personalized medicine in this field.

We present a protocol to integrate diffusion MRI tractography in patient work-up to endoscopic endonasal surgery for a skull base tumor. The methods for adopting these neuroimaging studies in the pre- and intra-operative phases are described.

内視鏡内視鏡頭蓋基外科における拡散MRIトラクトグラフィーの役割

Endoscopic endonasal surgery has gained a prominent role in the management of complex skull base tumors. It allows the resection of a large group of ...

細胞バリアの完全性を評価するための経内皮抵抗測定

Barrier Functional Integrity Recording on bEnd.3 Vascular Endothelial Cells via Transendothelial Electrical Resistance Detection

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic physiological structure composed of microvascular endothelial cells, astrocytes, and pericytes. By coordinating the interaction between restricted transit of harmful substances, nutrient absorption, and metabolite clearance in the brain, the BBB is essential in preserving central nervous system homeostasis. Building in vitro models of the BBB is a valuable tool for exploring the pathophysiology of neurological disorders and creating pharmacological treatments. This study describes a procedure for creating an in vitro monolayer BBB cell model by seeding bEnd.3 cells into the upper chamber of a 24-well plate. To assess the integrity of cell barrier function, the conventional epithelial cell voltmeter was used to record the transmembrane electrical resistance of normal cells and CoCl2-induced hypoxic cells in real-time. We anticipate that the above experiments will provide effective ideas for the creation of in vitro models of BBB and drugs to treat disorders of central nervous system diseases.

著者スポットライト:細胞バリアの完全性を評価するためのTEER検出の応用 

This protocol describes a dependable and efficient in vitro model of the brain blood barrier. The method uses mouse cerebral vascular endothelial cells bEnd.3 and measures transmembrane electrical resistance.

経内皮電気抵抗検出 による bEnd.3血管内皮細胞のバリア機能完全性記録

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic physiological structure composed of microvascular endothelial cells, astrocytes, and pericytes. By coordinating ...