Este trabalho é parte da imagem do rato Centre (ratos) no Hospital for Sick Children e da Universidade de Toronto.

1. Mouse-múltiplos in vivo Brain Imaging: Quando os animais imagens ao vivo, várias características-chave devem estar presentes durante toda a sessão de imagens: 1) um método seguro de anestesia, 2) de controle ambiental e 3) monitoração fisiológica. Além disso, os indivíduos quando imagens múltiplas em simultâneo, não são adicionados complexidades em relação a facilidade ea rapidez da preparação e da reprodutibilidade das posições animal para facilitar o registo de imagem. Conseqüentemente, três grandes componentes personalizados foram projetados e fabricados: a carga do sistema para inserir os ratos em bobinas de RF dentro da ressonância magnética, uma câmara de indução para facilitar a preparação e uma plataforma com monitoramento integrado leva para padronizar posição. O Sistema de carregamento: O sistema de carregamento do rato consiste de duas partes principais: o &#39;mouse hive&#39; eo &#39;array de carga &quot;. Função principal da colméia do mouse é posicionar sete bobinas Millipede RF (RMN Varian Systems, Palo Alto, CA) em uma matriz hexagonal dentro do magneto furo. A matriz de carregamento é projetado para manter e transportar vários mouses alojados em 50 tubos de centrífuga mililitro com furos através de suas dicas para permitir a entrada de gás anestésico. Depois de os ratos são anestesiados e interface com o equipamento de monitoramento em uma área de preparação nas proximidades do ímã, eles são inseridos os tubos de centrifugação modificado e montado sobre a matriz de carga. Depois de montar todos os ratos, a matriz de carga é transportada e inserido no ímã e posicionados em um sistema ferroviário. O sistema ferroviário permite que a matriz casal com a colméia do mouse quando pressionado para baixo o furo do ímã. Quando estiver totalmente inserido no ímã, a centrífuga doca tubos para o sistema de entrega de anestésico dentro das bobinas de RF. Isoflurano misturado com o oxigênio é fornecido a partir do final hive do mouse com o modelo através de um tubo ao longo do eixo de cada bobina individual. Esta mistura de gás anestésico fluxos dentro dos tubos, passando a ratos e é recolhido por uma unidade ativa limpeza conectado à parte traseira do conjunto de carga (Figura 1). A Câmara de indução: Desde os tempos de imagem pode demorar até três horas, minimizando o tempo de preparação de animais é fundamental para limitar a exposição dos camundongos à anestesia. Por isso, temos desenvolvido uma câmara de indução personalizado para agilizar o processo de preparação (Figura 2). A câmara de indução personalizado cria um ambiente único para indução e manipulação de vários mouses. Construído a partir de acrílico transparente, as características de indução de câmara fecho rápido portas silicone iris para minimizar as fugas de anestesia e permite ao usuário acessar o ambiente interno sem a necessidade de luvas especiais. Em comparação com máscara convencional e circuitos para um único rato, a câmara de indução é grande o suficiente para abrigar até vinte ratos e permite a manipulação livre dos ratos sem o anexo de tubos pesados ​​e máscaras. A unidade é fornecida com um fluxo constante de gás anestésico, que é coletado através de um sistema passivo de limpeza. Elementos de aquecimento resistivos são usados ​​para aquecer o chão da câmara para manter a temperatura corporal dos animais durante a preparação. O Trenó: Um dos aspectos mais difíceis e demorados de se preparar para os ratos de ressonância magnética são a aplicação de eletrocardiograma (ECG) eletrodos e sondas de temperatura retal. Além disso, muitos dos eletrodos convencionais, como o manguito e eletrodos de agulha, foram encontrados para distorcer a postura do animal, dificultando a padronização de posicionamento. Por isso, planejamos uma plataforma de posicionamento personalizado forma de embutidos equipados com ECG, respiração e sondas de temperatura chamado de &quot;trenó&quot; (Patente dos EUA 7.146.936) (Figura 3). Restrições de movimento feito de fechos de velcro foram usados ​​para limitar o movimento da cabeça. Mouse-em etapas múltiplas de imagem in vivo do cérebro: <ol><li> Todas as pesquisas locais mouse requer ACC (Comitê Animal Care), a aprovação IACUC (Animal Care Institucional e Comitê Use) ou equivalente para os procedimentos de manuseio do mouse. </li><li> Todos os procedimentos, tais como identificação e pesagem dos animais deve ser realizada sob um Gabinete de Segurança Biológica (CSB) e na Unidade de ressonância magnética. Os animais são transferidos para um recipiente de plástico autoclavável e transportados para a câmara de indução de ressonância magnética. </li><li> Os ratos são anestesiados em uma câmara de indução pré-aquecida com 4% de isoflurano e 4 L / min de oxigênio. Os animais são completamente anestesiados, uma vez que não respondem ao pinch pata. Pêlo do peito é removido através de um removedor de pêlos (NAIR) se necessário para proporcionar um melhor contato com ECG e dispositivos de monitoramento de temperatura que foram construídas em um trenó personalizado. Eve salve (Lágrimas Naturale PM) é aplicada para os olhos para evitar a secagem, e aproximadamente 0,3 mL de solução salina é administrada por via subcutânea para manter a hidratação. </li><li> Gd-DTPA-BMA (Omniscan) podeser usado se realce de contraste é desejada. Se Gd-DTPA é para ser usado, ele vai ser diluído em soro fisiológico (volume final 300uL) e administrado em uma dose única de 1 mmol / kg antes da sessão de MR via IP. </li><li> Os ratos são depois carregados em trenós individuais, imobilizados com tiras de cabeça e deslize em open-ended tubo cônico 50mL (Figura 3). Até 7 camundongos vivos podem ser digitalizados em uma hora. Uma vez que todos os animais são carregados com monitoração fisiológica conectado, defina o nível de isoflurano no ímã furo a 2% eo nível de oxigênio a 8 L / min. </li><li> Os tubos cônicos são montados em um sistema de encaixe (Figura 1) projetado para ratos posição uniformemente em cada bobina RF posicionado no centro do magneto furo. Uma vez carregado, o isoflurano pode ser reduzida a 0,9-2%. ECG e temperatura são monitoradas em cada animal durante todo o curso da verificação. Os animais são mantidos aquecidos durante o curso da verificação com o ar aquecido. </li><li> A duração de cada scan tridimensional é de aproximadamente 3 horas. Os detalhes são os seguintes: spin echo rápido com TR de 2300 ms e um TEeff de 36 ms. Echo comprimento do comboio de 8 com uma média. Resolução de imagem resultante é de 125 mM (Figura 4). </li><li> Quando a pesquisa estiver concluída, os animais são removidos do ímã e descarregado em uma câmara de indução morna preenchido com oxigênio a 100%. Os animais são transferidos para um recipiente de plástico selado e transportado em um BSC. Eles são colocados em uma gaiola projecto quente livre e permitiu a recuperação da anestesia. </li></ol> 2. Múltipla do mouse ex Brain Imaging vivo: Afetado por artefatos de movimento, fixa RM atinge resolução maior do que imagens ao vivo. De alta resolução, tridimensional conjuntos de dados oferecem flexibilidade máxima na extração de informações quantitativas e permitir a análise de imagem automática. Uma matriz bobina personalizado RF foi desenvolvido para a aquisição de 16 conjuntos de dados paralela de alta resolução de MR-crânio fixado em cérebros de camundongos durante a noite sessões de digitalização. Os 16 ex-Coil vivo Matriz Brain Imaging: A custom-built conjunto solenóide 16-coil foi criado à imagem de 16 amostras simultaneamente. Este projeto aperfeiçoa um protótipo anteriormente utilizado para a imagem de três amostras simultaneamente em um conjunto de 60 milímetros inserir gradiente. As bobinas de 8 turn-solenóides são mais de feridas nas extremidades para fornecer sensibilidade uniforme dentro de 10% em relação a um comprimento de 26 milímetros e são blindados individualmente dentro de compartimentos modulares (Idziak e Haeberlen, 1982). Os 16 compartimentos da bobina são montados em um frame (Figura 5), ​​que posiciona as bobinas dentro do gradiente e grampos no lugar usando uma bexiga pneumática para minimizar o movimento. Múltipla do mouse ex vivo de imagens do cérebro passos: <ol><li> Cavidade torácica aberta e inserir a agulha (ou Segurança de perfusão Winged, 25G X 3 / 4) para o ventrículo esquerdo do coração de um rato anestesiado (via injeção intraperitoneal de cetamina (150 mg / kg) e xilazina (10 mg / kg) . Corte a aurícula direita. </li><li> Transcardíaca perfusão nivelado com 30 quartos temporários mL PBS 1 X + 1 mL / mL de heparina (1000 unidades USP / mL) + ProHance mM 2 a uma vazão de aproximadamente 100 mL / hr. </li><li> Passar fixação com 30 mL PFA 4% (temperatura ambiente) + ProHance mM 2 em 100 mL / hr. </li><li> Decapitar e remover a pele, mandíbula, orelhas, ponta do nariz cartilaginoso. </li><li> Coloque estrutura craniana restantes em 4% PFA + ProHance mM 2 overnight a 4 ° C. </li><li> Transferência para 1X PBS + 0,02% de azida de sódio + ProHance mM 2. </li><li> De alta resolução de varredura três dimensões de ressonância magnética em 7 Tesla ocorre entre 4 dias e não superior a 2,5 meses após a perfusão. Cérebros são colocados em uma matriz de bobina de 16 canais solenóide (Figura 5). </li><li> Parâmetros de imagem são os seguintes: spin echo rápido com TR 325 ms e um de 30 ms TEeff comprimento do comboio, echo de 6 com 4 médias. As imagens finais têm uma resolução isotrópica de 32 mM (Figura 6) ea duração da verificação é de aproximadamente 12 horas. </li><li> Após a digitalização, coloque o crânio em formalina a 10% + 2 ProHance mM para a preservação. </li></ol> 3. Resultados representativos: <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. O sistema de carregamento mouse. A &quot;matriz de carga&quot; e &quot;mouse colméia&quot; conectado com um sistema comum de fibra de vidro ferroviário. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. A câmara de indução. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. A) O trenó, mostrando sensores de monitoramento integrado e apoio de cabeça. b) Um rato anestesiado em um trenó com o apoio de cabeça em anexo. O conjunto de trenó desliza facilmente para dentro do tubo de centrífuga. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4. </strong&gt; Representante in vivo imagens múltiplas do cérebro de um scan 3 horas tridimensional. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig5.jpg" alt="Figura 5" /> Figura 5. 16 canais série bobina para a digitalização de 16 amostras do cérebro fixo. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig6.jpg" alt="Figura 6" /> Figura 6. Imagem do cérebro Representante ex-vivo.

<ol>
	<li>Bock, N. A., Konyer, N. B., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple-mouse+MRI.">Multiple-mouse MRI.</a> Magn. Reson. Med. 49, 158-167 (2003).</li><li>Dazai, J., Bock, N. A., Nieman, B. J., Davidson, L. M., Henkelman, R. M., Chen, X. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+mouse+biological+loading+and+monitoring+system+for+MRI.">Multiple mouse biological loading and monitoring system for MRI.</a> Magn. Reson. Med. 52, 709-715 (2004).</li><li>Spring, S., Lerch, J. P., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sexual+dimorphism+revealed+in+the+structure+of+the+mouse+brain+using+three-dimensional+magnetic+resonance+imaging.">Sexual dimorphism revealed in the structure of the mouse brain using three-dimensional magnetic resonance imaging.</a> NeuroImage. 35, 1424-1433 (2007).</li><li>Idziak, S., Haeberlen, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+construction+of+a+high+homogeneity+rf+coil+for+solid-state+multiple-pulse+NMR.">Design and construction of a high homogeneity rf coil for solid-state multiple-pulse NMR.</a> J. Magn. Reson. 50, 281-288 (1982).</li></ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Tanto in vivo e ex vivo do mouse imaging assuntos imagem múltiplos sistemas de uma só vez para aumentar o rendimento de estudos de imagem consideravelmente, sem aumentar o tempo de imagem. As imagens do cérebro de ambos os in vivo e ex vivo várias técnicas mouse-imagem são de alta qualidade e são adequados para fenotipagem estruturas maiores e menores no cérebro do rato, respectivamente. Para minimizar o tempo de preparação de espécimes animais múltiplas, a paralelização de processos é de extrema importância. Por exemplo, o desenvolvimento da câmara de indução permitiu a indução de amostras simultaneamente, o trenó e sincronizou a aplicação do ECG e sondas de temperatura ao padronizar o posicionamento do corpo. Além disso, nosso sistema de imagem ex vivo permite-nos adquirir alta resolução imagens tridimensionais, de 16 de fixos cérebro todo de uma só vez o que é ideal para estudos de fenotipagem de alto rendimento. Possíveis limitações do nosso sistema de imagem in vivo incluem a incapacidade de controlar individualmente anestésico e temperatura para cada rato. Se necessário o controle anestésico individuais podem ser implementadas com a adição de vaporizadores anestésicos exclusivo para cada rato. Outra limitação do sistema de imagem in vivo é que a digitalização é restrita a camundongos que são menos do que aproximadamente 32 gramas. No entanto, há um plano atualmente para aumentar o tamanho da bobina para acomodar animais maiores.

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		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Isoflurane, USP (AErrane)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Baxter</td>
<td>CA2L9108</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>NAIR</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Church &amp; Dwight Canada Corp.</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tears Naturale P.M.</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Alcon</td>
<td>DIN 02082519</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Omniscan (gadodiamide injection USP) </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE healthcare</td>
<td>J-110A</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Custom Sleds </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Dazai Research Instruments</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>PBS w/o Ca and Mg </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Wisent</td>
<td>311-010-CL</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Heparin 10000USP/10ml </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Pharmaceutical Partners of Canada</td>
<td>DIN 02264315</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>ProHance (gadoteridol injection USP)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Bracco Diagnostics</td>
<td>11181 </td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Parafolmadehyde (powder)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma</td>
<td>P-6148-500g</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Sodium Azide</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher</td>
<td>S227-100</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Formalin 10%</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher </td>
<td>SF100-4</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

multiple-mouse neuroanatomical magnetic resonance imaging

O campo de fenotipagem do mouse com a ressonância magnética (MRI) está crescendo rapidamente, motivado pela necessidade de melhores ferramentas para a caracterização e avaliação de modelos do rato da doença humana. MRI é uma modalidade excelente para investigar animais geneticamente alterados. Ele é capaz de cobertura do cérebro inteiro, pode ser usado in vivo, e fornece mecanismos múltiplos contraste para investigar diferentes aspectos da neuranatomy e fisiologia. O advento de scanners de alto campo, juntamente com a capacidade de digitalizar vários mouses ao mesmo tempo permite a fenotipagem rápida de novas mutações. Estudos com ratos eficaz MRI requerem atenção a muitos aspectos do delineamento experimental. Neste artigo, vamos descrever métodos gerais para adquirir imagens de qualidade para fenotipagem do mouse usando um sistema que as imagens camundongos simultaneamente em freqüência de rádio blindados de transmissão / recepção (RF) bobinas em um ímã comum (Bock et al., 2003). Nós nos concentramos principalmente na fenotipagem anatômicas, uma aplicação importante e acessível, que mostrou um alto potencial de impacto em muitos modelos de ratos no nosso centro de imagem. Antes de podermos fornecer os passos detalhados para adquirir tais imagens, existem importantes considerações práticas para ambos in vivo de imagem cerebral (Dazai et al., 2004) e ex vivo de imagem cerebral (Spring et al., 2007) que devem ser observados. Estes são discutidos abaixo.

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Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

A ressonância magnética (RM) tornou-se uma ferramenta cada vez mais popular para examinar o fenótipo de camundongos geneticamente modificados. Este artigo ilustra os métodos necessários para alcançar alto rendimento fenotipagem de ratos geneticamente alterados usando vários mouse MRI.

Múltiplas mouse-Imagem por Ressonância Magnética neuroanatômicos

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

multiple-mouse-neuroanatomical-magnetic-resonance-imaging

Research

JoVE Journal

Neuroscience

15.7K visualizações.  Hospital for Sick Children. A ressonância magnética (RM) tornou-se uma ferramenta cada vez mais popular para examinar o fenótipo de camundongos geneticamente modificados. Este artigo ilustra os métodos necessários para alcançar alto rendimento fenotipagem de ratos geneticamente alterados usando vários mouse MRI.

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Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

High-Resolution Magic Angle Spinning (HRMAS) proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) is a novel non-destructive technique that improves spectral line-widths and allows high-resolution spectra to be obtained from extracts, intact cells, cell cultures, and more importantly intact tissue to investigate relationships between metabolites and cellular processes. In vivo HRMAS 1H-MRS studies have yet to be reported in the live fruit fly Drosophila melanogaster. Drosophila, as a simpler genetic organism, allows the multiple biological functions and various evolutionarily conserved signaling pathways to be examined at the whole organism level and it is a useful model for investigating genetics and physiology. To this end, we developed and implemented an in vivo HRMAS 1H-MRS method to investigate live Drosophila at 14.1 T. Here, we outline an HRMAS 1H-MRS protocol for the molecular characterization of Drosophila with a conventional MR spectrometer equipped with an HRMAS probe. This technique is a novel, in vivo, non-destructive Drosophila metabolite measurement approach, which enables the identification of disease biomarkers and thus may contribute to novel therapeutic development.

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

This technique enables the use of high-resolution magic angle spinning proton MR spectroscopy (HRMAS 1H-MRS) for molecular characterization of live Drosophila melanogaster with a conventional 14.1 tesla spectrometer equipped with an HRMAS probe.

Espectroscopia de Ressonância Magnética de viver Drosophila melanogaster Usando Angle Spinning Magia

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

Neurociência

High-resolution Functional Magnetic Resonance Imaging Methods for Human Midbrain

Functional MRI (fMRI) is a widely used tool for non-invasively measuring correlates of human brain activity. However, its use has mostly been focused upon measuring activity on the surface of cerebral cortex rather than in subcortical regions such as midbrain and brainstem. Subcortical fMRI must overcome two challenges: spatial resolution and physiological noise. Here we describe an optimized set of techniques developed to perform high-resolution fMRI in human SC, a structure on the dorsal surface of the midbrain; the methods can also be used to image other brainstem and subcortical structures.
High-resolution (1.2 mm voxels) fMRI of the SC requires a non-conventional approach. The desired spatial sampling is obtained using a multi-shot (interleaved) spiral acquisition1. Since, T2* of SC tissue is longer than in cortex, a correspondingly longer echo time (TE ~ 40 msec) is used to maximize functional contrast. To cover the full extent of the SC, 8-10 slices are obtained. For each session a structural anatomy with the same slice prescription as the fMRI is also obtained, which is used to align the functional data to a high-resolution reference volume.
In a separate session, for each subject, we create a high-resolution (0.7 mm sampling) reference volume using a T1-weighted sequence that gives good tissue contrast. In the reference volume, the midbrain region is segmented using the ITK-SNAP software application2. This segmentation is used to create a 3D surface representation of the midbrain that is both smooth and accurate3. The surface vertices and normals are used to create a map of depth from the midbrain surface within the tissue4.
Functional data is transformed into the coordinate system of the segmented reference volume. Depth associations of the voxels enable the averaging of fMRI time series data within specified depth ranges to improve signal quality. Data is rendered on the 3D surface for visualization.
In our lab we use this technique for measuring topographic maps of visual stimulation and covert and overt visual attention within the SC1. As an example, we demonstrate the topographic representation of polar angle to visual stimulation in SC.

This article describes techniques to perform high-resolution functional magnetic resonance imaging with 1.2 mm sampling in human midbrain and subcortical structures using a 3T scanner. Use of these techniques to resolve topographic maps of visual stimulation in the human superior colliculus (SC) is given as an example.

De alta resolução funcionais Métodos ressonância magnética para Midbrain Humanos

Functional MRI (fMRI) is a widely used tool for non-invasively measuring correlates of human brain activity. However, its use has mostly been focused upon ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of neurological and psychiatric disorders such as stroke and depression. Yet, the mechanisms underlying its ability to modulate brain excitability to improve clinical symptoms remains poorly understood 33. To help improve this understanding, proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) can be used as it allows the in vivo quantification of brain metabolites such as &#947;-aminobutyric acid (GABA) and glutamate in a region-specific manner 41. In fact, a recent study demonstrated that 1H-MRS is indeed a powerful means to better understand the effects of tDCS on neurotransmitter concentration 34. This article aims to describe the complete protocol for combining tDCS (NeuroConn MR compatible stimulator) with 1H-MRS at 3 T using a MEGA-PRESS sequence. We will describe the impact of a protocol that has shown great promise for the treatment of motor dysfunctions after stroke, which consists of bilateral stimulation of primary motor cortices 27,30,31. Methodological factors to consider and possible modifications to the protocol are also discussed.

This article aims to describe a basic protocol for combining transcranial direct current stimulation (tDCS) with proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) measurements to investigate the effects of bilateral stimulation on primary motor cortex metabolism.

O Uso de Espectroscopia de Ressonância Magnética como ferramenta para a Medição do Bi-hemisféricas transcranianas Estimulação Elétrica Efeitos sobre Motor Primário Cortex Metabolismo

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has been heavily studied. While many imaging studies treat the hippocampus as a single unitary neuroanatomical structure, it is, in fact, composed of several subfields that have a complex three-dimensional geometry. As such, it is known that these subfields perform specialized functions and are differentially affected through the course of different disease states. Magnetic resonance (MR) imaging can be used as a powerful tool to interrogate the morphology of the hippocampus and its subfields. Many groups use advanced imaging software and hardware (&#62;3T) to image the subfields; however this type of technology may not be readily available in most research and clinical imaging centers. To address this need, this manuscript provides a detailed step-by-step protocol for segmenting the full anterior-posterior length of the hippocampus and its subfields: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus (DG), strata radiatum/lacunosum/moleculare (SR/SL/SM), and subiculum. This protocol has been applied to five subjects (3F, 2M; age 29-57, avg. 37). Protocol reliability is assessed by resegmenting either the right or left hippocampus of each subject and computing the overlap using the Dice&#39;s kappa metric. Mean Dice&#39;s kappa (range) across the five subjects are: whole hippocampus, 0.91 (0.90-0.92); CA1, 0.78 (0.77-0.79); CA2/CA3, 0.64 (0.56-0.73); CA4/dentate gyrus, 0.83 (0.81-0.85); strata radiatum/lacunosum/moleculare, 0.71 (0.68-0.73); and subiculum 0.75 (0.72-0.78). The segmentation protocol presented here provides other laboratories with a reliable method to study the hippocampus and hippocampal subfields in vivo using commonly available MR tools.

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The goal of this manuscript is to study the hippocampus and hippocampal subfields using MRI. The manuscript describes a protocol for segmenting the hippocampus and five hippocampal substructures: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus, strata radiatum/lacunosum/moleculare, and subiculum.

Alta resolução<em&gt; In Vivo</em&gt; Manual Protocolo Segmentação para hipocampo humano subcampos Utilizando Ressonância Magnética 3T

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has ...

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of structural MRI in vivo is ultimately limited by physiological noise, including pulsation, respiration and head movement. Although imaging hardware continues to improve, it is still difficult to resolve structures on the millimeter scale. For example, the primary visual sensory pathways synapse at the lateral geniculate nucleus (LGN), a visual relay and control nucleus in the thalamus that normally is organized into six interleaved monocular layers. Neuroimaging studies have not been able to reliably distinguish these layers due their small size that are less than 1 mm thick.
The resolving limit of structural MRI, in a postmortem brain was tested using multiple images averaged over a long duration (~24 h). The purpose was to test whether it was possible to resolve the individual layers of the LGN in the absence of physiological noise. A proton density (PD)1 weighted pulse sequence was used with varying resolution and other parameters to determine the minimum number of images necessary to be registered and averaged to reliably distinguish the LGN and other subcortical regions. The results were also compared to images acquired in living human brains. In vivo subjects were scanned in order to determine the additional effects of physiological noise on the minimum number of PD scans needed to differentiate subcortical structures, useful in clinical applications.

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

Here we present a protocol to determine the minimum number images that needed to be registered and averaged to resolve subcortical structures and test whether the individual layers of the LGN could be resolved in the absence of physiological noise.

De alta resolução de ressonância magnética estrutural do Subcórtex Humano<I&gt; In Vivo</I&gt; E Postmortem

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of ...

A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat model of ischemic stroke, differences in quantitative T1 and T2 MRI relaxation times (qT1 and qT2) between the ischemic lesion (delineated by low diffusion) and the contralateral non-ischemic hemisphere increase with time from stroke onset. The time dependency of MRI relaxation time differences is heuristically described by a linear function and thus provides a simple estimate of stroke onset time. Additionally, the volumes of abnormal qT1 and qT2 within the ischemic lesion increase linearly with time providing a complementary method for stroke timing. A (semi)automated computer routine based on the quantified diffusion coefficient is presented to delineate acute ischemic stroke tissue in rat ischemia. This routine also determines hemispheric differences in qT1 and qT2 relaxation times and the location and volume of abnormal qT1 and qT2 voxels within the lesion. Uncertainties associated with onset time estimates of qT1 and qT2 MRI data vary from &plusmn; 25 min to &plusmn; 47 min for the first 5 hours of stroke. The most accurate onset time estimates can be obtained by quantifying the volume of overlapping abnormal qT1 and qT2 lesion volumes, termed 'Voverlap' (&plusmn; 25 min) or by quantifying hemispheric differences in qT2 relaxation times only (&plusmn; 28 min). Overall, qT2 derived parameters outperform those from qT1. The current MRI protocol is tested in the hyperacute phase of a permanent focal ischemia model, which may not be applicable to transient focal brain ischemia.

A protocol for stroke onset time estimation in a rat model of stroke exploiting quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) parameters is described. The procedure exploits diffusion MRI for delineation of the acute stroke lesion and quantitative T1 and T2 (qT1 and qT2) relaxation times for timing of stroke.

Um protocolo de ressonância magnética para estimativa de tempo de início curso em situações de isquemia Cerebral permanente

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic resonance imaging (MRI) plays an important role in both confirming the diagnosis and evaluating the degree of compression. However, the anatomical detail provided by conventional MRI is not sufficient to accurately estimate neuronal damage and/or assess the possibility of neuronal recovery in chronic spinal cord compression patients. In contrast, diffusion tensor imaging (DTI) can provide quantitative results according to the detection of water molecule diffusion in tissues. In the present study, we develop a methodological framework to illustrate the application of DTI in chronic spinal cord compression disease. DTI fractional anisotropy (FA), apparent diffusion coefficients (ADCs), and eigenvector values are useful for visualizing microstructural pathological changes in the spinal cord. Decreased FA and increases in ADCs and eigenvector values were observed in chronic spinal cord compression patients compared to healthy controls. DTI could help surgeons understand spinal cord injury severity and provide important information regarding prognosis and neural functional recovery. In conclusion, this protocol provides a sensitive, detailed, and noninvasive tool to evaluate spinal cord compression.

Here, we present a protocol for the application of diffusion tensor imaging parameters to evaluate spinal cord compression.

Imagem latente de ressonância magnética do tensor da difusão na compressão crônica da medula espinal

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic ...

Standardized Data Acquisition for Neuromelanin-Sensitive Magnetic Resonance Imaging of the Substantia Nigra

The dopaminergic system plays a crucial role in healthy cognition (e.g., reward learning and uncertainty) and neuropsychiatric disorders (e.g., Parkinson's disease and schizophrenia). Neuromelanin is a byproduct of dopamine synthesis that accumulates in dopaminergic neurons of the substantia nigra. Neuromelanin-sensitive magnetic resonance imaging (NM-MRI) is a noninvasive method for measuring neuromelanin in those dopaminergic neurons, providing a direct measure of dopaminergic cell loss in the substantia nigra and a proxy measure of dopamine function. Although NM-MRI has been shown to be useful for studying various neuropsychiatric disorders, it is challenged by a limited field-of-view in the inferior-superior direction resulting in the potential loss of data from the accidental exclusion of part of the substantia nigra. In addition, the field is lacking a standardized protocol for the acquisition of NM-MRI data, a critical step in facilitating large-scale multisite studies and translation into the clinic. This protocol describes a step-by-step NM-MRI volume placement procedure and online quality control checks to ensure the acquisition of good-quality data covering the entire substantia nigra.

This protocol shows how to acquire neuromelanin-sensitive magnetic resonance imaging data of the substantia nigra.

Aquisição de Dados Padronizados para Ressonância Magnética Sensível à Neuromelanina da Substância Negra

The dopaminergic system plays a crucial role in healthy cognition (e.g., reward learning and uncertainty) and neuropsychiatric disorders (e.g., ...

Acquisition of Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging Data in the Rat

Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) has become an increasingly popular method to study brain function in a resting, non-task state. This protocol describes a preclinical survival method for obtaining rs-fMRI data. Combining low dose isoflurane with continuous infusion of the &#945;2 adrenergic receptor agonist dexmedetomidine provides a robust option for stable, high-quality data acquisition while preserving brain network function. Furthermore, this procedure allows for spontaneous breathing and near-normal physiology in the rat. Additional imaging sequences can be combined with resting-state acquisition creating experimental protocols with anesthetic stability of up to 5 h using this method. This protocol describes the setup of equipment, monitoring of rat physiology during four distinct phases of anesthesia, acquisition of resting-state scans, quality assessment of data, recovery of the animal, and a brief discussion of post-processing data analysis. This protocol can be used across a wide variety of preclinical rodent models to help reveal the resulting brain network changes that occur at rest.

This protocol describes a method for obtaining stable resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) data from a rat using low dose isoflurane in combination with low dose dexmedetomidine.

Aquisição de dados de ressonância magnética funcional de estado de repouso no rato

Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) has become an increasingly popular method to study brain function in a resting, non-task ...

Endovascular Perforation Model for Subarachnoid Hemorrhage Combined with Magnetic Resonance Imaging (MRI)

The endovascular filament perforation model to mimic subarachnoid hemorrhage (SAH) is a commonly used model - however, the technique can cause a high mortality rate as well as an uncontrollable volume of SAH and other intracranial complications such as stroke or intracranial hemorrhage. In this protocol, a standardized SAH mouse model is presented, induced by endovascular filament perforation, combined with magnetic resonance imaging (MRI) 24 h after operation to ensure the correct bleeding site and exclude other relevant intracranial pathologies. Briefly, C57BL/6J mice are anesthetized with an intraperitoneal ketamine/xylazine (70 mg/16 mg/kg body weight) injection and placed in a supine position. After midline neck incision, the common carotid artery (CCA) and carotid bifurcation are exposed, and a 5-0 non-absorbable monofilament polypropylene suture is inserted in a retrograde fashion into the external carotid artery (ECA) and advanced into the common carotid artery. Then, the filament is invaginated into the internal carotid artery (ICA) and pushed forward to perforate the anterior cerebral artery (ACA). After recovery from surgery, mice undergo a 7.0 T MRI 24 h later. The volume of bleeding can be quantified and graded via postoperative MRI, enabling a robust experimental SAH group with the option to perform further subgroup analyses based on blood quantity.

Endovascular Perforation Model for Subarachnoid Hemorrhage Combined with Magnetic Resonance Imaging MRI

Here we present a standardized SAH mouse model, induced by endovascular filament perforation, combined with magnetic resonance imaging (MRI) 24 h after operation to ensure the correct bleeding site and exclude other relevant intracranial pathologies.

Modelo de perfuração endovascular para hemorragia subaracnóide combinada com ressonância magnética (RM)

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