Method Article
Bu tekniğin amacı farmakolojik manyetik rezonans görüntüleme (phMRI) ve selektif serotonin geri alım inhibitörü (SSRI), fluoksetin ile birlikte iv meydan okuma ile canlı ve ücretsiz-nefes hayvan serotonin (5-HT) nörotransmitter fonksiyonu değerlendirmektir.
Farmakolojik MR (phMRI) sonuçta depresyon ve DEHB gibi uyuşturucu eylem ve nörotransmitter ilişkili bozukluklar arkasında yatan nörobiyolojik mekanizmaları açıklığa kavuşturabilmek için kullanılabilir beyin fonksiyonu üzerinde maddelerin etkilerini incelemek amacıyla yeni ve umut verici bir yöntemdir. Görüntüleme yöntemleri (PET, SPECT, CT) çoğu gibi beyin hastalıklarının araştırılması ve genel nöronal bağlantı saygı ile non-invaziv bir şekilde nörotransmiter yolların ilgili fonksiyon bir ilerlemeyi temsil ediyor. Üstelik o da klinik araştırmalar için çeviri için ideal bir araçtır. MRG, hala arkasında moleküler görüntüleme stratejileri PET ve SPECT ile karşılaştırıldığında ise büyük avantaj böylece iyonize radyasyona maruz kalma tekrarlayan kaçınarak, yüksek uzaysal çözünürlük ve kontrast madde ya da radyo-işaretli moleküllerin enjeksiyon için gerek sahip olması gerekir . Bu g nerede Fonksiyonel MRI (fMRI) yaygın, araştırma ve klinik ortamda kullanılırenerally bir psiko-motor görev ile birlikte. phMRI belirli bir zorlu ilaç verildikten üzerinden etkinleştirme sonrasında fizyolojik veya patolojik koşullar altında serotonin gibi belirli bir nörotransmitter sistemi, (5-HT), soruşturma sağlayan fMRI bir uyarlamasıdır.
Burada anlatılan yöntem amacı serbest solunum hayvanlarda beyin 5-HT fonksiyonunu değerlendirmek etmektir. Aynı anda zaman içinde fonksiyonel MR görüntüleri elde edilirken, 5-HT sistemi meydan okuyarak, bu zorluğa beynin tepki görüntülenebilmekte. Hayvanları çok sayıda çalışmalar zaten örneğin 5-HT (salgılatıcı ilaçlar, seçici geri alım blokerleri, vb) ekstraselüler düzeyde uyuşturucu kaynaklı artışlar (BOLD) bağımlı MRG sinyalleri (bağlı sinyal kan oksijenlenme düzeyinde bölgeye özgü değişiklikler uyandırmak olduğunu göstermiştir oksijen ve g sağlamak için kan akımı artışı ile beyin aktivasyonu sırasında meydana deoxygenated / oksijenli hemoglobin düzeyi değişikliğinörotransmiter fonksiyon indeksi sağlayan) talep nöronlara lucose. Ayrıca, bu etkilerin tedaviler bu azalma 5-HT durumu 16,13,18,7 ile tersine çevrilebilir olduğu gösterilmiştir. Yetişkin sıçanlarda, akut SSRI uygulamadan sonra BOLD sinyal değişikliklerinin birkaç 5-HT ilişkili beyin bölgelerinin, yani kortikal alanlar, hipokampus, hipotalamus ve talamus 9,16,15 tarif edilmiştir. 5-HT sisteminin uyarılması ve bu sorun olan tepkisi, böylece hayvanlarda ve insanlarda 2,11 her iki fonksiyonu bir ölçü olarak kullanılabilir.
In vivo MR görüntüleme için hayvan hazırlanması
1. Cerrahi kanülasyonu
2. İzleme
Tüm görüntüleme işlemi sırasında, çeşitli fizyolojik yanıtlar sürekli kontrol edilmeli ve mümkün olduğunca sabit tutulmalıdır. Bu yanıtları phMRI sinyali olarak aynı pencere içinde büyük ölçüde değişebilir ve ayrıca faiz sinyali etkileyebilir, çünkü bu çok önemlidir. Bu hayvan ma yer verilmekte olduğu da önemlidirGNET ve yeterli anestezi derinliği sağlamak için, anestezi derinliği standart kontroller (örneğin ayak tutam) mükellef görme nedenle dışarı değil. Buna ek olarak, bir çok örneğin ilaçların tansiyon gibi kardiyovasküler parametreleri değiştirebilir göz önüne alındığında, bu ölçümü hesap phMRI veri ilacın aksiyon küresel fizyolojik etkilerinden alınabilir sağlamak için kritiktir. Ayrıca başlangıç değerleri ve 5 mg / kg fluoksetin infüzyonu beklenen yanıtları için 4. bölüme bakınız.
In vivo görüntülemede
FMRI deney düzeneği şematik gösterimi Şekil 2'de verilmiştir.
3. Görüntüleme Parametreler
Veri işleme
4. Fizyolojik Tepkiler
Meydan beklenen fizyolojik yanıtlar seçilmiş bir ilaç bağlıdır. Aşağıda, genel olarak kabul edilen başlangıç değerleri (yetişkin erkek sıçanlarda) ve 5 mg / kg fluoksetin iv infüzyon için beklenen yanıtları verilmiştir.
5. Önişleme MRG Veri
Burada İstatistiksel analizler için veri optimalize amacıyla MR veri ön işleme birkaç adımları açıklanmaktadır. Ancak biz birçok farklı araçları vardır, bizim laboratuarında kullanılan araçları söz.
5.1 Veri hazırlama
5.2 Hareket düzeltme
5.3 Beyin segmentasyon
6. Veri Analysis
MR verilerin istatistiksel analizi Amaç istatistiksel olarak sağlam bir şekilde uyuşturucu meydan atfedilebilecek ek varyans gösterirler voksellerden belirlemektir. Çeşitli metodolojik yaklaşımlar bile sayılabilir yazılım paketleri olarak, bu mevcuttur. Yaptığınız seçim laboratuar, yazılım ve bilgi / deneyim kullanılabilirliği ve özel araştırma sorusu bağlıdır. Burada bizim laboratuarımızda kullanıldığı gibi önerilen bir yöntem verdik.
6.1
6.2
Bir sonraki adım istatistiksel önceki kurulan GLM modeli karşı her hayvanın ham 4D zaman serisi görüntü test sonra olduğunu. Bunun için FSL programı FEAT (FMRI Uzman Analiz Aracı, v5.98) 17,24 kullanılır. Ancak, diğer fMRI analiz araçları availa vardırde ble. Analiz aracı içinde, ilk seviye analizi kurmak gerekir. Bu, aşağıdaki adımları gerektirir:
6.3
Bundan sonra, bütün hayvanların birinci düzey analizleri üst düzey (grup) istatistiksel analizler kombine edilebilir. Bu kendi çalışma tasarımı ve araştırma soruları oldukça bağımlıdır.
6.4
Fizyolojik ilaç yanıtları birleştiğinde veya istenirse, MR sinyali ile korele edilebilir. Utandırmak EV Kullanıcı ekleme hakkında da bölüm 6.2.3 bakınız.
7. Temsilcisi Sonuçlar
ove_content "> zorlu ilaç (5 mg / kg iv fluoksetin) vasküler sistem girdiğinde, açık bir fizyolojik tepki solunum hızı (yukarı) ve kan basıncı (aşağı) görünür olmalı. Bu yanıtlar, 5-10 dakika içinde ortalama normalize . Şekil 3'te kan basıncındaki bu düşme olduğu açıkça görülebilir.Ortalama sinyal zaman tabii nispeten istikrarlı bir taban değeri ve net bir etki göstermelidir. Tercihen, sinyal hiçbir sorun-bağımsız sürüklenme olmalıdır. Ortalama bir sinyal zaman tabii temsili bir örnek, Şekil 5A görülebilir. Anestezi gibi solunum depresyonu / başarısızlık veya değişiklikler gibi eserler, sinyal genellikle net bir şekilde görülebiliyor. Solunum sistemi depresyonu olumsuz tamamını beyinde sinyal etkileyecektir. Bu, Şekil 5B görülebilir.
Ilk seviye analizlerden sonra, aktivasyon paterni çoğunlukla olumlu ve loca olması bekleniyorsadece belirli bölgelerde ted (yani kortikal alanlar, hipokampus, hipotalamus ve talamus; Şekil 6A bakınız). Tüm beyin devre dışı olursa, bu genellikle tarama sırasında çok derin anestezi ve / veya oksijen sıkıntısı bir göstergesidir. Bunun bir örneği, Şekil 6'da görülebilir.
Şekil 1. Femoral arter ve ven kanüller yerleştirilmesi yeri.
Şekil 2 MRG kurulum şematik gösterimi;. Tüm ekipmanı olmayan ferromanyetik olmalı ve izin nedeniyle nefes ve / veya kalp atışını, hareket gelen müdahalelerden kaçınmak görüntülerin kapılı kazanım bir modül sistemine bağlı. Vücut ısısı da görüntüleme sırasında hayvanın sıcaklığını izlemek ve denetlemek için bir ısıtma modülü üzerinden düzenlenir. Büyük resmi görmek için buraya tıklayın .
Şekil 3. Kan basıncı veri Temsilcisi örneği. Doğrudan infüzyon (kırmızı bar) başlamasından sonra görünür kan basıncında belirgin bir düşüş var. Normal değerler 10 dakika içinde tekrar ulaşılır. meydan okuma uygulaması sonrası.
Şekil 4., Mavi) negatif aktivasyon MRG analiz programı (kırmızı pozitif aktivasyonu Canlandıracak kullanarak A) Beklenen aktivasyon modelidir. Bütün hayvanların tüm aktif voksellerden (başlangıçtan ≥ 1% değişim) B) Ortalama süresi kursu. C) FSL / FEAT ortaya çıkan GLM modelinin Örnek. Clbüyük rakam görmek için buraya ick.
Şekil 5.
Büyük rakam görmek için buraya tıklayın .
6 Şekil.
5-HT phMRI in vivo hayvan nörotransmiter fonksiyonu değerlendirmek için gelecek vaat eden bir araçtır. Bu fonksiyonel MR görüntüleme ile bir 5-HT meydan beyin yanıtı görüntüler. MRG yüksek uzaysal çözünürlük ve kontrast ajan veya dolayısıyla iyonize radyasyona maruz kalma tekrarlayan kaçınarak radyo-işaretli moleküllerin enjeksiyon gerekmez için büyük bir avantaja sahip. Bu teknik, insan, hayvan ve konularda uygulanabilir ve bu nedenle nörotransmitter sistemleri ve psikiyatrik bozuklukların translasyonel araştırma için çok uygundur. Bu uygulama 5-HT yolu ile sınırlıdır ve hali hazırda hem hayvanlarda ve insanlarda 5,15 22 dopaminerjik ilaçların etkilerini değerlendirmek üzere yaygın şekilde kullanılmaktadır değildir tabii ki.
Bununla birlikte, küçük hayvanlarda phMRI zorlu kalır, zaten Martin ve Sibson 11 ve 20 Steward tarafından inceleme yazılarında işaret etti. Bu zorluklardan biri bakım o olduğunugörüntü alımı sırasında f kararlı fizyolojik parametreler. En anestezikler kardiyovasküler fonksiyonu değiştirebilir ve phMRI herhangi bir hemodinamik değişiklikler verilen ilacın meydan sadece atfedilebilecek olmasını sağlamak için gereklidir kardiyovasküler / hemodinamiye eleştirel bağımlı olduğunu verilmesi gibi. Bu pCO 2 seviyeleri başlangıçta edinimi sırasında sabit kalır bu nedenle hayati önem taşımaktadır. Mekanik havalandırma fizyolojik stabilitesini sağlamak için, ve genellikle bu tür deneyler kullanılır. Biz ancak gelecekte uzunlamasına çalışmalar yapmak olasılığını açık bırakmak için Ücretsiz-nefes hayvanları kullanmayı seçti. Bunun yerine, geniş fonksiyonel tarama başlatmak ve bu yolla istikrarlı vasküler reaktivite korumak ve böylece T2 * / T2 sinyal önce normal sınırlarda fizyolojik istikrarı sağlamak için (ve değişen) solunum hızı ve kan gazı değerleri izlenir. Serebral hemodinami ve metabolis genel anesteziklerin etkileri hakkında Edebiyatım 20 bol ve bu yazının kapsamı dışındadır. Inhalasyon anestezi ile, anestezi derinliğinin hızla olabilir ve kolaylıkla kontrol edebilir, çünkü bu özel protokolde izofluran ±% 2 ile gaz anestezi kullanmayı seçti. Bu görüntü alımı başlamadan önce normal stabil pCO 2 seviyelerini sağlamak için elimizden kurulum önemlidir. Izofluran bugün en sık kullanılan uçucu anestezik ve uzunlamasına çalışmalar için önemli olan hızlı indüksiyon ve derlenme, sağlar. Ayrıca minimal kardiyovasküler ve solunum depresyonu üretir ve iskelet kaslarının iyi bir rahatlama neden olur.
İkincisi, zorlu ilacın intravenöz insanlarda daha küçük hayvanlarda daha karmaşıktır. Femoral arter ve ven kanülasyonu için gerekli cerrahi iyi eğitimli ve deneyimli bir kadro gerektirir. Bu invaziv girişimlerden dolayı esas olarak terminal işlemlerde kullanılan şu anda halen. Bununla birlikte, kan homeostazı ve kuyruk damarından enjeksiyon non-invasiv izleme uzunlamasına çalışmalar 23 için kullanılabilir.
Buna ek olarak, hayvan phMRI için spesifik değildir tekniği, bazı daha genel bir sınırlama yoktur. Buna ek olarak Martin ve Sibson 11 de belirttiği gibi, tüm fMRI çalışmaları potansiyel bir şaşırtmak o meydan tarafından uyarılmış beyin aktivitesinde değişiklikler oldukça periferik sistemik etkileri daha nöronal aktivitedeki değişiklikleri yansıtacak farz olmasıdır. Özellikle derin beyin yapıları, nörovasküler kaplin nispeten zayıf bir anlayış (nöronal aktivite değişiklikleri ve hemodinamik değişiklikleri arasındaki ilişki) kalır. Korteksinde nörovasküler kuplaj belirlemek için Logothetis 10 tarafından gerçekleştirilen tür çalışmaların henüz beynin diğer parçaları da yapılmamıştır. Önemli yapılarda BOLD sinyal artışı gibi striatum veya amigdala söylüyorum ne olduğunu bu nedenle bilinmiyornöronal aktiviteleri hakkında g bize. Biz şu anda söyleyebiliriz iyi beyin bölgesi verilen meydan tepki ve tedavi ve / veya koşullara bağlı olarak, beynin reaktivite önemli değişiklikler olup olmadığını izlemek olmasıdır. Bu büyük ölçüde MRG veri ve fizyolojik yanıtlar hem bakarak kontrol edilebilir. Beyin aktivasyonu genel desen Bu durumda, yüksek bir 5-HT innervasyon değil, kadar genel bir vasküler yanıt olarak, bölgelerde bölgeye özgü ve sınırlı olmalıdır. Ayrıca, vasküler ve hemodinamik değişiklikler arasında farklı bir zamansal profili bekleniyor. Kan basıncı değişiklikleri, birkaç dakika içinde bazal değere geri ise, BOLD aktivasyonuna ilacın etkisi görüntü toplama sonuna kadar görünür fluoksetinin durumda olduğunu ve bu ilacın bilmek farmakokinetik özellikler karşılık gelir. Son olarak, tüm hayvanların fizyolojik yanıtlar denekler arası karşılaştırmalar yapmak için benzer olmalıdır. Nonetheless, bunun 5-HT ile lokal kan akışının bir nörojenik düzenlemesi 4 mevcut olduğu bilinmektedir. Bu nedenle BOLD sinyal yerel değişiklikleri damarların yakınlığı 5-HT salınmasına bağlı vasküler değişikliklere bağlıyorlar olabileceği göz ardı edilemez. Bu etkilerin yerel nöronal aktivasyonu ile bağlantılı değildir ve bu nedenle yanlış olumlu sonuç olarak kabul edilebilir olmasına rağmen, aynı zamanda 5-HT sisteminin genel olarak belirli bir fonksiyon (3, aynı zamanda bakınız) bir göstergesidir.
Bu tekniğin Kritik adımları yoğun fizyolojik yanıtları izlemek ve hayvanın fizyolojik koşullar görüntü toplama öncesi ve sırasında stabil olduğundan emin olmak için bu nedenle. Ayrıca, tarayıcı koşulları mümkün olduğu kadar sabit ve her bir hayvan için tam olarak aynı olmalıdır. Sizin dizisi Sinyal istikrar kontrol ve deney başlamadan önce teyit edilmelidir. Ayrıca, hatta küçük konu Grou ile, her zaman yeterince büyük bir istatistiksel güç var emin olunps. Genel olarak hayvan phMRI deneysel düşünceler güzel bir inceleme için, Steward 20 görmek ve sıçanlar ve fareler farmakolojik fMRI için bir deney protokolünde bir başka örnek için, Ferrari 5'e bakın.
Burada açıklanan teknik Olası değişiklikler çoktur. Biri olabilir:
Eğer deneysel kurulum yaptığınız seçimler olanakları ve / veya laboratuar ve cevaplamak istiyorum araştırma soru türü içinde deneyim son derece bağımlı olduğu.
Biz ifşa hiçbir şey yok.
Bu çalışma L. Reneman verilen Bilimsel Araştırma Hollanda Örgütü (NWO) (Veni yok. 916.86.125) tarafından finanse edilmektedir. Destekçinizle hiçbir çalışma tasarımı rolü, veri toplama ve analizi, yayınlama kararı, ya da yazının hazırlığı vardı. Çıkar çatışması vardır.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reaktif / ekipman Adı | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
Izofluran | ABBOTT Abbott Laboratories Ltd, Maidenhead, Birleşik Krallık | Hayır B506 | Tıbbi hava ile karışımı |
Tıp hava | BOC Sağlık | ||
Isıtma pedi | Harvard aparatı | 507223F Esnek Prob, Orta, 230 VAC, 50 Hz ile komple sıcakkanlı Battaniye Sistemi | |
İpek l igature | http://www.harvardapparatus.com/ | 2-0 siyah örgü ipek emilmeyen Kedi Num 51-7631 | |
PE-50 Kanül | http://www.scientificlabs.co.uk/~~V | Portex Boru PE 0.58x0.96mm | 0.58 ID OD 0.96 mm |
Heparin sodyum | Leo laboratuarlar Ltd, Bucks., Birleşik Krallık | Heparin sodyum 1000IU/ml | 15 U / ml |
Vetbond Doku Yapıştırıcı | 3M | ttp :/ / solutions.3m.co.uk/wps/portal/3M/en_GB/HealthCare/Home/ProdInfo/VetProducts / "target =" _blank "> M Vetbond Doku Yapıştırıcı | |
İzleme sistemi | SA Aletleri | http://www.i4sa.com Model 1025L izleme sistemi | Monitörler solunum ve sıcaklık |
Basınç detektörler | Biopac Sistemleri Corp | TANSİYON TRANSDÜSERİ - TSD104A MP150 VERİ TOPLAMA SİSTEMİ - WIN - MP150WSW | Monitörler kan basıncı |
Rapidlab kan gazı analizörü | Siemens Diagnostics | Rapidlab 248/348 Sistemleri | |
4.7T hayvan tarayıcı | Agilent Technologies (önceden Magnex) 4.7T frekansı 199,845 MHz | ||
MR uyumlu stereotaktik yatak | m2m Görüntüleme Corp | Sıçan yatak: PA Çok elemanı AHS 50-72-1003/100 | |
Bobin | m2m Görüntüleme Corp | Cilt TH / Rx RQD1 72/112 200 | |
Fluoksetin hidroklorür | Sigma-Aldrich | F-132 | Tuzlu su içinde 5mg/kg |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır