Agradecemos Kyle Stehlik, Natasha Wilkins, e Matt Runquist de assistência experimental. Financiado pelo Fundo de Pesquisa e Educação Initiative, um componente do Avançando um endowment saudável Wisconsin no Medical College of Wisconsin, e da Fundação Craig H. Neilsen.

NOTA: Declaração de Ética: O Cuidado Institucional e usar os comités (IACUC) da Faculdade de Medicina de Wisconsin e Clement J. Zablocki VA Medical Center aprovado todos os procedimentos. 1. Preparação animal e Monitoramento <ol><li> Anestesiar o rato numa câmara de indução, utilizando 5% de isoflurano em ar medicinal. Quando o reflexo de endireitamento está ausente e apertando a pata traseira não produz reflexo de retirada, reduzir a anestesia para 2% e transferir o animal para o scanner em uma posição propensa de cabeça. Manter isoflurano a 2% através de um dispositivo de cone do nariz ao longo do processo, e manter o ar medicinal a um caudal de cerca de 1 L / min. Aplicar uma pequena quantidade de lubrificante unguento para os olhos dos ratos para evitar danos na córnea enquanto sob anestesia. </li><li> Coloque um cinto de monitorização respiratória com segurança em torno do tronco do rato. Conecte o cinto para um sistema de gating respiratório. Antes de avançar o rato dentro do furo scanner, chec<html> k o computador monitorização respiratória para garantir o ciclo respiratório é clara e consistente. Ajuste o cinto, se necessário, uma vez que esta etapa é fundamental para a qualidade da imagem. </li><li> Monitorizar e manter a temperatura do corpo do animal a 37 ° C por meio de uma sonda rectal e sistema de aquecimento por ar quente. Manter a freqüência respiratória, entre 30-45 respirações por minuto, ajustando o nível de anestesia entre 1,2 e 2%. </li><li> Posicione o rato no suporte da cabeça com uma barra de mordida e de parafuso em barras de ouvido (Figura 1), e deslize a cabeça em uma bobina de volume quadratura até a coluna cervical está posicionado no centro da bobina. NOTA: Os ombros do rato pode impedir a progressão na bobina. </li><li> Avance o rato e titulares de apoio dentro do furo scanner. Se for o caso, ajustar a sintonia e capacitores correspondentes da bobina para a frequência adequada e impedância de acordo com as instruções fornecidas pelo fornecedor de bobina. </li></ol>e_title &quot;&gt; 2. MRI parâmetros de digitalização NOTA: Os procedimentos descritos aqui usei um 9.4 T furo horizontal sistema de animal de pequeno porte, mas são aplicáveis ​​a outras forças do campo de sistemas de ressonância magnética de animais de pequeno porte. <ol><li> Use procedimentos automatizados do sistema de MRI para detecção da frequência de ressonância, melhorando de forma iterativa a homogeneidade do campo magnético (calços), a calibração da energia de radiofrequência, e ajustamento do ganho do receptor. </li><li> Usando a interface do software do sistema, obter um plano de três olheiro varredura padrão para garantir o posicionamento correto. <ol><li> Clique em &quot;Nova verificação&quot;, selecione TriPilot, e clique no botão &quot;semáforo&quot; para adquirir as imagens. </li><li> Assegurar o centro da coluna cervical está alinhada tanto com o centro do magneto e o centro da bobina de ressonância magnética. Para centralizar a espinha dentro do ímã, empurrar ou puxar sobre o berço e readquirir a digitalização olheiro para verificação. </li><li> Para ajustar a position da coluna cervical em relação à bobina de ressonância magnética, remover o suporte do íman para reposicionamento. Se necessário, repita o processo até que a posição é consistente. Se o animal é reposicionado, repita o passo 2.1. </li></ol></li><li> Adicionar uma sequência spin-echo ponderada nova difusão eco-planar (DtiEpi) com o protocolo de imagem atual. <ol><li> Configurar e adquirir difusão imagens ponderadas com a sequência de DWI usando as configurações padrão, exceto para o seguinte: </li><li> Abra a posição interface gráfica fatia de prescrever 12 fatias com uma espessura de 0,75 mm. Orientar as fatias perpendicularmente ao eixo principal do segmento cervical. Assegurar o posicionamento fatia consistente entre animais diferentes ou em diferentes sessões de imagem utilizando a base do cerebelo como uma referência interna. </li><li> Defina as bandas de saturação para &#39;On&#39;. Posição 4 bandas de saturação com uma espessura de 10 mm do lado de fora da medula espinal para minimizar o sinal a partir desses tecidos ereduzir o seu potencial para induzir estruturas (Figura 3). Definir gating respiratório (&#39;módulo trigger&#39;) para &#39;on&#39;. NOTA: O gating custom respiratória requer conhecimento e experiência em programação seqüência de pulsos. Se este não está disponível, uma solução consiste em reduzir o número de fatias de 3-5 e o TR a 1 s para assegurar que todas as fatias são obtidos em entre respirações do animal. Repita a seqüência completa com o outro subconjunto de fatias para obter a cobertura completa da medula cervical. </li><li> Clique no ícone da caixa de ferramentas e, em seguida, clique em &quot;Editar método.&quot; Definir o número de segmentos do PAV a 4. Mude a direção de codificação de fase para a esquerda-direita. Outras configurações padrão devem ser: echo espaçamento = 0,3234 ms, comprimento total de trem eco por segmento EPI = 32. NOTA: A codificação de fase definida como a direcção da esquerda para a direita em vez de ântero-posterior irá reduzir a contaminação de movimento a partir de outras estruturas. </li><li> Use as seguintes geometriconfigurações de cal. Tamanho da matriz = 128 x 128, e no plano de campo de visão = 25,6 x 25,6 milímetros, resultando numa resolução espacial no plano x 0,200 = 0,200 milímetros. Certifique-se de espessura de corte = 0,75 mm. Ordem Slice = &#39;intercalados&#39;, gap fatia = 0 mm. </li><li> Use as seguintes configurações de ponderação de difusão: DW modo medida = &#39;DW contraste &quot;, duração gradiente de difusão (δ) = 7 ms, separação gradiente de difusão (Δ) = 12 ms, o número de valores de b = 8, desejados b valores = 0 , 250, 500, 750, 1.000, 1.500, 2.500, 3.500 mm / s 2, o número de instruções de difusão = 2, pesando difusão instruções = [1 0 0] e [0 0 1] (a ser feita nos planos paralelos e ortogonal ao eixo da medula espinal). NOTA: Com essas configurações, conseguimos b valores tão altos como 3.500 s / mm 2. Especificações de hardware e outras características de desempenho do sistema pode limitar o valor b, sendo que a duração gradiente de difusão (δ) e separação por gradiente de difusão (Δ) são dependentes do gdesempenho radient, que no nosso sistema foram: (a força máxima gradiente: 440 mt / m, taxa de variação máxima: 3.440 T / m / s). Para medições de curtose, B-2 valores, com o valor de b maior de pelo menos 2.000 s / mm 2, são recomendados. </li><li> Use as seguintes configurações de sincronização. tempo de eco (TE) = 27 ms (ajustado no mínimo, inserindo 0), tempo de repetição (TR) = 1.800 ms. </li></ol></li><li> Adquirir a sequência preparado. Com os parâmetros listados acima, o tempo total da aquisição é de aproximadamente 25 min. </li><li> Ao longo de todas as análises, controlar o software de gating respiratório e ajustar o período de atraso entre o &quot;gatilho&quot; (software de detecção de validade) e o sinal para o sistema MRI, de modo que as aquisições ocorrer apenas na porção quiescente (imóvel) do ciclo respiratório (Figura 2a, parcela estável de linha cinza). Um atraso do disparo entre 100-400 mseg é necessário, dependendo da respiração do animal padrão. Isso vai ajudar a reduzir o artifatos que ocorrem com o movimento respiratório (Figura 3e). </li><li> Se estiver disponível, repetir a seqüência com o costume &quot;blips reverter&quot; definida como &#39;on&#39;, o que requer um adicional de 25 minutos de tempo de aquisição. NOTA: Se o costume &#39;reverse-blip&#39; seqüência 9 (necessário para correção de susceptibilidade artefato durante a Etapa 3) não está disponível, apenas uma única direção codificação fase EPI é possível, enquanto a modificação seqüência blip invertida permite a escolha da direção codificação fase (à direita -para-esquerda ou da esquerda para a direita). </li><li> Quando imaging for concluída, remover o animal do titular e devolvê-lo à sua gaiola. Não deixe um animal sem supervisão até que ele recuperou a consciência suficiente para manter decúbito esternal. </li></ol> Processamento 3. Imagem <ol><li> Exportar dados do sistema em formato DICOM diretamente do sistema (preferível) ou converter os dados para o formato NIfTI usando custom ou thirsoftware d-party. </li><li> Execute susceptibilidade correção artefato. <ol><li> Extraia o b = 0 volumes de cada digitalização em um único arquivo, usando utilitários fornecidos com FSL ou outros pacotes de software de ressonância magnética. Um arquivo para cada sentido codificar fase é necessária. NOTA: Por exemplo, se cada varrimento consistia de 8 varrimentos de diferentes valores de b com ponderação de difusão na direcção transversal, seguido por 8 varrimentos de ponderação de difusão na direcção longitudinal, o ficheiro de imagem contém b = 0 varreduras em 1 o r e 9ª volumes, e pode ser extraído e montada com o seguinte código shell: fslroi $ {up} _dwi_masked.nii.gz temp1 0 1 fslroi $ {up} _dwi_masked.nii.gz temp2 8 1 fslroi $ {down} _dwi_masked.nii.gz TEMP3 0 1 fslroi $ {down} _dwi_masked.nii.gz Temp4 8 1 fslmerge -t blip_both temp1 temp2 TEMP3 Temp4 (Em que, neste caso, para cima e $ $ baixo estão os scans com normal e reversa instruções codificam fase, respectivamente). </li&gt; <li> Use o comando &#39;topup&#39; em FSL 10,11 para criar um arquivo corrigido com redução de artefatos de distorção de imagem. Aplique esta correcção às imagens DWI-primas a serem utilizadas para a criação de mapas de parâmetros. NOTA: As instruções de utilização do comando pode ser encontrada em <a href="http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/TOPUP/TopupUsersGuide">http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/TOPUP/TopupUsersGuide</a> . Exemplo de código a usar o comando, neste caso, é a seguinte: topup --imain = blip_both_nlmf_b0images_masked.nii --datain = .. / topup_data.txt --config =. / b02b0_ratspine.cnf --out = topup_splines_nlmf --iout = $ out --verbose --logout = topuplog.log dwiup = `ls $ {up} * dwi_nlmFilt.nii` = dwidown `ls $ {down} * dwi_nlmFilt.nii` applytopup --imain = $ {dwiup}, $ {} dwidown --datain = .. / topup_data.txt --method = jac --inindex = 1, $ ind --topup = topup_splines_nlmf --out = DWI _ $ {out } -v Copie e editar o arquivo padrão em $ {} FSLDIR /etc/flirtsch/b02b0.cnf para o spin ratoai cabo, reduzindo cada um dos valores nas linhas --fwhm --warpres e por um factor de 10. </li></ol></li><li> Se as imagens com ponderação difusão são adquiridos ao longo de pelo menos 6 direções não ortogonais (usando um esquema DTI em Paravision ou um design personalizado similar), use os pacotes de software, tais como Diffusion Toolbox 12 ou Camino da FSL 13 para calcular mapas de parâmetros DTI padrão. Se não, utilizar um procedimento de geração de métricas de costume úteis, que emprega ponderação difusão apenas ao longo de duas direcções, por exemplo, como indicado nos passos 3.4 a frente. </li><li> Carregar o arquivo DWI corrigido emitido por TopUp em fslview e selecione &quot;File -&gt; Criar Mask&quot; a partir do menu. Utilize as ferramentas de lápis para desenhar uma região de interesse dentro de um tipo de tecido (por exemplo, GM, WM dorsal, ou ventrolateral WM). Salve este arquivo e repita para quaisquer outros ROIs desejados para usar mais tarde. NOTA: outros procedimentos para ROIs segmento da medula espinhal foram documentados 14,15 </sup&gt; e pode ser preferível para usuários avançados. </li><li> Use o arquivo de ROI para mascarar o arquivo DWI e depois calcular a média do sinal dentro do ROI para cada volume de imagem usando o seguinte comando: fslstats -t DWI_corrected.nii.gz -k GM_mask.nii.gz -M </li><li> Copie os 8 primeiros resultados em programa de computação numérica como MATLAB, como um vetor para o sinal transversal (por exemplo, chamá-lo sig_T), eo segundo 8 resultados como um vetor para o sinal longitudinal (sig_L), onde 8 é o número de b- Os valores utilizados. <ol><li> Copie os valores de B, em um programa de computação numérica como um vetor de 8 valores-B. Os valores-B para as direcções transversais e longitudinais foram idênticos. Se possível, o valor b-benefício, ao invés do valor nominal b, deve ser obtido a partir do scanner, que está listado na janela de parâmetros do passo 2.3.5 como &quot;Valor eficaz B&quot;. </li><li> Use curva toolbox montagem do programa de computação numérica para caber o sinal vs. dados b-valor para poe modelo desejado digitando cftools no prompt de comando. Para fazer isso, clique em &quot;Data ...&quot; e selecione os vetores de sinal como data-y e os valores-B como dados-x. Clique em &quot;Fitting ...&quot; e em &quot;Tipo de ajuste&quot; escolher &quot;Equação personalizada&quot; e clique em &quot;New&quot; e &quot;Equações gerais&quot; para inserir uma equação para a montagem. </li></ol></li><li> Para ajustar ao modelo de difusão standard, entram na equação: S0. * Exp (-x. * D) &quot;(1) </li><li> Para caber a um modelo que inclui a difusão e um termo de segunda ordem (kurtosis; K) para medir o desvio da difusão gaussian 16, entram na equação: S0. * Exp (-x. * D + (1/6). * (X. * D). ^ 2. * K) &quot;(2) </li><li> Clique em &quot;OK&quot; e &quot;Aplicar&quot;. Observar os valores estimados para diffusivity (D) e curtose (K) na janela de saída. No &quot;conjunto de dados:&quot; selector, selecione os dados sig_T (ou sig_L) para uso com a equação (1)ou (2) e clique em &quot;Aplicar&quot;. </li><li> Calcule o índice de anisotropia (AI), utilizando o transverso e difusividades longitudinais: AI = (D L D T) / (D L + D T) (3) Isto é análogo à anisotropia fracionada (FA) calculado a partir do modelo de DTI. Um índice de anisotropia para curtose também pode ser calculado usando transversal e longitudinal curtose em lugar de difusividade. Nota Este método indica os valores de parâmetros do modelo, tais como K T, D T, etc. Também é possível usar a operação de linha de comando da caixa de ferramentas de ajuste de curva em cada voxel dentro da coluna vertebral para criar um mapa de cada parâmetro do modelo . Métodos de montagem alternativos podem ser utilizados e estão detalhados em outro lugar. 17 </li></ol>

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Taxas de publicação deste artigo foram parcialmente patrocinado pela Bruker Corporation.

As técnicas descritas aqui pode fornecer difusão de alta qualidade imagens ponderadas de medula espinhal de ratos in vivo. A qualidade da imagem depende de muitos factores, mas a medula espinhal tem vários problemas únicos que são importantes. Movimento é um problema importante que se não for corrigido, irá resultar em imagens inutilizáveis. Assim, requer um acompanhamento atento durante a sessão de ressonância magnética. Se artefatos de imagem são observadas no exame inicial que são consistentes com o movimento, parar a aquisição e tomar medidas para eliminar os artefatos, uma vez que estes são difíceis de remover no pós-processamento. Verifique se o computador respiratório recebe um sinal forte, regular a partir da unidade de monitorização respiratória. O cinto de respiração pode necessitar de ser ajustado para a tensão correcta, que fornece um sinal consistente, mas não restringir a respiração do animal. Manter o nível adequado de anestesia em todos os momentos; 1,5-2,0% de isofluorano foi usado na nossa experience. Da mesma forma, a redução no movimento global do animal e a coluna vertebral é um outro aspecto importante para fornecer imagens sem efeitos artificiais. Ao contrário da medula espinhal humana, que experimenta movimento significativo causado pela pulsação CSF relacionada com o ciclo cardíaco, pulsação CSF no roedor é predominantemente associada ao ciclo respiratório 18. Embora seja difícil de eliminar completamente todos os movimentos no cabo, isto é particularmente importante para reduzir o movimento na medida do possível, o que é muitas vezes conseguida através de tentativa e erro. Além disso, os ratos com várias lesões neurológicas ou doenças respiratórias podem ter taxas anormais ou outras complicações fisiológicas que podem exigir adaptação dos procedimentos aqui descritos. As modificações na sequência de pulso para gating respiratório, além de procedimentos de reconstrução de imagem adaptados para esta finalidade, minimizar os efeitos de distorção causadas por campos magnéticos não homogéneos que não podem ser removed por ajustes realizados no sistema de ressonância magnética. Do mesmo modo, a qualidade da imagem depende da duração de tempo de imagem. No nosso exemplo, limitando o número de coeficiente de difusão ao longo apenas duas direcções permitiu uma redução no tempo total de imagiologia. A limitação dessa abordagem é que ela não é mais compatível com a análise tensor completo (DTI), que é a norma para muitos outros estudos. Alternativamente, a utilização de menos médias e mais instruções de difusão ou valores de b pode permitir uma melhor caracterização, mantendo ao mesmo tempo de aquisição. Estudos anteriores demonstraram que a abordagem 2-sentido proporciona informação consistente com a 6-sentido (DTI) abordagem 19, mas deve ser tomado cuidado para assegurar que as fatias (e indicações de difusão) estão orientadas precisamente ao longo e perpendicular ao cabo. No entanto, a aquisição de vários valores-b permite uma melhor caracterização e montagem de curtose matemática e é recomendada a utilização de mais de um único b-Value. Além disso, a sequência completa foi repetido com uma direcção de codificação de fase inversa o que diminui os efeitos do campo magnético artefactos de susceptibilidade, e melhora a qualidade da imagem por meio de cálculo da média global. Por fim, a resolução da imagem usada em nosso protocolo prevê uma separação clara entre a substância branca e cinzenta. As imagens com maior resolução são possíveis, embora isso muitas vezes vem à custa de tempos de varredura mais longos ou o potencial para mais artefatos. Melhorias na bobinas de radiofreqüência, seqüências de pulsos, e métodos de pós-processamento, todos eles terão o efeito de melhorar a imagem da medula espinhal em futuras adaptações deste método. Por exemplo, bobinas de superfície pode ser benéfico para uma melhor qualidade de imagem semelhante ao observado em ratinhos. 20 Estas medidas têm uma alta probabilidade de serem úteis como marcadores para o diagnóstico clínico e tratamento de lesões da medula espinal.

A ressonância magnética (RM) é uma ferramenta não invasiva que fornece uma janela para o cérebro ea medula espinhal na saúde e na doença. MRI revolucionou o diagnóstico clínico, mas também é uma ferramenta valiosa para a investigação laboratorial. Os modelos animais de lesão neurológica ou doença fornecer uma plataforma para entender a fisiopatologia e acelerar a descoberta de terapias. Neste relatório, nós demonstrar a aplicação da ressonância magnética para um modelo de rato de lesão da medula espinhal para investigar potenciais biomarcadores de lesão microestrutural 1 usando tensor de difusão (DTI). O potencial de descoberta de biomarcadores imaging vai ajudar no diagnóstico e tratamento de pacientes com lesão medular. Estes marcadores são susceptíveis de desempenhar um papel na descoberta de terapias em modelos pré-clínicos e possibilitando a observação ou prognóstico em sua tradução para o contexto clínico. DTI é uma forma especializada de MRI que mede movimento microscópico demoléculas de água (isto é, difusão). DTI tem sido particularmente vantajosa no sistema nervoso devido à presença de axónios em que a difusão é desproporcionalmente mais rápido ao longo dos axónios que perpendicular a elas, que fornece informações sobre a sua orientação e composição microestrutural. Índices escalares derivados de DTI, incluindo uma medida da difusão dentro do tecido geral, a difusividade (MD), e uma medida da dependência da orientação difusão significa, anisotropia fracionada (FA) 2,3, visto ter aplicações extensas na caracterização da microestrutura do sistema nervoso na saúde e na doença 4. Essas métricas têm revelado características microscópicas dos tecidos que são invisíveis através da maioria dos outros métodos de ressonância magnética. Esforços anteriores demonstraram que DTI detecta alterações microestruturais remotos dentro do cordão cervical seguinte torácica SCI em ratos 1. As mudanças DTI remotos a partir da lesão provavelmente refletem como todo o res da medula espinhallagoas a lesão, e são potencialmente um marcador de lesão secundária. Imaging o medula espinhal de ratos in vivo apresenta vários desafios únicos. Mais notavelmente, a medula espinhal é afetada pelo movimento respiratório e requer muita atenção para minimizar movimento usando vários métodos. Em estudos anteriores, os dispositivos de imobilização removido movimento da coluna vertebral durante a verificação, 5. Para imagiologia de medula cervical, nós utilizamos contenção física sob a forma de um suporte de cabeça e barras de ouvido, que atenua, mas não elimina o movimento provocado pela respiração. Além disso, nós utilizamos um sistema personalizado de gating respiratório para sincronizar a aquisição de imagens com o ciclo respiratório de uma maneira eficiente. Estas modificações permitem que a remoção dos artefactos de outra forma causados ​​pelo movimento de grandes quantidades em grande escala causada pela respiração 6. DWI é altamente sensível ao movimento microscópico, incluindo o fluxo de CSF e da pulsação sanguínea, e essas fontes de menor dimensão do movimento contamination também são atenuadas por gating o esquema respiratório. Além disso, a medula espinhal tem uma pequena área da secção transversal e representa apenas uma fracção do campo de visão. No caso da imagiologia coluna cervical, em que a medula espinal está situado no fundo do corpo do animal, de uma bobina cilíndrica de radiofrequência com uma penetração de sinal adequada é necessária para a imagem da medula espinhal cervical com alta resolução. A redução do campo de visão é conseguida por supressão do volume exterior (OVS), que também serve para cancelar, ou estragar, o sinal a partir de tecidos fora da medula espinhal. Este método, chamado de gradientes de spoiler ou supressão de volume externo, também serve para reduzir a contaminação de movimento residual animal, fluxo CSF, ou pulsação arterial dentro desses tecidos. O arranjo da medula espinal, também podem ser exploradas para simplificar o protocolo de imagiologia. Os axónios da medula espinal na matéria branca (WM) são quase todos orientados paralelamente ao eixo principal da medula espinhal. Thnós, enquanto DWI do cérebro requer medidas ao longo de pelo menos 6 direções para assegurar os resultados não dependem da posição dentro do ímã (um processo chamado de tensor de difusão de imagem), as medições na medula espinhal podem ser adquiridos somente ao longo de duas direções paralelas e perpendicular ao cabo de 7,8, a seguir designado longitudinal e transversal, respectivamente. Assim, a difusividade e outros parâmetros são medidos ao longo das duas direcções, separadamente e em permitir inferências a microestrutura do tecido na saúde e na doença ou lesão.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="619">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:117px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Small animal imaging RF coil</td>
			<td style="width:117px;">Doty</td>
			<td style="width:119px;">SAIP400-H-38-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Respiratory gating system</td>
			<td style="width:117px;">SA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">1030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">MR scanner</td>
			<td style="width:117px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;">Biospec 94/30 USR</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

diffusion imaging in the rat cervical spinal cord

Magnetic resonance imaging (MRI) is the state of the art approach for assessing the status of the spinal cord noninvasively, and can be used as a diagnostic and prognostic tool in cases of disease or injury. Diffusion weighted imaging (DWI), is sensitive to the thermal motion of water molecules and allows for inferences of tissue microstructure. This report describes a protocol to acquire and analyze DWI of the rat cervical spinal cord on a small-bore animal system. It demonstrates an imaging setup for the live anesthetized animal and recommends a DWI acquisition protocol for high-quality imaging, which includes stabilization of the cord and control of respiratory motion. Measurements with diffusion weighting along different directions and magnitudes (b-values) are used. Finally, several mathematical models of the resulting signal are used to derive maps of the diffusion processes within the spinal cord tissue that provide insight into the normal cord and can be used to monitor injury or disease processes noninvasively.

Procedimentos adequados para minimizar artefatos de movimento resultar em difusão de alta qualidade imagens ponderados do rato cervical da medula espinhal. Usando gating custom respiratória (Figura 2), saturando sinal indesejado a partir de tecidos fora da coluna vertebral (Figuras 3B &amp; C), e no campo de correção de distorção susceptibilidade magnética produz imagens ponderadas em difusão como as figuras 4 e 5. Imagens impróprias ou não-fechado vai levar a artefatos na forma de fantasmas (Figura 3E), enquanto gating correto é livre de artefatos. A inspeção visual das imagens ponderadas difusão através da 12 fatias revela características da medula espinhal que se relaciona com sua microestrutura. Especificamente, a difusão mais rápida nos resultados dos tecidos em maior perda de sinal em imagens ponderadas de difusão, que é agravada com maior ponderação difusão (b-valor). Com ponderação difusão realizada perpendicular para o eixo da medula espinal, a matéria branca ao longo da periferia do fio aparece brilhante, uma vez que a difusão é lenta e restrita perpendicular aos axónios. Em contraste, a matéria cinzenta dentro da região central do cabo aparece mais escura, uma vez que ele é composto de axónios e corpos celulares que não estão todos alinhados ao longo de uma única direcção. Em comparação, a ponderação de difusão na direção resultados paralelos na substância branca com uma aparência mais escura, uma vez que a difusão é rápido ao longo dos axônios, enquanto a massa cinzenta é relativamente brilhante. É importante notar que os difusão ponderada imagens separadas são mostrados para diferentes valores de b, uma vez que as direcções paralelas e perpendiculares têm o melhor contraste entre matéria branca e cinzenta a valores de b diferentes. Combinando todas as imagens de difusão ponderada usando formalismos matemáticos permite mapas dos parâmetros de difusão a ser mostrado. Os sinais médios da matéria branca e cinzenta, são plotados contra o diffator de ponderação de fusão (b-value) para as direções paralelas e perpendiculares. Estes dados quantitativa reforça as imagens ponderadas de difusão mostrados na Figura 4. Especificamente, a matéria branca tem uma forte dependência da direcção do coeficiente de difusão (longitudinal ou transversal), ao passo que a matéria cinzenta é menos dependente da direcção. Da mesma forma, o sinal de encaixe em cada voxel usando a equação de difusão de curtose rendimentos quantitativos mapas de parâmetros de difusão (Figura 6B), que põem em evidência esta mesma dependência. A massa branca tem um alto grau de anisotropia, tanto para a difusão (AID) e medidas de curtose (AIK). Assim, a difusão transversal e curtose revelar a microestrutura subjacente da medula espinal que é conhecido a partir de estudos histológicos. Estes parâmetros de difusão, que são adquiridas ao vivo, mas anestesiados animais, refletir propriedades microscópicas dos tecidos, como a densidade de axônios e diâmetro. Alterações namedidas si causados ​​por lesões e doenças será útil para noninvasively avaliar as conseqüências da lesão e os efeitos das terapias promissoras. A difusão de imagem ponderada da medula espinal de rato cervical pode, portanto, tornar-se uma ferramenta para estudos pré-clínicos de lesão da medula espinal e doenças da medula espinal. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig1highres.jpg" /> Figura 1:. Desenho da bobina e o suporte para a medula espinhal cervical MRI Uma bobina volume de quadratura personalizado (Doty Scientific Inc) foi usado para a imagem da coluna cervical, com elevada sensibilidade e uniformidade. Anestesia e ar medicinal são entregues pelos portos de gás indicadas para o cone de nariz, a qual se encaixa confortavelmente em torno do nariz do rato. E o excesso de gás exalado é capturado pela linha de escape sob ligeiro vácuo. O chefe do rato é protegido com o bar mordida colocadas em torno dos incisivos eo delic barras de ouvido colocadosately dentro do canal auditivo. Outros componentes de monitoramento fisiológicos, incluindo o monitor respiratório e sonda de temperatura não são mostrados. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig2highres.jpg" /> Figura 2: Esquema de gating respiratório. Um traço típico respiratória (cinzento) e gatilho (vermelho) a partir da unidade de propagação são mostrados esquematicamente (A). Na aplicação típica de gating (B), um único gatilho é utilizado para adquirir todas as fatias (linhas verticais; 12 mostrado aqui), por vezes uniformemente espaçados no tempo de repetição (TR). Se o TR excede o período típico, várias fatias podem ocorrer durante uma respiração e ser susceptível de movimento (vermelho). No esquema modificado (C), um subconjunto de fatias são adquiridos rapidamente após o gatilho (6 mostrado aqui), seguido por um atraso, com as outras fatias adquiridas após o gatilho subsequente. Efetivamente, A TR é idêntica entre os dois regimes, reorganizando os atrasos na sequência. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig3highres.jpg" /> Figura 3:. Posicionamento fatia MRI, bandas de saturação e controle de movimento Doze cortes axiais foram dispostos a imagem olheiro (A) com a fatia mais anterior posicionado a uma distância consistente a partir da interseção do tronco cerebral e cerebelo diante. Bandas de saturação (B) foram adicionados a eliminar sinal indesejável fora da área de interesse. Uma imagem sem ponderação de difusão (C) e um com ponderação de difusão (D) com o esquema de gating personalizado empregada mostram claramente a anatomia do cabo e é livre de artefatos. Com o esquema não otimizado gating ou gating respiratório imprópria, de difusão de imagens ponderadas mostrar artefatos (E) como uma perda<html> de sinal dentro do cordão, ou múltiplos &quot;fantasmas&quot; fora do cabo que vai posterior análise corrupto. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52390/52390fig3large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig4highres.jpg" /> Figura 4:. Representativas de difusão imagens ponderadas Usando as optimizações descritas no texto, imagens ponderadas de difusão de alta qualidade foram obtidos com ponderação difusão transversal aplicada (A) e longitudinal (B) em relação ao eixo principal da medula espinal. Valores diferentes B são mostrados para cada direção que proporcionar o melhor contraste entre a substância branca e cinzenta para fins ilustrativos. Para cada direção ou b-valor, todos os 12 fatias foram adquiridas em aproximadamente 90 segundos.<html> carga / 52390 / &quot;target =&quot; _ 52390fig4large.jpg blank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig5highres.jpg" /> Figura 5:. Invertida processo de correção de fase-codificar A coluna esquerda mostra uma única fatia fotografada com a sequência de DWI, conforme descrito neste (&quot;blip up&quot; imagem) protocolo. A coluna do meio mostra a sequência adquiriu uma segunda vez com o &quot;reverso blips&quot; definido para &#39;on&#39;. Note como recursos que aparecem esticadas na primeira imagem apareça comprimido na coluna do meio. A coluna da direita mostra as imagens de difusão ponderada corrigidas usando TopUp. A linha superior é a difusão não-imagem ponderada, a linha do meio é um exemplo utilizando a ponderação de difusão aplicada na direcção transversal, e a linha inferior é um exemplo utilizando a ponderação de difusão aplicada na direcção longitudinal.&quot;target =&quot; _ //www.jove.com/files/ftp_upload/52390/52390fig5large.jpg blank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/52390/52390fig6highres.jpg" /> Figura 6:. Mapas de difusividade e curtose computadorizada O sinal normalizado (intensidade de imagem) é representado graficamente (A) como uma função de ponderação de difusão (b-valor) para a transversal (T) e direcção longitudinal da codificação (L) difusão. Mapas de alta qualidade (B) da difusividade (D), curtose (K), e anisotropia (AI) são calculados a partir do sinal em cada voxel e revelam características únicas do tecido da medula espinhal. Especificamente, há clara diferença de parâmetros entre a substância branca e cinzenta, assim como as diferenças regionais nas regiões de substância branca. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52390/52390fig6large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para vi</a>ew uma versão maior desta figura.

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Diffusion Imaging in the Rat Cervical Spinal Cord

The goal of this protocol is to obtain high-quality diffusion weighted magnetic resonance imaging (DWI) of the rat spinal cord for noninvasive characterization of tissue microstructure. This protocol describes optimizations of the MRI sequence, radiofrequency coil, and analysis methods to enable DWI images free from artifacts.

A seqüência de difusão na Medula Espinhal Rat Cervical

Magnetic resonance imaging (MRI) is the state of the art approach for assessing the status of the spinal cord noninvasively, and can be used as a ...

diffusion-imaging-in-the-rat-cervical-spinal-cord

Research

JoVE Journal

Neuroscience

11.6K visualizações.  Medical College of Wisconsin. The goal of this protocol is to obtain high-quality diffusion weighted magnetic resonance imaging (DWI) of the rat spinal cord for noninvasive characterization of tissue microstructure. This protocol describes optimizations of the MRI sequence, radiofrequency coil, and analysis methods to enable DWI images free from artifacts.

Vídeo: Diffusion Imaging in the Rat Cervical Spinal Cord

In vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord Using Two-photon Microscopy

In vivo imaging using two-photon microscopy 1 in mice that have been genetically engineered to express fluorescent proteins in specific cell types 2-3 has significantly broadened our knowledge of physiological and pathological processes in numerous tissues in vivo 4-7. In studies of the central nervous system (CNS), there has been a broad application of in vivo imaging in the brain, which has produced a plethora of novel and often unexpected findings about the behavior of cells such as neurons, astrocytes, microglia, under physiological or pathological conditions 8-17. However, mostly technical complications have limited the implementation of in vivo imaging in studies of the living mouse spinal cord. In particular, the anatomical proximity of the spinal cord to the lungs and heart generates significant movement artifact that makes imaging the living spinal cord a challenging task.
We developed a novel method that overcomes the inherent limitations of spinal cord imaging by stabilizing the spinal column, reducing respiratory-induced movements and thereby facilitating the use of two-photon microscopy to image the mouse spinal cord in vivo. This is achieved by combining a customized spinal stabilization device with a method of deep anesthesia, resulting in a significant reduction of respiratory-induced movements. This video protocol shows how to expose a small area of the living spinal cord that can be maintained under stable physiological conditions over extended periods of time by keeping tissue injury and bleeding to a minimum. Representative raw images acquired in vivo detail in high resolution the close relationship between microglia and the vasculature. A timelapse sequence shows the dynamic behavior of microglial processes in the living mouse spinal cord. Moreover, a continuous scan of the same z-frame demonstrates the outstanding stability that this method can achieve to generate stacks of images and/or timelapse movies that do not require image alignment post-acquisition. Finally, we show how this method can be used to revisit and reimage the same area of the spinal cord at later timepoints, allowing for longitudinal studies of ongoing physiological or pathological processes in vivo.

In vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord Using Two-photon Microscopy

A minimally invasive protocol to stabilize the mouse spinal column and perform repetitive in vivo spinal cord imaging using two-photon microscopy is described. This method combines a spinal stabilization device and an anesthetic regimen to minimize respiratory-induced movements and produce raw imaging data that require no alignment or other post-processing.

Em Imaging vivo do Cordão do rato Spinal Usando Two-photon Microscopia

In vivo imaging using two-photon microscopy 1 in mice that have been genetically engineered to express fluorescent proteins in specific cell types 2-3 has ...

Neurociência

Spinal Cord Transection in the Larval Zebrafish

Mammals fail in sensory and motor recovery following spinal cord injury due to lack of axonal regrowth below the level of injury as well as an inability to reinitiate spinal neurogenesis. However, some anamniotes including the zebrafish Danio rerio exhibit both sensory and functional recovery even after complete transection of the spinal cord. The adult zebrafish is an established model organism for studying regeneration following spinal cord injury, with sensory and motor recovery by 6&#160;weeks post-injury. To take advantage of in vivo analysis of the regenerative process available in the transparent larval zebrafish as well as genetic tools not accessible in the adult, we use the larval zebrafish to study regeneration after spinal cord transection. Here we demonstrate a method for reproducibly and verifiably transecting the larval spinal cord. After transection, our data shows sensory recovery beginning at 2&#160;days post-injury (dpi), with the C-bend movement detectable by 3 dpi and resumption of free swimming by 5 dpi. Thus we propose the larval zebrafish as a companion tool to the adult zebrafish for the study of recovery after spinal cord injury.

After spinal transection, adult zebrafish have functional recovery by six weeks post-injury. To take advantage of larval transparency and faster recovery, we present a method for transecting the larval spinal cord. After transection, we observe sensory recovery beginning at 2&#160;days post-injury, and C-bend movement by 3 days post-injury.

Transecção medular nos larval Zebrafish

Mammals fail in sensory and motor recovery following spinal cord injury due to lack of axonal regrowth below the level of injury as well as an inability ...

A Procedure for Implanting a Spinal Chamber for Longitudinal In Vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord

Studies in the mammalian neocortex have enabled unprecedented resolution of cortical structure, activity, and response to neurodegenerative insults by repeated, time-lapse in vivo imaging in live rodents. These studies were made possible by straightforward surgical procedures, which enabled optical access for a prolonged period of time without repeat surgical procedures. In contrast, analogous studies of the spinal cord have been previously limited to only a few imaging sessions, each of which required an invasive surgery. As previously described, we have developed a spinal chamber that enables continuous optical access for upwards of 8 weeks, preserves mechanical stability of the spinal column, is easily stabilized externally during imaging, and requires only a single surgery. Here, the design of the spinal chamber with its associated surgical implements is reviewed and the surgical procedure is demonstrated in detail. Briefly, this video will demonstrate the preparation of the surgical area and mouse for surgery, exposure of the spinal vertebra and appropriate tissue debridement, the delivery of the implant and vertebral clamping, the completion of the chamber, the removal of the delivery system, sealing of the skin, and finally, post-operative care. The procedure for chronic in vivo imaging using nonlinear microscopy will also be demonstrated. Finally, outcomes, limitations, typical variability, and a guide for troubleshooting are discussed.

A Procedure for Implanting a Spinal Chamber for Longitudinal In Vivo Imaging of the Mouse Spinal Cord

In this video, we describe a procedure for implanting a chronic optical imaging chamber over the dorsal spinal cord of a live mouse. The chamber, surgical procedure, and chronic imaging are reviewed and demonstrated.

Um Processo de Implantação de uma Câmara Spinal para Longitudinal<em&gt; In Vivo</em&gt; Criação de Imagens do Cordão do rato Spinal

Studies in the mammalian neocortex have enabled unprecedented resolution of cortical structure, activity, and response to neurodegenerative insults by ...

Two-photon Imaging of Cellular Dynamics in the Mouse Spinal Cord

Two-photon (2P) microscopy is utilized to reveal cellular dynamics and interactions deep within living, intact tissues. Here, we present a method for live-cell imaging in the murine spinal cord. This technique is uniquely suited to analyze neural precursor cell (NPC) dynamics following transplantation into spinal cords undergoing neuroinflammatory demyelinating disorders. NPCs migrate to sites of axonal damage, proliferate, differentiate into oligodendrocytes, and participate in direct remyelination. NPCs are thereby a promising therapeutic treatment to ameliorate chronic demyelinating diseases. Because transplanted NPCs migrate to the damaged areas on the ventral side of the spinal cord, traditional intravital 2P imaging is impossible, and only information on static interactions was previously available using histochemical staining approaches. Although this method was generated to image transplanted NPCs in the ventral spinal cord, it can be applied to numerous studies of transplanted and endogenous cells throughout the entire spinal cord. In this article, we demonstrate the preparation and imaging of a spinal cord with enhanced yellow fluorescent protein-expressing axons and enhanced green fluorescent protein-expressing transplanted NPCs.

A new ex vivo preparation for imaging the mouse spinal cord. This protocol allows for two-photon imaging of live cellular interactions throughout the spinal cord.

Dois fótons de imagem da Cellular Dynamics na Medula Espinhal Rato

Two-photon (2P) microscopy is utilized to reveal cellular dynamics and interactions deep within living, intact tissues. Here, we present a method for ...

Imaging Serotonergic Fibers in the Mouse Spinal Cord Using the CLARITY/CUBIC Technique

Long descending fibers to the spinal cord are essential for locomotion, pain perception, and other behaviors. The fiber termination pattern in the spinal cord of the majority of these fiber systems have not been thoroughly investigated in any species. Serotonergic fibers, which project to the spinal cord, have been studied in rats and opossums on histological sections and their functional significance has been deduced based on their fiber termination pattern in the spinal cord. With the development of CLARITY and CUBIC techniques, it is possible to investigate this fiber system and its distribution in the spinal cord, which is likely to reveal previously unknown features of serotonergic supraspinal pathways. Here, we provide a detailed protocol for imaging the serotonergic fibers in the mouse spinal cord using the combined CLARITY and CUBIC techniques. The method involves perfusion of a mouse with a hydrogel solution and clarification of the tissue with a combination of clearing reagents. Spinal cord tissue was cleared in just under two weeks, and the subsequent immunofluorescent staining against serotonin was completed in less than ten days. With a multi-photon fluorescent microscope, the tissue was scanned and a 3D image was reconstructed using Osirix software.

Supraspinal projections are important for pain perception and other behaviors, and serotonergic fibers are one of these fiber systems. The present study focused on the application of the combined CLARITY/CUBIC protocol to the mouse spinal cord in order to investigate the termination of these serotonergic fibers.

Imagiologia Fibras Serotoninérgicos na medula espinhal mouse usando o CLARIDADE / Técnica CUBIC

Long descending fibers to the spinal cord are essential for locomotion, pain perception, and other behaviors. The fiber termination pattern in the spinal ...

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

The mammalian brain exhibits marked symmetry across the sagittal plane. However, detailed description of neural dynamics in symmetric brain regions in adult mammalian animals remains elusive. In this study, we describe an experimental procedure for measuring calcium dynamics through dual optical windows above bilateral primary somatosensory corticies (S1) in Thy1-GCaMP6s transgenic mice using 2-photon (2P) microscopy. This method enables recordings and quantifications of neural activity in bilateral mouse brain regions one at a time in the same experiment for a prolonged period in vivo. Key aspects of this method, which can be completed within an hour, include minimally invasive surgery procedures for creating dual optical windows, and the use of 2P imaging. Although we only demonstrate the technique in the S1 area, the method can be applied to other regions of the living brain facilitating the elucidation of structural and functional complexities of brain neural networks.

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

We describe an experimental procedure for measuring neuronal activity through dual optical windows above bilateral primary somatosensory corticies (S1) in Thy1-GCaMP6s transgenic mice using 2-photon (2P) microscopy in vivo.

Imagem de atividade Neural no córtex somatossensorial primário usando Thy1-GCaMP6s de ratos transgênicos

The mammalian brain exhibits marked symmetry across the sagittal plane. However, detailed description of neural dynamics in symmetric brain regions in ...

Laminectomy and Spinal Cord Window Implantation in the Mouse

This protocol describes a method for spinal cord laminectomy and glass window implantation for in vivo imaging of the mouse spinal cord. An integrated digital vaporizer is utilized to achieve a stable plane of anesthesia at a low-flow rate of isoflurane. A single vertebral spine is removed, and a commercially available cover-glass is overlaid on a thin agarose bed. A 3D-printed plastic backplate is then affixed to the adjacent vertebral spines using tissue adhesive and dental cement. A stabilization platform is used to reduce motion artifact from respiration and heartbeat. This rapid and clamp-free method is well-suited for acute multi-photon fluorescence microscopy. Representative data are included for an application of this technique to two-photon microscopy of the spinal cord vasculature in transgenic mice expressing eGFP:Claudin-5 &#8212; a tight junction protein.

This protocol describes implantation of a glass window onto the spinal cord of a mouse to facilitate visualization by intravital microscopy.

Implante de janela de laminectomia e medula espinhal no mouse

This protocol describes a method for spinal cord laminectomy and glass window implantation for in vivo imaging of the mouse spinal cord. An integrated ...

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 ...

Direct Injection of a Lentiviral Vector Highlights Multiple Motor Pathways in the Rat Spinal Cord

Introducing proteins of interest into cells in the nervous system is challenging due to innate biological barriers that limit access to most molecules. Injection directly into spinal cord tissue bypasses these barriers, providing access to cell bodies or synapses where molecules can be incorporated. Combining viral vector technology with this method allows for introduction of target genes into nervous tissue for the purpose of gene therapy or tract tracing. Here a virus engineered for highly efficient retrograde transport (HiRet) is introduced at the synapses of propriospinal interneurons (PNs) to encourage specific transport to neurons in the spinal cord and brainstem nuclei. Targeting PNs takes advantage of the numerous connections they receive from motor pathways such as the rubrospinal and reticulospinal tracts, as well as their interconnection with each other throughout spinal cord segments. Representative tracing using the HiRet vector with constitutively active green fluorescent protein (GFP) shows high fidelity details of cell bodies, axons and dendritic arbors in thoracic PNs and in reticulospinal neurons in the pontine reticular formation. HiRet incorporates well into brainstem pathways and PNs but shows age dependent integration into corticospinal tract neurons. In summary, spinal cord injection using viral vectors is a suitable method for introduction of proteins of interest into neurons of targeted tracts.

This protocol demonstrates injection of a retrogradely transportable viral vector into rat spinal cord tissue. The vector is taken up at the synapse and transported to the cell body of target neurons. This model is suitable for retrograde tracing of important spinal pathways or targeting cells for gene therapy applications.

Injeção direta de um vetor de Lentivirus destaca várias vias motoras na medula espinhal de ratos

Introducing proteins of interest into cells in the nervous system is challenging due to innate biological barriers that limit access to most molecules. ...

Thoracic Spinal Cord Hemisection Surgery and Open-Field Locomotor Assessment in the Rat

Spinal cord injury (SCI) causes disturbances in motor, sensory, and autonomic function below the level of the lesion. Experimental animal models are valuable tools to understand the neural mechanisms involved in locomotor recovery after SCI and to design therapies for clinical populations. There are several experimental SCI models including contusion, compression, and transection injuries that are used in a wide variety of species. A hemisection involves the unilateral transection of the spinal cord and disrupts all ascending and descending tracts on one side only. Spinal hemisection produces a highly selective and reproducible injury in comparison to contusion or compression techniques that is useful for investigating neural plasticity in spared and damaged pathways associated with functional recovery. We present a detailed step-by-step protocol for performing a thoracic hemisection at the T8 vertebral level in the rat that results in an initial paralysis of the hindlimb on the side of the lesion with graded spontaneous recovery of locomotor function over several weeks. We also provide a locomotor scoring protocol to assess functional recovery in the open-field. The locomotor assessment provides a linear recovery profile and can be performed both early and repeatedly after injury in order to accurately screen animals for appropriate time points in which to conduct more specialized behavioral testing. The hemisection technique presented can be readily adapted to other transection models and species, and the locomotor assessment can be used in a variety of SCI and other injury models to score locomotor function.

The rat thoracic spinal hemisection is a valuable and reproducible model of unilateral spinal cord injury to investigate the neural mechanisms of locomotor recovery and treatment efficacy. This article includes a detailed step-by-step guide to perform the hemisection procedure and to assess locomotor performance in an open-field arena.

Cirurgia do Hemisection da medula espinal torácica e avaliação do locomotor do aberto-campo no rato

Spinal cord injury (SCI) causes disturbances in motor, sensory, and autonomic function below the level of the lesion. Experimental animal models are ...