Wei Liu의 기술 지원에 감사드립니다. 이 작업은 ANPCyT PICT 2017-2497 및 PICT 2018-4113의 자금 지원을 받습니다.

마우스 신생아 뇌 Micro-CT 스캐닝 및 이미지 처리

<ol>
	<li>Altman, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+skeletal+growth,+modeling,+and+remodeling+by+in+vivo+micro-computed+tomography.">Quantification of skeletal growth, modeling, and remodeling by in vivo micro-computed tomography.</a> Bone. 81, 370-379 (2015).</li><li>Wehrle, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatio-temporal+characterization+of+fracture+healing+patterns+and+assessment+of+biomaterials+by+time-lapsed+in+vivo+micro-computed+tomography.">Spatio-temporal characterization of fracture healing patterns and assessment of biomaterials by time-lapsed in vivo micro-computed tomography.</a> Scientific Reports. 11 (1), 8660 (2021).</li><li>Ar&#237;stide, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+shape+convergence+in+the+adaptive+radiation+of+New+World+monkeys.">Brain shape convergence in the adaptive radiation of New World monkeys.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (8), 2158-2163 (2016).</li><li>Paluh, D. J., Stanley, E. L., Blackburn, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+hyperossification+expands+skull+diversity+in+frogs.">Evolution of hyperossification expands skull diversity in frogs.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (15), 8554-8562 (2020).</li><li>de Crespigny, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+micro-CT+imaging+of+the+postmortem+brain.">3D micro-CT imaging of the postmortem brain.</a> Journal of Neuroscience Methods. 171 (2), 207-213 (2008).</li><li>Gignac, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusible+iodine-based+contrast-enhanced+computed+tomography+(diceCT):+an+emerging+tool+for+rapid,+high-resolution,+3-D+imaging+of+metazoan+soft+tissues.">Diffusible iodine-based contrast-enhanced computed tomography (diceCT): an emerging tool for rapid, high-resolution, 3-D imaging of metazoan soft tissues.</a> Journal of Anatomy. 228 (6), 889-909 (2016).</li><li>Wong, M. D., Dorr, A. E., Walls, J. R., 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=A+novel+3D+mouse+embryo+atlas+based+on+micro-CT.">A novel 3D mouse embryo atlas based on micro-CT.</a> Development. 139 (17), 3248-3256 (2012).</li><li>Gonzalez, P. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+protein+restriction+in+mice+impacts+placental+function+and+maternal+body+weight+before+fetal+growth.">Chronic protein restriction in mice impacts placental function and maternal body weight before fetal growth.</a> PLoS One. 11 (3), 0152227 (2016).</li><li>Watanabe, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+endocasts+good+proxies+for+brain+size+and+shape+in+archosaurs+throughout+ontogeny.">Are endocasts good proxies for brain size and shape in archosaurs throughout ontogeny.</a> Journal of Anatomy. 234 (3), 291-305 (2019).</li><li>Gignac, P. M., Kley, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+utility+of+diceCT+imaging+for+high-throughput+comparative+neuroanatomical+studies.">The utility of diceCT imaging for high-throughput comparative neuroanatomical studies.</a> Brain, Behavior and Evolution. 91 (3), 180-190 (2018).</li><li>Anderson, R., Maga, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+procedure+for+rapid+imaging+of+adult+mouse+brains+with+microCT+using+iodine-based+contrast.">A novel procedure for rapid imaging of adult mouse brains with microCT using iodine-based contrast.</a> PLoS One. 10 (11), e0142974 (2015).</li><li>Gignac, P. M., O'Brien, H. D., Sanchez, J., Vazquez-Sanroman, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiscale+imaging+of+the+rat+brain+using+an+integrated+diceCT+and+histology+workflow.">Multiscale imaging of the rat brain using an integrated diceCT and histology workflow.</a> Brain Structure &amp; Function. 226 (7), 2153-2168 (2021).</li><li>Wong, M. D., Spring, S., 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=Structural+stabilization+of+tissue+for+embryo+phenotyping+using+micro-CT+with+iodine+staining.">Structural stabilization of tissue for embryo phenotyping using micro-CT with iodine staining.</a> PLoS One. 8 (12), e84321 (2013).</li><li>Barbeito-Andr&#233;s, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Congenital+Zika+syndrome+is+associated+with+maternal+protein+malnutrition.">Congenital Zika syndrome is associated with maternal protein malnutrition.</a> Science Advances. 6 (2), (2020).</li><li>Handschuh, S., Gl&#246;smann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+embryo+phenotyping+using+X-ray+microCT.">Mouse embryo phenotyping using X-ray microCT.</a> Frontiers in Cell and Developmental Biology. 10, 949184 (2022).</li><li>Turnbull, D. H., Mori, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+in+mouse+developmental+biology.">MRI in mouse developmental biology.</a> NMR in Biomedicine. 20 (3), 265-274 (2007).</li><li>Qiu, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+MRI+shows+brain+areas+relatively+larger+in+males+emerge+before+those+larger+in+females.">Mouse MRI shows brain areas relatively larger in males emerge before those larger in females.</a> Nature Communications. 9, 2615 (2018).</li><li>Lerch, J. P., Sled, J. G., 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=MRI+phenotyping+of+genetically+altered+mice.">MRI phenotyping of genetically altered mice.</a> Methods in Molecular Biology. 711, 349-361 (2011).</li><li>Gonzalez, P. N., Kristensen, E., Morck, D. W., Boyd, S., Hallgr&#237;msson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+growth+hormone+on+the+ontogenetic+allometry+of+craniofacial+bones.">Effects of growth hormone on the ontogenetic allometry of craniofacial bones.</a> Evolution &amp; Development. 15 (2), 133-145 (2016).</li><li>Metscher, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroCT+for+developmental+biology:+a+versatile+tool+for+high-contrast+3D+imaging+at+histological+resolutions.">MicroCT for developmental biology: a versatile tool for high-contrast 3D imaging at histological resolutions.</a> Developmental Dynamics. 238 (3), 632-640 (2009).</li><li>Vickerton, P., Jarvis, J., Jeffery, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concentration-dependent+specimen+shrinkage+in+iodine-enhanced+microCT.">Concentration-dependent specimen shrinkage in iodine-enhanced microCT.</a> Journal of Anatomy. 223 (2), 185-193 (2013).</li><li>Dawood, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reducing+soft-tissue+shrinkage+artefacts+caused+by+staining+with+Lugol's+solution.">Reducing soft-tissue shrinkage artefacts caused by staining with Lugol's solution.</a> Scientific Reports. 11, 19781 (2021).</li></ol>

저자는 서로 상충되는 이해관계가 없다고 선언한다.

이 연구에서는 조영제가 있는 마이크로 CT를 사용하여 생쥐의 신생아 뇌 조직을 스캔하는 간결한 프로토콜을 소개합니다. 또한 정량적 및 정성적 출력을 얻기 위한 간단한 절차가 포함되어 있습니다. 이러한 방법을 기반으로 추가 대체 또는 보완 분석을 수행할 수 있습니다.
프로토콜에서 볼 수 있듯이 마이크로 CT 이미지는 다양한 방식으로 분석할 수 있습니다. 이전 연구에?...

마이크로 컴퓨터 단층 촬영(micro-CT) 영상은 다양한 연구 분야에 유용한 도구입니다. 생물학에서는 광물화 된 조직의 X 선 흡수로 인해 뼈 연구에 특히 적합합니다. 이러한 특성으로 인해, 뼈 발달(bone development)1, 신진대사(metabolism)2, 진화(evolution)3,4 등에 관한 다양한 질문들이 micro-CT의 도움을 받아 접근되었다. 2008년 de Crespigny 등은 요오드를 조영제로 사용하여 성체 쥐와 토끼 뇌의 마이크로 CT 이미지를 얻을 수 있음을 보여주었습니다. 이 작업은 요오드가 X선에 둔감한 연조직으로부터 이미지를 획득할 수 있게 해주었기 때문에 이 이미징 기술에 대한 새로운 응용 프로그램을 열었습니다. 따라서 마이크로 CT와 요오드 기반 조영제를 결합하는 일반적인 목표는 중조직 또는 거시 해부학적 수준에서 연조직을 구별하고 식별할 수 있는 고해상도 이미지를 얻는 것입니다.
이 기술은 실험 설계에 널리 사용되는 마우스 배아와 같은 작은 표본의 상세한 생체 외 표현형 특성 분석이 필요한 연구에 주목할 만한 잠재력을 가지고 있습니다6. 요오드 조영제와 마이크로 CT 영상은 장기7 및 획기적인 3차원(3D) 구조8,9의 체적 정량화를 얻는 데 사용되었다. 최근 몇 년 동안, 염색된 샘플의 마이크로 CT 스캐닝은 설치류(10)의 뇌 표현형 특징을 설명하기 위해 적용되었으며, 기술에 대한 다양한 개선이 제안되었다. 성인의 뇌의 경우, 하이드로겔을 사용한 관류의 이전 단계와 함께 요오드에 48시간 동안 담그는 프로토콜이 고품질11의 이미지를 생성하는 것으로 밝혀졌습니다. Gignac et al.[12]은 요오드로 염색된 쥐의 뇌를 처리하여 일상적인 조직학적 기술을 수행할 수 있음을 보여줌으로써 이 기술의 한계를 확장했습니다. 유사하게, 이러한 절차는 배아 및 젖을 떼기 전 설치류의 뇌에 대한 유망한 결과를 보여줍니다 8,13,14,15.
신경 과학은 뇌 발달의 다양한 구조적, 기능적 측면을 평가하기 위해 현미경 기반 기술을 주로 적용했지만 이러한 연구는 특정 세포 집단 또는 공간적으로 제한된 구조를 특성화하는 데 더 적합합니다. 반대로, 마이크로 CT 이미징을 사용하면 전체 구조를 설명하고 관련 공간 정보를 보존하는 3D 모델을 획득할 수 있어 현미경 기술을 보완할 수 있습니다. 자기공명영상(MRI)은 또한 작은 동물의 구조적 특징을 탐구하기 위해 적용되는 표준 기술이다 16,17,18. 그러나 조영제를 사용하는 마이크로 CT는 생체 외 고정 샘플에 대한 두 가지 주요 이점이 있습니다: 마이크로 CT 스캐너는 대체로 저렴하고 작동하기 쉬우며 MRI12보다 더 높은 공간 해상도를 허용합니다.
이 연구는 요오드 기반 조영제인 Lugol's solution으로 염색한 후 마이크로 CT 스캔을 사용하여 신생아 쥐의 뇌에서 고해상도 이미지를 얻는 절차를 설명하는 것을 목표로 합니다. 샘플 수집 및 조직 고정과 같은 예비 단계에서 시작하여 염색, 마이크로 CT 이미지 획득 및 표준 처리를 거치는 포괄적인 프로토콜이 제시됩니다. 이미지 처리에는 전체 머리와 뇌의 3D 볼륨 분할과 형태 분석에 사용할 수 있는 점 좌표를 디지털화하기 위한 특정 해부학적 평면 선택이 포함됩니다. 여기서는 신생아 쥐의 뇌에 초점을 맞추고 있지만, 다른 연조직에도 비슷한 전략을 적용할 수 있습니다. 따라서 여기에 제시된 프로토콜은 미묘한 수정을 통해 다른 유형의 샘플에 적용할 수 있을 만큼 충분히 유연합니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&#160;&#181;CT 35</td>
			<td>Scanco Medical AG</td>
			<td></td>
			<td>Note that Scanco does not offer the&#160; &#181;CT 35 anymore. Their smallest scanner is now the&#160; &#181;CT 45&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avizo</td>
			<td>Visualization Sciences Group, VSG</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/6 Mice</td>
			<td>Bioterio Facultad de Ciencias Veterinarias Universidad Nacional de La Plata</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conical tubes</td>
			<td>Daigger</td>
			<td>CH-CI4610-1856</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flux cabinet</td>
			<td>Esco</td>
			<td>AC2-458&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass beaker&#160;</td>
			<td>Glassco</td>
			<td>GL-229.202.10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass bottle</td>
			<td>Simax</td>
			<td>CFB017</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass funnel</td>
			<td>HDA</td>
			<td>VI1108</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCl</td>
			<td>Carlo Erba</td>
			<td>403872</td>
			<td>Manipulate under a flux cabinet and use personal protective equipment (mask, glass and gloves)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>I2</td>
			<td>Cicarelli</td>
			<td>804211</td>
			<td>When preparing I2KI, manipulate under a flux cabinet and use personal protective equipment (mask, glass and gloves)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KI</td>
			<td>Cicarelli</td>
			<td>PA131542.1210</td>
			<td>When preparing I2KI, manipulate under a flux cabinet and use personal protective equipment (mask, glass and gloves)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic stirring</td>
			<td>Arcano</td>
			<td>4925</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH</td>
			<td>Cicarelli</td>
			<td>1580110</td>
			<td>Manipulate under a flux cabinet and use personal protective equipment (mask, glass and gloves)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Orbital shaker</td>
			<td>Biomint</td>
			<td>BM021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde&#160;</td>
			<td>Biopack</td>
			<td>2000959400</td>
			<td>Manipulate under a flux cabinet and use personal protective equipment (mask, glass and gloves)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paton spatula</td>
			<td>Glassco</td>
			<td>GL-377.303.01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS</td>
			<td>Biopack</td>
			<td>2000988800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Pasteur pipette</td>
			<td>Daigger</td>
			<td>9153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>R</td>
			<td>R Project</td>
			<td></td>
			<td>The package geomorph for R was used in the protocol (https://cran.r-project.org/web/packages/geomorph/index.html)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors&#160;</td>
			<td>Belmed</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium azide</td>
			<td>Biopack</td>
			<td>2000163500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermometer</td>
			<td>Daigger</td>
			<td>7650</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

micro-ct imaging and morphometric analysis of mouse neonatal brains

신경 영상은 동물 모델을 사용한 실험에서 뇌 형태를 연구하는 데 유용한 도구입니다. 자기공명영상(MRI)은 연조직의 표준 방법이 되었지만, 공간 해상도가 낮아 작은 동물에게는 한계가 있습니다. 여기서는 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(micro-CT)을 사용하여 생쥐 신생아 뇌 및 두개골에 대한 고해상도 3차원(3D) 정보를 얻기 위한 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜에는 샘플을 해부하고, 뇌를 염색 및 스캔하고, 전체 장기 및 관심 영역(ROI)의 형태 측정 측정값을 얻는 데 필요한 단계가 포함됩니다. 이미지 분석에는 구조의 분할과 점 좌표의 디지털화가 포함됩니다. 요컨대, 이 연구는 조영제로서 마이크로 CT와 Lugol의 용액을 조합하는 것이 작은 동물의 주산기 뇌를 이미징하는 데 적합한 대안임을 보여줍니다. 이 이미징 워크플로우는 발달 생물학, 생물의학 및 다양한 유전적 및 환경적 요인이 뇌 발달에 미치는 영향을 평가하는 데 관심이 있는 기타 과학에 적용됩니다.

Micro-computed tomography (micro-CT) imaging is a valuable tool for different fields of research. In biology, it is especially suitable for bone research because of X-ray absorption in mineralized tissues. Due to this feature, diverse questions regarding bone development1, metabolism2, and evolution3,4, among other topics, have been approached with the assistance of micro-CT. In 2008, de Crespigny et al.5 showed that micro-CT images of adult mouse and rabbit brains could be obtained using iodine as a contrast agent. This work opened a new application for this imaging technique, since iodine allowed the acquisition of images from soft tissues which otherwise would be insensitive to X-rays. Thus, the general goal of combining micro-CT and an iodine-based contrast agent is to obtain high-resolution images, in which soft tissues can be distinguished and identified at a meso or macro anatomical level.
This technique has notable potential for studies that require detailed ex vivo phenotypic characterization of small specimens, such as mouse embryos, which are widely used in experimental designs6. Iodine contrast in combination with micro-CT imaging has been used to obtain volumetric quantifications of organs7 and landmark three-dimensional (3D) structures8,9. In recent years, micro-CT scanning of stained samples has been applied to describe brain phenotypic features of rodents10, and different improvements to the technique have been proposed. For adult brains, a protocol of 48 h of immersion in iodine, with a previous step of perfusion with a hydrogel, was found to produce images of high quality11. Gignac et al.12 expanded the limits of this technique by showing that rat brains stained with iodine could be processed to perform routine histological techniques. Similarly, these procedures demonstrate promising results for embryonic and pre-weaning rodent brains8,13,14,15.
Although neuroscience has largely applied microscope-based techniques to assess different structural and functional aspects of brain development, such studies are more suitable for characterizing specific cell populations or spatially limited structures. Conversely, micro-CT imaging allows the description of whole structures and the acquisition of 3D models that preserve relevant spatial information, which is complementary to microscopic techniques. Magnetic resonance imaging (MRI) is also a standard technique applied to explore the structural features of small animals16,17,18. However, micro-CT, with the use of a contrast agent, has two main advantages for ex vivo fixed samples: micro-CT scanners are largely less expensive and easy to operate, and allow a higher spatial resolution than MRI12.
This work aims to describe the procedure to obtain high-resolution images from neonatal mouse brains using micro-CT scanning after staining with Lugol&#39;s solution, an iodine-based contrast agent. A comprehensive protocol is presented, which starts with preliminary stages such as sample collection and fixation of tissues, and goes through staining, micro-CT image acquisition, and standard processing. Image processing includes the segmentation of a 3D volume of the complete head, as well as of the brain, and the selection of specific anatomical planes to digitize point coordinates that could be then used in morphometric analyses. Although the focus here is the neonatal mouse brain, similar strategies can be applied to other soft tissues. Thus, the protocol presented here is flexible enough to be applied, with subtle modifications, to other types of samples.

저자 스포트라이트: 생쥐 신생아 뇌의 고해상도 이미징 – Lugol&#39;s Solution Contrast Agent를 사용한 Micro-CT 프로토콜

Micro-CT 영상 및 생쥐 신생아 뇌의 형태 분석

In experimental neuroscience, specifically for those studies addressing questions about development, it is relevant to count on quantitative characterization of brains of embryonic and prenatal specimens. Micro computed tomography in combination with a common contrast agent is capable of producing high solution images suitable for further morphometric analysis. Micro computed tomography has been applied to imaging hard tissue such as bone because of x-ray absorption in mineralized tissues.However, in the last decades, the use of Lugol's solution as a contrast agent has upgraded the application of using machine technique for soft tissues. This protocol combines procedures and tools using the field to demonstrate the great potential of micro computed tomography for studying the prenatal brains of small animals. The strength of our proposal, precisely depicting the process from the sample preparation to morphometric data processing.Images derived from micro computed tomography preserve a special information, which is difficult with standard histological techniques. Additionally, micro computed tomography with the use of a contrast agent has two advantages when compared with magnetic resonance. Scanners are less expensive and easy to operate and allow a higher spatial resolution.The protocol presented here could be applied with subtle modifications to fix samples of different organs derived from diverse species. Then a variety of scientific questions could be approached. Since the contrast agent is administered by emersion, the main limitations should be related to the sample size, but the potential applications are enormous.

여기에서는 신생아 쥐 뇌의 고해상도 이미지를 얻기 위한 기본 프로토콜이 제시됩니다. 머리는 Lugol의 용액에 담근 후 스캔되었습니다. 작은 크기에도 불구하고 후각구, 피질, 중뇌, 소뇌, 후뇌와 같은 주요 뇌 해부학적 구조를 구별할 수 있습니다(그림 1).
이러한 이미지를 입력으로 사용하여 다양한 분석을 수행할 수 있습니다. 두 개의 서로 다른 해부학...

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이 연구는 생체 외 샘플에서 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(micro-CT)과 조영제를 결합하여 신생아 마우스 뇌의 고해상도 이미지를 얻는 단계를 설명합니다. 우리는 이러한 이미지에서 뇌 크기와 모양을 정량화하기 위한 기본 형태 분석을 설명합니다.

Neuroimages are a valuable tool for studying brain morphology in experiments using animal models. Magnetic resonance imaging (MRI) has become the standard ...

실험 신경 과학, 특히 발달에 대한 질문을 다루는 연구의 경우 배아 및 태아 표본의 뇌에 대한 정량적 특성화에 의존하는 것이 적절합니다. 일반적인 조영제와 결합된 마이크로 컴퓨터 단층 촬영은 추가 형태 분석에 적합한 고분해능 이미지를 생성할 수 있습니다. 마이크로 컴퓨터 단층 촬영은 광물화된 조직의 X선 흡수 때문에 뼈와 같은 단단한 조직을 이미징하는 데 적용되었습니다.그러나 지난 수십 년 동안 Lugol의 솔루션을 조영제로 사용함으로써 연조직에 기계 기술을 사용하는 응용 분야가 업그레이드되었습니다. 이 프로토콜은 작은 동물의 태아 뇌를 연구하기 위한 마이크로 컴퓨터 단층 촬영의 큰 잠재력을 보여주기 위해 현장을 사용하는 절차와 도구를 결합합니다. 시료 전처리부터 형태 측정 데이터 처리까지의 과정을 정확하게 묘사하는 제안의 강점.마이크로 컴퓨터 단층 촬영에서 파생된 이미지는 표준 조직학 기술로는 어려운 특수 정보를 보존합니다. 또한 조영제를 사용하는 마이크로 컴퓨터 단층 촬영은 자기 공명과 비교할 때 두 가지 장점이 있습니다. 스캐너는 저렴하고 작동하기 쉬우며 더 높은 공간 해상도를 허용합니다.여기에 제시된 프로토콜은 다양한 종에서 파생된 다양한 장기의 샘플을 고정하기 위해 미묘한 수정을 가할 수 있습니다. 그런 다음 다양한 과학적 질문에 접근할 수 있습니다. 조영제는 이머젼에 의해 투여되기 때문에 주요 제한 사항은 샘플 크기와 관련이 있어야 하지만 잠재적인 응용 분야는 엄청납니다.

micro-ct-imaging-and-morphometric-analysis-of-mouse-neonatal-brains

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Micro-CT Imaging and Morphometric Analysis of Mouse Neonatal Brains

1.1K 조회수.  Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos (ENyS, CONICET-UNAJ-HEC). 실험 신경 과학, 특히 발달에 대한 질문을 다루는 연구의 경우 배아 및 태아 표본의 뇌에 대한 정량적 특성화에 의존하는 것이 적절합니다. 일반적인 조영제와 결합된 마이크로 컴퓨터 단층 촬영은 추가 형태 분석에 적합한 고분해능 이미지를 생성할 수 있습니다. 마이크로 컴퓨터 단층 촬영은 광물화된 조직의 X선 흡수 때문에 뼈와 같은 단단한 조직을 이미징하는 데 적용되...

비디오: 저자 스포트라이트: 생쥐 신생아 뇌의 고해상도 이미징 – Lugol's Solution Contrast Agent를 사용한 Micro-CT 프로토콜

Neuroimages are a valuable tool for studying brain morphology in experiments using animal models. Magnetic resonance imaging (MRI) has become the standard method for soft tissues, although its low spatial resolution poses some limits for small animals. Here, we describe a protocol for obtaining high-resolution three-dimensional (3D) information on mouse neonate brains and skulls using micro-computed tomography (micro-CT). The protocol includes those steps needed to dissect the samples, stain and scan the brain, and obtain morphometric measurements of the whole organ and regions of interest (ROIs). Image analysis includes the segmentation of structures and the digitization of point coordinates. In sum, this work shows that the combination of micro-CT and Lugol's solution as a contrast agent is a suitable alternative for imaging the perinatal brains of small animals. This imaging workflow has applications in developmental biology, biomedicine, and other sciences interested in assessing the effect of diverse genetic and environmental factors on brain development.

This study describes the steps for obtaining high-resolution images of neonatal mouse brains by combining micro-computed tomography (micro-CT) and a contrast agent in ex vivo samples. We describe basic morphometric analyses to quantify brain size and shape in these images.

연구

신경과학

Murine Neonatal Brain Sample Fixation and Staining for Micro-CT Scanning

To begin, fill the 50 milliliter conical tube with 40 milliliters of 4%paraformaldehyde. And immerse freshly decapitated neonatal heads into it using a paton spatula or a spoon. Store the tubes at minus four degrees celsius for 48 hours.Then transfer the heads to 40 milliliters of PBS containing 0.1%sodium azide, and continue to keep the heads refrigerated. For staining, immerse each head in a 50 milliliter conical tube containing 40 milliliters of Logul's solution, and mix it for 15 to 20 hours on an orbital shaker at a constant stir. Before scanning, place the stained sample in a 15 milliliter tube containing 10 milliliters of 1%agros for 30 minutes.

Micro-CT 스캔을 위한 Murine 신생아 뇌 샘플 고정 및 염색

Processing Micro-CT Scanned Image of Stained Murine Neonatal Brain Sample

To begin, launch the image processing software, select file, then open data and choose the previously generated micro CT scanned images in dot BMP format. When the window of the image read parameters opens, confirm the parameters and accept if correct. In the main panel, click on project view to locate a new object created with the name of the dot BMP file.Right click on the created object and select the option ortho slice, then click create. Under properties, select the orientation plane and the slice number to see. To obtain 3D volumes of the complete head in the main panel, go to project view, right click the image object, select the interactive thresholding option, and click create.Under properties, change the values for minimum threshold RGB and maximum threshold RGB until the part of the image corresponding to the head of the animal is selected. Then select apply. Right click on the threshold object created under the project view.In properties select isosurface, choose a threshold to visualize the surface, then click apply. To digitize the landmarks, right click on project view, select create object, then select points and lines followed by landmarks, then click on create. Then right click the new object landmarks.Select landmark view and click on create. Under size, modify the point size. To add landmarks in properties, in the edit mode, select add.Digitize five equally distributed points around the curves until the next landmark at the midbrain cortex intersection, then digitize eight semi landmarks around the cortex. To save the digitized points right click on object landmarks and choose save data. To segment the brain, right click on project view, followed by create object, select images and fields, and then label field.Click on create. Select the label field object, and press the segmentation editor option in properties. Under materials, add a new material and rename it as brain.Under selection, choose the current slice to segment the tissue corresponding to the brain in each slice. In tools, use the magic wand and brush to select the brain tissue in each slice. Then under selection, press add.Now return to project view, right click on label field and select generate surface, then click apply. Once the surface is obtained, apply extract surface to export it. With micro CT scanning, despite the small size of neonatal mouse brains, the anatomical structures such as the olfactory bulbs, cortex, midbrain, cerebellum, and hind brain can be distinguished.The manual segmentation of the entire brain resulted in the 3D model reconstruction of the neonates brain.