The authors have no acknowledgements.

プロトコルを開発する必要の実験は、国の規制に従って実施し、トリノ、トリノ大学、イタリアの施設内で動作地域の倫理科学委員会（ComitatoディBioeticaディアテネオ）、によって承認された。 1.準備<ol><li>麻酔<ol><li>それを麻酔するために、適切なイソフルランチャンバー内の動物を置きます。 </li><li> 2Lのガス室で2.5％の濃度で獣医学的使用のために混合O 2とイソフルランガスでチャンバーを記入し、眠りに落ちるラットについて約3分間待つ。つま先のピンチによる麻酔の効果を確認してください。 </li><li>麻酔が有効になると、ラットを取り外して重量を量る。 </li><li>それらを保護し、眼の生理学的水和を維持するために、動物の目に水溶性の眼科用ゲルの薄い層を広げる。 </li><li>超音波と光音響イメージングステーションワークトップにラットを下にして置きます。私nは次数一定麻酔流（酸素1リットル/分でイソフルラン2％-2.5％）を提供する適切なマスクの内側に鼻を配置すばやく、麻酔効果を維持する。 </li></ol></li><li>動物シェービング<ol><li>耳と首の周囲の領域をカバーするように注意して、ヘッド表面上の脱毛クリームの一貫性のある層を広げた。クリームは、数分間作用と静かにへらでそれを取り出すことを許可します。そっと正確に肌をきれいに湿ったスポンジですべてのクリーム残留物を除去。 注記：動物の毛皮は、このように必ずしも極力除去する必要がある、負に超音波ベースの画像取得に影響を与える空気を閉じ込める。 </li></ol></li><li>動物の位置決め<ol><li>スプレッドイーグルの位置に動物を配置します。 （それらが存在する場合）ワークトップの適切な重要なパラメータセンサによるバイタルサインを監視する。業務用電極クリームを数滴を適用した後にセンサー上で足を傾けます。 NOTE：麻酔中に、次のように、その重要なパラメータに値があることを確認：ラットの体温≈37.5℃に、毎分心臓拍動（BPM）は、250と350との間で変化し、呼吸数は、毎分40~80呼吸の範囲内に含まれる。 </li><li>最後に、低刺激性の人工絹のパッチで手足を固定します。必要であれば、動物の目を保護するために再び水溶性の眼科用ゲルの薄い層を広げる。 </li></ol></li></ol> 2.画像​​の表示の時間ポイントからの取得<ol><li>動物の位置決め<ol><li>腹臥位で動物を維持し、矢状体軸に対して約45°の傾斜角で、側面に少しその本体を回転させる。正しく処分（ 図2a）を配置するの略のような小さな綿ガーゼロールを使用してください。 </li><li>動物の頭を上げると、それは片側（ 図2a）にわずかに回転させる。 inserよく鼻を維持するスタンドとしてコットンロールを使用して、麻酔マスクにテッド。 </li><li>水平面に対して約30°の角度で調理台を傾ける。 </li><li>垂直面に対して約30°の角度で撮像トランスデューサをオンにします。 </li></ol></li><li>超音波と光音響解剖学的および血管画像取得<ol><li>上のイメージングスキャンを回し、実験（ 図3a）の可能性のある一定の要件を尊重するBモード画像取得し、適切に設定された全ての画像取得パラメータを入力してください。 注：変換器のための可能な最大侵入深さを有するために、できるだけ低い送信中心周波数（16MHzの、 図3b）を設定します。 </li><li>動物の頭の上に低刺激性の水溶性の超音波伝送ゲルの一貫性のある層（約1cm厚）（ 図2b）を廃棄してください。同じゲルの薄層を有するトランスデューサヘッドを覆い、raの上の層と接触して置くトン。ローカライズされた低体温症を最小限に抑えるために温かいゲルを使用してください。 </li><li> Bモードの画像取得を開始して、解剖学的参照を識別することにより、モニタの中間点に関心領域を中心とすることにより、リアルタイムでのトランスデューサの位置を調整する。彼らは否定的買収に影響するため、ゲル層に閉じ込められた任意のレベルで気泡を除去してください。 </li><li>最適なビームフォーカリゼーションを得るために、アイ（ 図4a）に耳を結ぶ仮想軸に整列させるためにトランスデューサーを配置します。時計回りまたは反時計回りの回転（ 図4b及びc）により、内部脳容積の異なるビューを取得します。 </li><li>最終的には安定的に細かい方法で、位置とチューニングする向きを固定するために機械的なスタンドにトランスデューサを固定します。 </li><li>関心のある脳領域が最適なペーハーを受信するために、US-LAS​​ERトランスデューサ源に対して深さ10 mmに局在していることを確認耳音響応答信号（ 図5）。そして、正確に分析したエリアの中心に米国の波フォーカリゼーションのインジケーターを配置。 注：関心領域の研究の間に、位置工程を促進するために、呼吸ゲートオプションの活性化を回避する。 </li><li>高感度な方法で内部の脳の血管を可視化するための色ドップラーモードに入ります。 </li><li>位置決めが所望の領域を可視化するための適切な方法で設定された後、移動（ 図6a）に関連する望ましくない効果を回避するために呼吸ゲートオプションを有効。 </li><li>カラードップラーモード（ 図6b）で所望の取得パラメータセットを選択して、浸透深さが数mmまで、血流速度及び方向を区別するために、このモダリティの画像を取得する。 </li><li>パルス波ドップラーモードを入力し、動脈血拍動を検出するための画像を取得し、動脈aを区別するためにND静脈。 </li><li>流量の評価違い従ってフラックス移動によるイベント、および散乱の数に基づいて信号の定量化を行うためにパワードップラーモード設定取得パラメータ（ 図7）を入力する。 </li><li>光音響モードに入り、適切に与えられたエリア内の血液の総ヘモグロビン量や酸素化の程度に関するデータを収集するために取得パラメータ（ 図8a）を絞り込む。 （680ナノメートルから970ナノメートル、 図8b）は、全波長スペクトルにレーザー励起を生成することにより、組織内部の異なる化学状態における総ヘモグロビン存在の吸収を定量することができる。単一の特定の波長（ 図8c）上の信号収集を行うことにより、オキシデオキシ純粋種の吸収に起因する異なる信号寄与を分離することが可能である。 </li></ol></li></ol>ビューの後頭部ポイント3.イメージング<ol><li>動物の位置決め<ol><li>動物の頭を下げて、正しく処分を手配し、横方向のスタンドのような小さな綿ガーゼロールを使用し、腹臥位で動物を維持。 </li><li>動物の頭部の横断面（ 図9）に撮像トランスデューサと平行に回します。 注：この方法では、買収は、頭蓋骨の基礎で後頭部孔を通じて中央に配置されます。プローブの向き（ 図9）の傾斜角度を変化させることにより、その設定傾きに応じて、異なるビューの内部容器の画像を取得することが可能となる。 </li></ol></li><li>超音波と光音響解剖学的および血管画像取得<ol><li>以前に（ 図3）に報告し、プローブ上に、動物のうなじに必要な超音波ゲル層を広げるように、Bモード画像の取得を入力して、すべての画像取得パラメータを設定します。 </li><li> ORDで、ほぼ水平に滞在するトランスデューサーを配置小胞体は、身体の解剖学的後方から前方の軸に沿って方向付けられる。鼻の正面側にそれを向け、わずかに前方に傾け。 </li><li> Bモードとカラードップラーモードでの画像取得を開始する（ 図3及び図6）。正確なトランスデューサの位置を調整し、前述のように、ゲルコートから気泡を除去する。可能な場合は、罰金のように向きを制御し、目的の解剖学的領域の画像を取得するための最良の傾斜角を選択することがしっかりとスタンドにトランスデューサを固定します。 </li><li>適切に取得パラメータ（ 図7）を設定することにより、パワードップラーモードで内部脳血管を可視化する。 </li><li>パルス波ドップラーモードによる激しく脈動動脈をローカライズ。逆に血流脈動の低いレベルによって特徴付けられる静脈と区別する。 </li><li>適切ACQを適合させることにより、カラードップラーモードにおける血流速度データ及び方向を収集uisitionパラメータ（ 図6）。 </li><li>光音響取得によって得られた化学血情報（ 図8）を添加することにより、完全な深部脳血行動態特性データセット。そのような一般的に750及び850nmで（ 図8c）でのレーザー励起波長を設定することによって測定されるO 2飽和度及び総ヘモグロビン含量（HBT）のような、特に血液のパラメータの量を評価することによってこれを行う。 </li></ol></li></ol> 4.集録の最後と動物の取り外し注記：正しく動物に適用される麻酔薬の投与量に関連する主な制限が施された画像取得工程（ステップ1からステップ3に）、専用の全体の時間を考慮してください。 <ol><li>すべて取得したデータを保存して、光音響取得モードを終了することにより、レーザパルスをオフにして、トランスデューサを距離。 </li><li> ANIを維持しながら麻酔の影響下MALは、優しく湿った綿棒で目から保護ゲルを除去することによって、それをきれいにするために開始します。その後濡れたスポンジでそれらを清掃し、完全に頭と鼻から超音波ゲルを除去するためにへらと、いくつかの紙タオルを使用してください。デリケートな剃り肌を傷つけないように注意してください。 </li><li>手足を固定し、生理的パラメータを監視するセンサーからそれらを切断するために使用される接着剤のパッチを取り出します。急速に別のケージに取得ワークトップから動物を転送する。 </li><li>麻酔からの回復のための小さなケージに動物をホストします。動物は侵略を防ぐために、このフェーズ中にケージを共有してはならないことを確認してください</li><li>動物を暖かく保つために、赤外光の下で回復ケージを置きます。それは胸骨横臥位を維持するのに十分な意識を取り戻したまで待ちます。動物の飼育室に移動する前に、動物の全般的な健康状態を確認してください。 </li></ol>

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この記事の発行手数料は、Visual Sonics社が主催した。

提示プロトコルは、小動物に非常に効果的な脳イメージング性能を提供するために最適化された。画像が正確に取得パラメータと頭蓋骨間孔にトランスデューサの位置についての指示に従うことによって、異なるモダリティで取得することができる。米国およびレーザーが正しく後頭部よりも小さい孔を貫通して、可能な限り正確にセンタリングされなければならないので、特に、耳側に位置決めが最も重要である。それにもかかわらず、この実験の設定のおかげで、生理的あるいは病的コンテストに関連する血行動態の機能がアクセス可能であっても、通常、特徴付けることが困難な深部脳領域において評価することができる。 成功した画像取得トランスデューサ位置決め精度に依存するため、この依存性は、結像性能に影響を与える可能性があるため、慎重に考慮しなければならない。例えば、興味のあるいくつかの解剖学的構造が完全に取得撮像面に含まれていないことができ、単に部分的なビジョンを提供した画像から、その識別が次善の可能性があります。また、三次元のモダリティ（3Dモード）で行わ米国およびPA画像取得は、予め定義された自動化経路に沿って移動するように変換器を必要とするので、先に、実験設定を説明したとの互換性がないであろう最後に、天災解剖学的変動のため、頭蓋骨の開口部の寸法はかなりため、取得プロセスで予測不可能な影響を持つ、動物間で異なる場合があります。このことは、個々の特性に画質が依存させる。したがって、いくつかの動物にこの戦略を適用することが不可能に実験プロトコルを設計する際に考慮しなければならない。 具体的には、著しい関心が決定する上で、その基本的な役割のために血行動態、宛てである全身投与28〜29の後に薬物または他の外因性分子の生体内分布。分子イメージングの分野で応用的な意味は、超音波によって誘導されるBBBの開口部30を必要とする画像をモニター薬物送達研究の血液プールイメージング造影剤の検証に至るまで、多くのである。これらの研究目的のすべてが確実にいかなる追加手術なしで、死亡または望ましくない副作用のリスクを大幅に低減され、同じ動物モデルにおける長期的な監視が可能であり、それを考慮したプロトコル、最小限の侵襲性の恩恵を受ける。 要約すると、提示されたプロトコルを効率的に画像と正しく解剖学的地形や研究用動物モデルにおいて、正常または病的な脳組織の血管パターンを解釈するために開業医が可能になります。現在の方法は、主に皮質のイメージング25-27断層に制限されていますが、この設定は機会tを提供しますO両方の米国とPAイメージングによって提供される利点をマージして、深い脳生理学に影響を与えるいくつかのプロセスを説明する。

微小小動物の中枢神経系に、脳血行動態の特徴を説明するための戦略は、神経科学1-3のフィールドを進めるために必要とされる。提示された技術は、血管生物学、配置や機能を調べるために小さな動物の脳で非侵襲的音響と光音響イメージングを実行する方法を示します。 光イメージング技術は、神経活動2,4-5に関連するイベントの局在化を可能にし、同時に酸素および非酸化状態6中のヘモグロビンによって生成された信号を取得する。しかし、フォトニック吸収及び散乱に起因し、純粋な光学イメージングは乏しい空間分解能及び限られた組織浸透深さ7~8苦しむ。逆に、音響は、高い空空間分解能でより深いイメージングを行う機会を提供していますが、それは、スペックや限られたコントラスト9-11によって妨げられている。フォトニクスwiの特徴を組み合わせることによって目の超音波、光音響技術は、撮影し、単一の方法12〜16の診断潜在的可能性の両方を向上させます。 脳の光音響イメージングは、神経生物学における複数の問題を解明する可能性は、しかしながら、自然に脳を保護タツナミソウは、劇的に両方のニックと、超音波組織穿通17-19制限している。また、骨は、感度と画像収差17-18の損失をもたらす光と音の両方の散乱を促進する。その結果、脳の超音波と光音響イメージングは、簡単に前に骨化20に新生児の動物に対して実施するが、成人の脳の深部解剖学、生理学だけ開頭21,22の後に明らかにアクセス可能であることができます。残念ながら、頭蓋骨の除去に必要な手術は技術的に困難であり、その効果は、いくつかの実験の目的のために有害であり得ることが困難で神経疾患の進行をモニターすること時間をかけて同じ動物。したがって、小動物モデルにおける画像深い脳生物に対して非侵襲的な方法が非常に望ましい。文献に光子リサイクラ17に記載の方法は、携帯電話の損失を低減し、信号対雑音比（SNR）と、ターゲットのコントラストに光音響信号を改善する、無傷の頭骨を通しての透過率を増加させる方法として報告されている。 提示されたプロトコルは、あらゆる侵襲手術なしで（特にラット）研究用げっ歯類に皮質下の脳の音響と光音響イメージングのための信頼できる方法を提供することを目的とする。手順は、高周波数超音波と光音響イメージングのための携帯用変換装置の使用に基づいている。当然薄く有する特定頭蓋領域の選択を可能にする画像処理技術23、ポータブルおよび方向変換器24断層とは対照的に、亀裂またはscissures称される。脊椎動物A上に存在する主要な割れ目（間孔）ニマル頭蓋骨は、身体の他の部分に内部脳回路を接続する神経束、血管または他の構造を見つけることが必要である。主要クレフトは、超音波およびレーザーのための特定の通路として利用することができる異なるサイズの骨の開口部内に見出される。このような標的画像は、骨インターフェイスによって引き起こさ波反射の影響を低減し、撮像侵入深さを増強することによって感度を高める。この観点では、撮像トランスデューサは、最大限これらの領域に超音波と光ビームを収束させるために、（ 図1）時間的及び頭蓋骨の後頭部側に位置するクレフトに対して垂直に配置することができる。この配向は、信号品質を向上させ、他の頭蓋の向きに対して薄い骨の層を介して進行する信号を強制的に両方。したがって、送信および反射波は、より深いから生じる強烈な信号の収集を可能にする、散乱の程度が低い受ける組織層。他の手術は必要ありませんしながら、以前の手順とは対照的に、この実験的な設定は、単に動物のヘッドシェービングが必要です。 提案されたプロトコルでは、イメージングは​​、動物の皮膚と頭蓋骨がそのまま残る全てながら、特定の参照解剖学的構造及び技術の方法の現在の状態よりも深い血管の両方を明らかにし、比較的高い空間分解能で実行される。ユニーク冠状及びアキシャル画像は、光音響イメージングに並列に様々な超音波画像取得モダリティ（B、パワードップラー、カラードップラー、パルス波モード）を利用することによって取得することができる。パラメータの拡張されたレパートリーは、血行動態に影響する特徴の集合全体と一緒に実質および血管の解剖学的構造の描写を可能にする、これらの画像から抽出することができる。このプロトコルは、高周波数の超音波Bモードモダリティ、脳底と内頸動脈（画像基本皮質実質の機能に使用することができますそれぞれBAとICA）ウィリス、中大脳動脈（MCA）と循環装置のその他の詳細のサークルを構成する。さらに、血流の定量化は、方向動き記述及び酸素飽和度のデータは、脳深部領域に皮質から採取することができる、ストリームの速度を意味する。 この新しい戦略は、様々なアプリケーションのための大きな可能性を保持しており、さまざまな病態に重要である脳深部の特徴を描写するための信頼性のある手順については、緊急の必要性を満たす。さらに、なぜならその最小限の侵襲性、提示プロトコルは、中枢神経系に無数の可能性イメージング研究、長期的なモニタリングを必要とするか、繊細な病的な動物モデルを含む特にそれらを有効にすることができます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="979">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td style="width:180px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:464px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">High frequency ultrasound and photoacoustic imaging station (VEVO LAZR 2100 system)&#160;</td>
			<td>FUJIFILM VisualSonics Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Vevo Compact Dual Anesthesia System (Tabletop Version)&#160;&#160;</td>
			<td>FUJIFILM VisualSonics Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>http://www.visualsonics.com/anesthesiasystem#sthash.opODt 
			Sht.dpuf</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Ultrasound Transmission Gel (Aquasonic 100)</td>
			<td style="width:180px;">PARKER LABORATORIES INC.</td>
			<td style="width:119px;">01-08</td>
			<td>http://www.parkerlabs.com/aquasonic-100.asp</td>
		</tr>
		<tr height="231">
			<td height="231" style="height:231px;width:216px;">Sprague-Dawley rats</td>
			<td style="width:180px;">&#160;Charles River Laboratories</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:464px;">Three helathy 6-weeks old Sprague-Dawley rats were purchased by Charles River Laboratories and kept in standard housing (12 h light-dark cycles) with a standard rodent&#160; chow and water available ad libitum. Provided by: http://www.criver.com/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

non-invasive parenchymal, vascular and metabolic high-frequency ultrasound and photoacoustic rat deep brain imaging

Photoacoustics and high frequency ultrasound stands out as powerful tools for neurobiological applications enabling high-resolution imaging on the central nervous system of small animals. However, transdermal and transcranial neuroimaging is frequently affected by low sensitivity, image aberrations and loss of space resolution, requiring scalp or even skull removal before imaging. To overcome this challenge, a new protocol is presented to gain significant insights in brain hemodynamics by photoacoustic and high-frequency ultrasounds imaging with the animal skin and skull intact. The procedure relies on the passage of ultrasound (US) waves and laser directly through the fissures that are naturally present on the animal cranium. By juxtaposing the imaging transducer device exactly in correspondence to these selected areas where the skull has a reduced thickness or is totally absent, one can acquire high quality deep images and explore internal brain regions that are usually difficult to anatomically or functionally describe without an invasive approach. By applying this experimental procedure, significant data can be collected in both sonic and optoacoustic modalities, enabling to image the parenchymal and the vascular anatomy far below the head surface. Deep brain features such as parenchymal convolutions and fissures separating the lobes were clearly visible. Moreover, the configuration of large and small blood vessels was imaged at several millimeters of depth, and precise information were collected about blood fluxes, vascular stream velocities and the hemoglobin chemical state. This repertoire of data could be crucial in several research contests, ranging from brain vascular disease studies to experimental techniques involving the systemic administration of exogenous chemicals or other objects endowed with imaging contrast enhancement properties. In conclusion, thanks to the presented protocol, the US and PA techniques become an attractive noninvasive performance-competitive means for cortical and internal brain imaging, retaining a significant potential in many neurologic fields.

この方法は、画像に比較的高い空間分解能、無傷の動物の皮膚と頭蓋骨との現在の技術よりも深くで解剖学的基準構造および血管の特定の両方を可能にする。私たちの実験条件では、PA信号の深さは4.5ミリメートルで、軸方向の解像度がFOV 23 X 15.5センチメートルと75μmである。光音響トモグラフィのモダリティ19を用いた実験は、分解能&lt;1mmの値を示した。 SNR値の範囲は、21.6デシベルから（ランダム脳組織および背景上の選択5つの異なる点によって得られたもの）23.8デシベルである。頭蓋骨一時側のトランスデューサを並置する、脳画像は、ビューの結果として生じる横方向の結像点（ 図4）と、変換器の選択された配置角度に基づいて横方向あるいは冠状切片として取得できる。彼らは非常に交流の面で異なっているとして、表皮、頭蓋骨と実質材料がよく、超音波Bモードで表現されているoustic impendence（ 図10）。その構成は、ビューの選択した点に依存していても、実質上のいくつかの解剖学的参照サイトは、脳皮質からの内部部分と特徴的な形の視索（ 図10）を分離する亀裂として、認識可能である。さらに、血管の大多数は、超音波と光音響イメージングモダリティの両方で表示されます。動物の大脳の外部側面に沿って他の主要大型船と内頚動脈（ICA）の特性の交点を容易に認識することができる。このようなICAなどの大血管の経路は、エネルギー及び酸素の一貫性ニューロンの必要性を満たすために大量の血液供給を提供する。 ICAは、総頸動脈（CCA）、深さの数ミリメートルのヘッドの側面上で動作するから発信され、そのすべての分岐サイトを超えて、最後に正面ヘッド部分に到達する。この主な血流がintermedi間で広がる食べたサイズの血管を、最終的に神経細胞に栄養を与える常に小さい細動脈に運ばれる前に。ビューの時間的な観点からは、前方及び側方脳側に向けた血管に分岐内部大脳動脈パターンを追跡することが可能である。冠状及び横断画像は、眼および動物の耳介を結ぶ仮想軸（ 図4）の方向に対してトランスデューサの異なる傾きを取得することができる。 図4で説明した突起によるトランスデューサを傾けることによって、それがICAおよび二つ以上のブランチにさらに分割から生じる中大脳動脈（MCA）の解像画像を得ることが可能であることを最終的にサラウンド皮質ローブ（11および図12）。図4cおよびICAのために示したように、図4bに示したように、最高の視覚化は、プローブ傾斜してMCAが得られた。 血液電流の方向情報カラードップラー取得します（ 図13）が利用できるおかげである間ドップラーベースの音響イメージングは、小さな枝を明らかにする。 MCA動脈機能は、パルス波超音波技術（ 図14及び図15）によって確認される。赤血球の循環に含まれるヘモグロビンの光音響信号を検出し、その分子の酸化状態に関するデータを収集するために、血液の酸素飽和度を算出するために分析した（ 図16および図17）ことができる。血液の酸素含有量は、静脈血から動脈血の識別を確認するために、音波データと相関させることができる。 後頭部孔に向けてトランスデューサを指すことによって、ビジョンが頭軸平面（ 図9）上に投影され、この撮像面には、可変の傾斜角度で決済することができます。この場合、ビューの脳画像の後方点によって内包することができ<html>なぜなら、より大きな後頭部エントリの高い侵入深さ、。ウィリス輪、深部脳における特徴的血管構造は、ローカライズされた、すべての上記の技術を適用することにより調べることができる。脳底動脈（BA）は、小脳の腹側で実行されている、最終的には脳につながると対称的に2つのブランチに分岐する。腹側脳にこれらの二つの枝が広がって、その後、したがって環構造（ウィリスのサークル）を作成し、再び一緒に参加する。この基底深い円は、（それぞれPCA、MCAとACA）などの後方、中東と前大脳動脈などのすべての中間サイズの血管が発生し、そこから血管基底、ある、脳への大規模な血液供給の主要なエフェクターであること。カラードップラーモードでは、中間の大きさの枝の同定が可能であり、ウィリス（ 図18）のサークルに入る（PCAなど）湾曲した血管セグメントの明確な可視化を可能にします。 &quot;&gt;脳実質組織はまた、スペクトルプロットにおける血管特性評価を表示するには後頭部投影（ 図19）にPAモダリティで記録した（ 図20）。このスペクトルと動脈と静脈の血管からの信号を区別することが可能であるNT。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig1highres.jpg" /> 図1：頭蓋骨の孔を画像取得のためのビューのそれぞれの点の位置プロファイル（a）と撮像トランスデューサ素子は、時間孔（紫矢印）に並置されるように配置することができる部位でラットの頭後頭孔に関する。プロファイル（b）の中（黄色の矢印）。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig2highres.jpg" /> 図2：一時的なイメージacquisitioための動物の処分N。 （a）は、画像取得のためのワークトップ上の動物の配置：ヘッドシェービングの後、動物はわずかに側頭部側を露出させるために一方の側に傾いた本体と、腹臥位に置かれる。ワークトップは、おそらく取得中に、動物の身体を暖かく保つために加熱装置を持たせることができる。接着性パッチは、バイタルサインモニタするためのセンサに足を固定しながら、いくつかの綿のロールは、この位置を得るために用いることができる。（b）は 、超音波ゲルの一貫性のある層は、トランスデューサは、撮像中に配置されたヘッドの面積をカバーする。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig3highres.jpg" width="550" /> 図3：Bモードイメージングのための取得パラメータ。 （a）の Bにおける脳イメージングのために用いられる重要な取得パラメータをレポートパネルを示す説明スクリーン-mode。（b）に重要なことは、送信周波数が低い値（16メガヘルツ）にセットし、米国の組織浸透を改善する。 <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig4highres.jpg" /> 図4：一時的な孔から横画像取得トランスデューサ傾斜画像取得面を変化させるために、眼およびチルト運動（赤矢印）に耳介を結ぶ軸（a）の仮想基準と、（b）運動反に関して。参照耳-眼軸とトランスデューサ位置の可変傾斜、基準耳-眼軸とトランスデューサ位置の可変傾きに対するc）の時計回りの動き。 <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig5highres.jpg" /> 図5：米国のための最適な焦点深度関心領域を探している間及びPAの画像取得は、（黄色の三角形で表される）は、撮像焦点深度は、最適な結像性能を得るためには、US /レーザー光源からの深さが約10 [mm]に設定されなければならない。 <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig6highres.jpg" width="300" /> 図6：カラードプラモード画像の取得パラメータ。 （a）は、カラードプラモードでの画像取得を開始する前に、呼吸ゲートオプションは、生理学的呼吸運動によって生成されるアーティファクトを回避するために、オンにすることができる。カラードプラ脳イメージングに用いられる重要な取得パラメータを示す（b）に例示するスクリーンショットモード。 <img alt="図7" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig7highres.jpg" width="300" /> 図7：取得<html>パワードップラーモード映像のためのパラメータ。パワードップラーモードでの脳の画像化のために用いられる重要な取得パラメータを示す説明スクリーンショット。 <img alt="図8" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig8highres.jpg" /> 図8：光音響モード画像の取得パラメータ。 （a）のパネルは光音響モードでの脳の画像化のために用いられる重要な取得パラメータを報告する。光音響スペクトルの（b）の取得、5nmの波長間隔を680nmから970nmの範囲のレーザー励起に基づく（ステップ称されるそれぞれ脱酸素と酸化ヘモグロビン信号の識別のため、750 nmおよび850 nmでの単一波光音響モードに採用サイズ）。（c）の取得パラメータ。 <html> fig9highres.jpg &quot;/&gt; 図9：後頭孔から横の画像取得（a）は 、動物の首にトランスデューサの位置（黄色の矢印）と事実上のセクションcaudo-吻側方向に頭部結果の横方向の撮像面、トランスデューサの位置の（b）は後面図と。画像獲得面。 <img alt="図10" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig10highres.jpg" /> 図10：解剖学的参照の個性化のための一時的な孔からBモード取得（表皮（a）は 、頭蓋骨（b）および実質（c）は、容易に区別することができるが、他の解剖学的参照は、亀裂として検出することができる。 d）の腹側脳深部部と視神経管の（e）の特徴的な形状を囲む。 常に &quot;&gt;：&quot; =キープtogether.withinページFO」ve_content <img alt="図11" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig11highres.jpg" /> 図11：血管参照の個性化のための一時的な孔を介して電力ドップラーモード取得 MCAは一時的な脳側のICAから調達。。このビューを取得するには、横方向の画像は、時間的孔の上にトランスデューサを指すことにより反時計方向に回転させることにより、買収された。 <img alt="図12" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig12highres.jpg" /> 図12：血管参照の個性化のための一時的な孔を介して電力ドップラーモード取得 MCAは一時的な脳側のICAから調達。。このビューを取得するには、横方向の画像は、時間的孔の上にトランスデューサを指すことにより時計回り方向に回転させることにより、買収された。 図13：血管参照の個性化のための一時的な孔を通して色ドップラーモード取得 MCAは一時的な脳側のICAから調達。。血流の方向情報は、トランスデューサーデバイスに向けられかつそれから離れて、フラックスの動きとを区別する、カラースケールバーを用いて表現される。 <img alt="図14" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig14highres.jpg" /> 図14：血管参照の個性化のための一時的な孔を通してパルス波モード取得仮想的に動脈と同定された血管内を循環血液の動脈の特性の確認：パルス波モード相関させることができるストリーム速度の変化についての情報を提供しています心臓の脈動効果（よりINTE静脈に比べて動脈の​​NSE）。 <img alt="図15" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig15highres.jpg" /> 図15：ストリーム速度で心臓の脈動効果が無視できる静脈などの血管のパルス波モードによる血管の参考文献の同定個性化のための一時的な孔を通してパルス波モードの買収 。 <img alt="図16" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig16highres.jpg" /> 図16：血管参照の個性化のための一時的な孔を通して光音響モード取得 。 Bモード（左）とシングル光音響波モード（右）によって可視化し、時間的脳側の実質内部船舶。スケールバーの色は、一つの選択波長で行うレーザー励起により誘導された光音響信号の異なる強度値を反映する。 O中静脈および動脈を個別化するRDERは、励起波長をそれぞれ脱酸素化及び酸化ヘモグロビンのための音響放射ピークを得るために、値を表す、750および850 nmに設定することができる。 <img alt="図17" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig17highres.jpg" /> 図17：酸素と脱酸素化ヘモグロビン識別のための一時的な孔を通して光音響モード取得 。一時的な脳の側の内部の血管はBモード（左）とオキシHEMO光音響モード（右）により可視化。スケールバーの色は、血中ヘモグロビンの酸素飽和度の異なるパーセント値を反映する。 <img alt="図18" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig18highres.jpg" /> 図18：血管参照の個性化のための後頭部卵円孔を通して色ドップラーモード取得 。腹脳の側に位置ウィリスのサークル、の地下構造を作成湾曲した血管セグメント。 <img alt="図19" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig19highres.jpg" /> 図19：血管参照の個性化のための後頭部卵円孔を通して光音響とBモード買収 。 BモードでNell&#39;immagine Siのpossono evidenziareルstrutture anatomiche individuabili詐欺ラproiezione occipitale電子ネッラcorrispondente acquisizione詐欺modalitàfotoacustica詐欺rilevamento spettrale TRA 670 nmの980 nmの（CONステップディ5 nm）を。 <img alt="図20" src="/files/ftp_upload/52162/52162fig20highres.jpg" /> 図20：血管参照の個性化のための後頭部卵円孔を通して光音響とBモード買収 。 Questaのではと想像viene rappresentato LO spettro corrispondeNTEアッレTREのROI tracciate A livelloデルparenchima cerebellare。でPARTICOLARE園tracciate A livelloディTRE strutture vascolari、ラCUI tipologia Siのdifferenzia A livello dell&#39;andamento spettrale（ROIをFUXIA数Eセレステcorrispondono A strutture vascolari venose、ROI GIALLA corrisponde広告ウナSTRUTTURA vascolare arteriosa）。

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Non-invasive Parenchymal, Vascular and Metabolic High-frequency Ultrasound and Photoacoustic Rat Deep Brain Imaging

The present work describes a new protocol to perform non-invasive high-frequency ultrasound and photoacoustic based imaging on rat brain, to efficiently visualize deep subcortical regions and their vascular patterns by directing signals on skull foramina naturally present on animal cranium.

非侵襲的実質細胞、血管および代謝高周波超音波および光音響ラット脳深部イメージング

Photoacoustics and high frequency ultrasound stands out as powerful tools for neurobiological applications enabling high-resolution imaging on the central ...

non-invasive-parenchymal-vascular-metabolic-high-frequency-ultrasound

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.1K ビュー.  University of Turin. The present work describes a new protocol to perform non-invasive high-frequency ultrasound and photoacoustic based imaging on rat brain, to efficiently visualize deep subcortical regions and their vascular patterns by directing signals on skull foramina naturally present on animal cranium.

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Immunohistochemical Analysis in the Rat Central Nervous System and Peripheral Lymph Node Tissue Sections

Immunohistochemistry (IHC) provides highly specific, reliable and attractive protein visualization. Correct performance and interpretation of an IHC-based multicolor labeling is challenging, especially when utilized for assessing interrelations between target proteins in the tissue with a high fat content such as the central nervous system (CNS).
Our protocol represents a refinement of the standard immunolabeling technique particularly adjusted for detection of both structural and soluble proteins in the rat CNS and peripheral lymph nodes (LN) affected by neuroinflammation. Nonetheless, with or without further modifications, our protocol could likely be used for detection of other related protein targets, even in other organs and species than here presented.

We here present an optimized, detailed protocol for double immunostaining in formalin-fixed, paraffin-embedded rat central nervous system (CNS) and peripheral lymph node (LN) tissue sections.

ラット中枢神経系および末梢リンパ節の組織切片での免疫組織化学的解析

Immunohistochemistry (IHC) provides highly specific, reliable and attractive protein visualization. Correct performance and interpretation of an IHC-based ...

神経科学

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for using blood oxygen level dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) to image rodents with simultaneous DBS. DBS fMRI presents a number of technical challenges, including accuracy of electrode implantation, MR artifacts created by the electrode, choice of anesthesia and paralytic to minimize any neuronal effects while simultaneously eliminating animal motion, and maintenance of physiological parameters, deviation from which can confound the BOLD signal.&#160;Our laboratory has developed a set of procedures that are capable of overcoming most of these possible issues. For electrical stimulation, a homemade tungsten bipolar microelectrode is used, inserted stereotactically at the stimulation site in the anesthetized subject. In preparation for imaging, rodents are fixed on a plastic headpiece and transferred to the magnet bore. For sedation and paralysis during scanning, a cocktail of dexmedetomidine and pancuronium is continuously infused, along with a minimal dose of isoflurane; this preparation minimizes the BOLD ceiling effect of volatile anesthetics. In this example experiment, stimulation of the subthalamic nucleus (STN) produces BOLD responses which are observed primarily in ipsilateral cortical regions, centered in motor cortex. Simultaneous DBS and fMRI allows the unambiguous modulation of neural circuits dependent on stimulation location and stimulation parameters, and permits observation of neuronal modulations free of regional bias. This technique may be used to explore the downstream effects of modulating neural circuitry at nearly any brain region, with implications for both experimental and clinical DBS.

This protocol describes a standard method for simultaneous functional magnetic resonance imaging and deep brain stimulation in the rodent. The combined use of these experimental tools allows for the exploration of global downstream activity in response to electrical stimulation at virtually any brain target.

げっ歯類での同時のfMRIと脳深部刺激

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective treatment for several movement disorders that have failed to respond to medication. Recent progress in the field of DBS surgery has begun to extend the application of this surgical technique to other conditions as diverse as morbid obesity, depression and obsessive compulsive disorder. Despite these expanding indications, little is known about the underlying physiological mechanisms that facilitate the beneficial effects of DBS surgery. One approach to this question is to perform gene expression analysis in neurons that receive the electrical stimulation. Previous studies have shown that neurogenesis in the rat dentate gyrus is elicited in DBS targeting of the anterior nucleus of the thalamus1. DBS surgery targeting the ATN is used widely for treatment refractory epilepsy. It is thus of much interest for us to explore the transcriptional changes induced by electrically stimulating the ATN. In this manuscript, we describe our methodologies for stereotactically-guided DBS surgery targeting the ATN in adult male Wistar rats. We also discuss the subsequent steps for tissue dissection, RNA isolation, cDNA preparation and quantitative RT-PCR for measuring gene expression changes. This method could be applied and modified for stimulating the basal ganglia and other regions of the brain commonly clinically targeted. The gene expression study described here assumes a candidate target gene approach for discovering molecular players that could be directing the mechanism for DBS.

The mechanism underlying the therapeutic effects of Deep Brain Stimulation (DBS) surgery needs investigation. The methods presented in this manuscript describe an experimental approach to examine the cellular events triggered by DBS by analyzing the gene expression profile of candidate genes that can facilitate neurogenesis post DBS surgery.

視床前核の脳深部刺激後のラット海馬における遺伝子発現の変化の解析

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective ...

Non-invasive Assessment of Changes in Corticomotoneuronal Transmission in Humans

The corticospinal pathway is the major pathway connecting the brain with the muscles and is therefore highly relevant for movement control and motor learning. There exists a number of noninvasive electrophysiological methods investigating the excitability and plasticity of this pathway. However, most methods are based on quantification of compound potentials and neglect that the corticospinal pathway consists of many different connections that are more or less direct. Here, we present a method that allows testing excitability of different fractions of the corticospinal transmission. This so called H-reflex conditioning technique allows one to assess excitability of the fastest (monosynaptic) and also polysynaptic corticospinal pathways. Furthermore, by using two different stimulation sites, the motor cortex and the cervicomedullary junction, it allows not only differentiation between cortical and spinal effects but also assessment of transmission at the corticomotoneural synapse. In this manuscript, we describe how this method can be used to assess corticomotoneural transmission after low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation, a method that was previously shown to reduce excitability of cortical cells. Here we demonstrate that not only cortical cells are affected by this repetitive stimulation but also transmission at the corticomotoneuronal synapse at the spinal level. This finding is important for the understanding of basic mechanisms and sites of neuroplasticity. Besides investigation of basic mechanisms, the H-reflex conditioning technique may be applied to test changes in corticospinal transmission following behavioral (e.g., training) or therapeutic interventions, pathology or aging and therefore allows a better understanding of neural processes that underlie movement control and motor learning.

The aim of the present study was to assess changes in transmission at the corticomotoneuronal synapses in humans after repetitive transcranial magnetic stimulation. For this purpose, an electrophysiological method is introduced that allows assessment of pathway specific corticospinal transmission, i.e. differentiation of fast, direct corticospinal pathways from polysynaptic connections.

ヒトにおける皮質傷害性伝達の変化の非侵襲的評価

The corticospinal pathway is the major pathway connecting the brain with the muscles and is therefore highly relevant for movement control and motor ...

Isolation and Cannulation of Cerebral Parenchymal Arterioles

Intracerebral parenchymal arterioles (PAs), which include parenchymal arterioles, penetrating arterioles and pre-capillary arterioles, are high resistance blood vessels branching out from pial arteries and arterioles and diving into the brain parenchyma. Individual PA perfuse a discrete cylindrical territory of the parenchyma and the neurons contained within. These arterioles are a central player in the regulation of cerebral blood flow both globally (cerebrovascular autoregulation) and locally (functional hyperemia). PAs are part of the neurovascular unit, a structure that matches regional blood flow to metabolic activity within the brain and also includes neurons, interneurons, and astrocytes. Perfusion through PAs is directly linked to the activity of neurons in that particular territory and increases in neuronal metabolism lead to an augmentation in local perfusion caused by dilation of the feed PA. Regulation of PAs differs from that of better-characterized pial arteries. Pressure-induced vasoconstriction is greater in PAs and vasodilatory mechanisms vary. In addition, PAs do not receive extrinsic innervation from perivascular nerves &#8212; innervation is intrinsic and indirect in nature through contact with astrocytic endfeet. Thus, data regarding contractile regulation accumulated by studies using pial arteries does not directly translate to understanding PA function. Further, it remains undetermined how pathological states, such as hypertension and diabetes, affect PA structure and reactivity. This knowledge gap is in part a consequence of the technical difficulties pertaining to PA isolation and cannulation. In this manuscript we present a protocol for isolation and cannulation of rodent PAs. Further, we show examples of experiments that can be performed with these arterioles, including agonist-induced constriction and myogenic reactivity. Although the focus of this manuscript is on PA cannulation and pressure myography, isolated PAs can also be used for biochemical, biophysical, molecular, and imaging studies.

This manuscript describes a simple and reproducible protocol for isolation of intracerebral arterioles (a group of blood vessels encompassing parenchymal arterioles, penetrating arterioles and pre-capillary arterioles) from mice, to be used in pressure myography, immunofluorescence, biochemistry, and molecular studies.

単離および脳実質細動脈のカニューレ挿入

Intracerebral parenchymal arterioles (PAs), which include parenchymal arterioles, penetrating arterioles and pre-capillary arterioles, are high resistance ...

Non-Invasive Modulation and Robotic Mapping of Motor Cortex in the Developing Brain

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries unique challenges in children. Similarly, transcranial direct current stimulation (tDCS) can improve motor learning in adults but has only recently been applied to children. The use of tDCS and emerging techniques like high&#8211;definition tDCS (HD-tDCS) require special methodological considerations in the developing brain. Robotic TMS motor mapping may confer unique advantages for mapping, particularly in the developing brain. Here, we aim to provide a practical, standardized approach for two integrated methods capable of simultaneously exploring motor cortex modulation and motor maps in children. First, we describe a protocol for robotic TMS motor mapping. Individualized, MRI-navigated 12x12 grids centered on the motor cortex guide a robot to administer single-pulse TMS. Mean motor evoked potential (MEP) amplitudes per grid point are used to generate 3D motor maps of individual hand muscles with outcomes including map area, volume, and center of gravity. Tools to measure safety and tolerability of both methods are also included. Second, we describe the application of both tDCS and HD-tDCS to modulate the motor cortex and motor learning. An experimental training paradigm and sample results are described. These methods will advance the application of non-invasive brain stimulation in children.

We demonstrate protocols for the modulation (tDCS, HD-tDCS) and mapping (robotic TMS) of the motor cortex in children.

発達中の脳における運動皮質の非侵襲的変調とロボットマッピング

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries ...

A High-Throughput Image-Guided Stereotactic Neuronavigation and Focused Ultrasound System for Blood-Brain Barrier Opening in Rodents

The blood-brain barrier (BBB) has been a major hurdle for the treatment of various brain diseases. Endothelial cells, connected by tight junctions, form a physiological barrier preventing large molecules (&#62;500 Da) from entering the brain tissue. Microbubble-mediated focused ultrasound (FUS) can be used to induce a transient local BBB opening, allowing larger drugs to enter the brain parenchyma.
In addition to large-scale clinical devices for clinical translation, preclinical research for therapy response assessment of drug candidates requires dedicated small animal ultrasound setups for targeted BBB opening. Preferably, these systems allow high-throughput workflows with both high-spatial precision as well as integrated cavitation monitoring, while still being cost effective in both initial investment and running costs.
Here, we present a bioluminescence and X-ray guided stereotactic small animal FUS system that is based on commercially available components and fulfills the aforementioned requirements. A particular emphasis has been placed on a high degree of automation facilitating the challenges typically encountered in high-volume preclinical drug evaluation studies. Examples of these challenges are the need for standardization in order to ensure data reproducibility, reduce intra-group variability, reduce sample size and thus comply with ethical requirements and decrease unnecessary workload. The proposed BBB system has been validated in the scope of BBB opening facilitated drug delivery trials on patient-derived xenograft models of glioblastoma multiforme and diffuse midline glioma.

The blood-brain barrier (BBB) can be temporarily disrupted with microbubble-mediated focused ultrasound (FUS). Here, we describe a step-by-step protocol for high-throughput BBB opening in vivo using a modular FUS system accessible for non-ultrasound experts.

げっ歯類における血液脳関門開口のためのハイスループット画像誘導定型神経ナビゲーションと集中超音波システム

The blood-brain barrier (BBB) has been a major hurdle for the treatment of various brain diseases. Endothelial cells, connected by tight junctions, form a ...

Targeted Neuronal Injury for the Non-Invasive Disconnection of Brain Circuitry

Surgical intervention can be quite effective for treating certain types of medically intractable neurological diseases. This approach is particularly useful for disorders in which identifiable neuronal circuitry plays a key role, such as epilepsy and movement disorders. Currently available surgical modalities, while effective, generally involve an invasive surgical procedure, which can result in surgical injury to non-target tissues. Consequently, it would be of value to expand the range of surgical approaches to include a technique that is both non-invasive and neurotoxic.
Here, a method is presented for producing focal, neuronal lesions in the brain in a non-invasive manner. This approach utilizes low-intensity focused ultrasound together with intravenous microbubbles to transiently and focally open the Blood Brain Barrier (BBB). The period of transient BBB opening is then exploited to focally deliver a systemically administered neurotoxin to a targeted brain area. The neurotoxin quinolinic acid (QA) is normally BBB-impermeable, and is well-tolerated when administered intraperitoneally or intravenously. However, when QA gains direct access to brain tissue, it is toxic to the neurons. This method has been used in rats and mice to target specific brain regions. Immediately after MRgFUS, successful opening of the BBB is confirmed using contrast enhanced T1-weighted imaging. After the procedure, T2 imaging shows injury restricted to the targeted area of the brain and the loss of neurons in the targeted area can be confirmed post-mortem utilizing histological techniques. Notably, animals injected with saline rather than QA do demonstrate opening of the BBB, but dot not exhibit injury or neuronal loss. This method, termed Precise Intracerebral Non-invasive Guided surgery (PING) could provide a non-invasive approach for treating neurological disorders associated with disturbances in neural circuitry.

The goal of the protocol is to provide a method for producing non-invasive neuronal lesions in the brain. The method utilizes Magnetic Resonance-guided Focused Ultrasound (MRgFUS) to open the Blood Brain Barrier in a transient and focal manner, in order to deliver a circulating neurotoxin to the brain parenchyma.

脳回路の非侵襲的切断に対する標的ニューロン損傷

Surgical intervention can be quite effective for treating certain types of medically intractable neurological diseases. This approach is particularly ...

Analysis of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage with High Frequency Transcranial Duplex Ultrasound

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A problem encountered in experimental studies using murine models of SAH is that methods for in vivo monitoring of cerebral vasospasm in mice are lacking. Here, we demonstrate the application of high frequency ultrasound to perform transcranial Duplex sonography examinations on mice. Using the method, the internal carotid arteries (ICA) could be identified. The blood flow velocities in the intracranial ICAs were accelerated significantly after induction of SAH, while blood flow velocities in the extracranial ICAs remained low, indicating cerebral vasospasm. In conclusion, the method demonstrated here allows functional, noninvasive in vivo monitoring of cerebral vasospasm in a murine SAH model.

The aim of this manuscript is to present a sonography-based method that allows in vivo imaging of blood flow in cerebral arteries in mice. We demonstrate its application to determine changes in blood flow velocities associated with vasospasm in murine models of subarachnoid hemorrhage (SAH).

高周波経頭蓋二重超音波を用いたくも膜下出血のマウスモデルにおける脳血管れん縮の解析

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A ...

Whole-Brain 3D Activation and Functional Connectivity Mapping in Mice using Transcranial Functional Ultrasound Imaging

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ultrafast doppler angiography. As brain perfusion is strongly linked to local neuronal activity, this technique allows the whole-brain 3D mapping of task-induced regional activation as well as resting-state functional connectivity, non-invasively, with unmatched spatio-temporal resolution and operational simplicity. In comparison with fMRI (functional magnetic resonance imaging), a main advantage of fUS imaging consists in enabling a complete compatibility with awake and behaving animal experiments. Moreover, fMRI brain mapping in mice, the most used preclinical model in Neuroscience, remains technically challenging due to the small size of the brain and the difficulty to maintain stable physiological conditions. Here we present a simple, reliable and robust protocol for whole-brain fUS imaging in anesthetized and awake mice using an off-the-shelf commercial fUS system with a motorized linear transducer, yielding significant cortical activation following sensory stimulation as well as reproducible 3D functional connectivity pattern for network identification.

This protocol describes the quantification of volumetric cerebral hemodynamic variations in the mouse brain using functional ultrasound (fUS). Procedures for 3D functional activation map following sensory stimulation as well as resting-state functional connectivity are provided as illustrative examples, in anesthetized and awake mice.

経頭蓋機能超音波画像を用いたマウスにおける脳全体3D活性化と機能結合性マッピング

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ...