Bu çalışma, Hasta Çocuklar Hastanesi ve Toronto Üniversitesi Fare Görüntüleme Merkezi (Fare) bir parçası.

1. Çoklu-fare in vivo beyin görüntüleme: görüntüleme canlı hayvanlar, birkaç anahtar özellikleri görüntüleme oturum boyunca mevcut olması gerekir: anestezi, 2 1) güvenli bir yöntem) çevresel kontrol ve 3) fizyolojik izleme. Ayrıca, eş zamanlı görüntüleme birden fazla konular, kolay ve hızlı hazırlanması ve görüntü kaydı kolaylaştırmak için hayvan pozisyonları tekrarlanabilirliğini ilişkin karmaşıklığı eklenir. Sonuç olarak, üç büyük özel bileşenler tasarlanmış ve imal edilmiştir: hazırlanması ve gömülü izleme ile bir platform konumu standartlaştırmak için neden kolaylaştırmak için MR, indüksiyon odasının içinde RF bobinler fareler eklemek için yükleme sistemi. Yükleme Sistemi: &#39;Fare kovanı&#39; ve &#39;yükleme dizisi&#39; fare yükleme sistemi, iki ana bölümden oluşmaktadır. Fare kovanı ana işlevi, yedi millipede RF rulo (Varian NMR Sistemleri, Palo Alto, CA) mıknatıs içinde bir altıgen dizi delik konumuna. Yükleme dizi anestezik gaz girişine izin ipuçları delikler ile 50 mililitre santrifüj tüplerine ev sahipliği birden fazla fareler tutun ve taşımak için tasarlanmıştır. Fareler anestezi ve mıknatısın çevresinde bir hazırlık alanında izleme ekipmanları arabirim sonra, değiştirilmiş santrifüj tüplerine yerleştirilir ve yükleme dizisi monte edilmiş. Tüm fareler monte ettikten sonra raylı sistem, yükleme dizi taşınır ve mıknatıs içine yerleştirilir ve konumlandırılmış. Mıknatısın delik aşağı itti raylı sistem, fare kovanı ile çift dizi sağlar. Tam mıknatıs, santrifüj tüplerine dok RF bobinler içinde anestezik dağıtım sistemi üzerine yerleştirilir. Her bir bobin ekseni boyunca bir tüp aracılığıyla oksijen ile karıştırılır İsofluranın fare kovanı sonunda numune verilir. Bu anestezik gaz karışımı farelerin geçmiş, tüplerin içine akar ve geri yükleme dizinin (Şekil 1) bağlı bir aktif atma ünitesi tarafından toplanır. İndüksiyon Odası: Hayvan hazırlama süresini en aza indirmek, görüntüleme kez üç saate kadar sürebilir bu yana fare anestezi maruz kaldığı sınırlamak için çok önemlidir. Dolayısıyla, (Şekil 2) hazırlık süreci kolaylaştırmak için özel bir indüksiyon odasına geliştirdik. Özel indüksiyon odası, birden fazla farelerin indüksiyon ve taşıma için tek bir ortam oluşturur. Akrilik inşa indüksiyon odasına anestezik kaçağı en aza indirmek için silikon iris portu selfclosing özellikleri ve kullanıcı gerek kalmadan özel eldivenler için iç ortam erişim sağlar. Tek bir fare için geleneksel maskesi ve devreler ile karşılaştırıldığında, indüksiyon odasına kadar yirmi fareler ev kadar büyük ve hantal tüpleri ve maskeleri eki olmadan farelerin ücretsiz manipülasyon sağlar. Birim sabit bir anestezik gaz akışı ile pasif bir süpürücü sistemi kullanılarak toplanan verilir. Rezistif ısıtma elemanları hazırlanması sırasında hayvanların vücut ısısını korumak için odanın zemini ısıtmak için kullanılır. Sled: MRG için fareler hazırlanması en zor ve zaman alıcı yönlerinden biri, elektrokardiyografi (EKG) elektrotlar ve rektal ısı probları uygulama. Buna ek olarak, geleneksel elektrotlar, gibi manşet ve iğne elektrotlar gibi birçok hayvanın duruş zor konumlandırma standartlaştırmak için deforme bulundu. Bu nedenle, gömülü EKG ile özel bir form monte konumlandırma platformu geliştirdi, solunum ve sıcaklık probları &#39;kızak&#39; (ABD Patent 7.146.936) (Şekil 3) denir. Velcro bağlantı elemanları yapılan Hareket koltuk baş hareketi sınırlamak için kullanılır. Çoklu-fare in vivo beyin görüntüleme adımları: <ol><li> Tüm fare araştırma fare işlemleri için yerel ACC (Hayvan Bakım Komitesi), IACUC (Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu) ya da eşdeğeri onayı gerektirir. </li><li> Gibi hayvanların kimliklendirilmesi ve tartı gibi tüm işlemleri bir Biyolojik Güvenlik Kabini (BSC) ve MR Ünitesi altında yapılmalıdır. Hayvanlar otoklavlanabilir bir plastik kap içine aktarılır ve MRG indüksiyon odasına taşınır. </li><li> Fare L / dk oksijenin% 4 izofluran ve 4 prewarmed indüksiyon odasında anestezi. Pençe çimdik yanıt vermeyen kez Hayvanlar tam anestezi. Göğüs Kürk, EKG ve özel bir kızak içine inşa edilmiştir sıcaklık izleme cihazları ile daha iyi iletişim sağlamak için gerekirse bir saç çıkarıcı (Nair) kullanılarak kaldırılır. Eve merhem (Tears Naturale PM) gözlerin kurumasını önlemek için uygulanan ve yaklaşık 0.3 ml serum fizyolojik subkutan hidrasyon korumak için uygulanır. </li><li> Gd-DTPA-BMA (Omniscan.)kontrast isteniyorsa kullanılabilir. Gd-DTPA kullanılacak ise, tuzlu su (nihai hacmi 300uL) içinde seyreltilmesi ve IP üzerinden MR oturumu öncesinde 1 mmol / kg tek doz uygulanan olacaktır. </li><li> Fare sonra açık uçlu 50ml konik tüp içine baş askıları ve slayt (Şekil 3) ile hareketsiz, bireysel kızakların yüklenir. 7 adede kadar canlı fareler bir anda taranabilir. Tüm hayvanlar, 8 L / dak için% 2 ve oksijen seviyesi delik bağlı fizyolojik izleme yüklü mıknatıs izofluran düzeyini ayarlamak. </li><li> Konik tüpler delik mıknatısın merkezine yerleştirilmiş her RF bobin içine düzgün pozisyonu fareler için tasarlanmış bir yerleştirme sistemi (Şekil 1) içine monte edilmiştir. Bir kez yüklendiğinde, izofluran% 0,9-2 azaltılmış olabilir. EKG ve sıcaklık tarama kurs boyunca her hayvan izlenir. Hayvanlar ısıtılmış hava ile tarama sırasında sıcak tutulur. </li><li> Her üç boyutlu tarama süresi yaklaşık 3 saattir. Detayı aşağıdaki gibidir: 2300 ms ve 36 ms bir TEeff TR ile fast spin eko. 8 trenin uzunluğu ortalama 1 Echo. Ortaya çıkan görüntü çözünürlüğü 125 mikron (Şekil 4). </li><li> Tarama işlemi tamamlandığında, hayvanlar mıknatıs kaldırılır ve% 100 oksijen ile dolu sıcak bir indüksiyon odasında yüksüz. Hayvanlar plastik sızdırmaz kaplarda aktarılır ve bir BSC altında taşınır. Onlar sıcak bir taslak ücretsiz kafes yerleştirilir ve anestezi kurtarmak için izin verilir. </li></ol> 2. Çoklu-fare ex vivo Beyin Görüntüleme: Hareket eserler etkilenmez, sabit MR canlı görüntüleme daha yüksek çözünürlüğe ulaşıyor. Yüksek çözünürlüklü, üç boyutlu veri setleri nicel bilgi çıkarma maksimum esneklik sağlar ve otomatik görüntü analiz için izin. Özel bir RF bobini dizi gecede tarama oturumları kafa fare beyinleri sabit, 16 adet yüksek çözünürlüklü MR veri setleri paralel edinimi için geliştirilmiştir. 16-Coil ex vivo Beyin Görüntüleme Dizisi: Özel bir dahili 16-coil solenoid dizi eş zamanlı görüntü 16 örnekleri oluşturuldu. Bu tasarım, 60mm eklemek gradyan seti aynı anda görüntü üç örnekleri daha önceki bir prototip üzerine geliştirir. 8-dönüş solenoid bobinler, 26mm uzunluğunda üzerinden% 10 içinde homojen duyarlılığını sağlamak için ucunda yara üzerinde ve modüler bölmeleri (Idziak ve Haeberlen, 1982) içinde ayrı ayrı korumalı. 16 bobin bölmeleri hareketi en aza indirmek için bir pnömatik mesane kullanılarak yerinde degrade içinde bobinler ve kelepçeleri pozisyonları bir çerçeve (Şekil 5) monte edilir. Çoklu-fare ex vivo beyin görüntüleme adımları: <ol><li> Açık göğüs boşluğu ve eklemek anestezi bir fare kalbin sol ventrikül içine iğne (veya Emniyet Kanatlı infüzyon seti, 25G X 3 / 4) (intraperitoneal ketamin enjeksiyonu (150 mg / kg) ve xylazine (10 mg / kg) ile sağ kulak kepçesi kesin. </li><li> 30 ml oda sıcaklığında 1 ile aynı hizada Transcardiac perfüzyon X PBS + 1 mcL / ml heparin (/ 1000 USP birimleri ml) yaklaşık 100 ml / saat akış hızında + 2 mM ProHance. </li><li> 100 Fixation geçişli (oda sıcaklığında) + 30 ml% 4 PFA ile 2 mM ProHance mL / saat. </li><li> Deri, alt çene, kulaklar, kıkırdak burun ucu başını kesmek ve çıkartın. </li><li> 4 gece Yeri kalan kafatası yapısı% 4 PFA + 2 mM ProHance ° C </li><li> 1X PBS +% 0.02 sodyum azid + 2 mM ProHance aktarın. </li><li> 7 Tesla yüksek çözünürlüklü üç boyutlu MRI tarama perfüzyon 4 gün sonra ve daha uzun süre 2.5 ay arasında oluşur. Brain bir 16-kanal solenoid bobin array (Şekil 5) yerleştirilir. </li><li> Görüntüleme parametreler şunlardır: TR 325 ms ile fast spin eko ve 6 4 ortalamaları ile 30 ms, eko tren uzunluğunda bir TEeff. 32 mikron son görüntüleri (Şekil 6) izotropik bir çözünürlük ve tarama süresi yaklaşık 12 saattir. </li><li> Taramadan sonra% 10, Formol kafatası yerleştirmek + korunması için 2 mM ProHance. </li></ol> 3. Temsilcisi Sonuçlar: <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig1.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1. fare yükleme sistemi. &quot;Loading dizi&quot; ve &quot;fare kovanı&quot; fiberglas ortak bir raylı sistem ile bağlantılı. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig2.jpg" alt="Şekil 2" /> Şekil 2 indüksiyon odasına. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig3.jpg" alt="Şekil 3" /> Şekil 3 a) kızak, gömülü izleme sensörleri ve kafalık gösteren. b), koltuk başlığı ile bir kızak bir anestezi fare bağlı. Kızak montaj santrifüj tüpü içine kolayca kayar. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig4.jpg" alt="Şekil 4" /> Şekil 4. </strong&gt; In vivo çoklu beyin görüntüleri bir 3 saat üç boyutlu tarama Temsilcisi. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig5.jpg" alt="Şekil 5" /> Şekil 5, 16 sabit beyin örneklerinin tarama için 16-kanal selenoid bobin dizi . <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig6.jpg" alt="Şekil 6" /> Şekil 6 Temsilcisi ex-vivo beyin görüntü.

<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>

In vivo ve görüntüleme süresi artan ölçüde görüntüleme çalışmalarında verimi arttırmak için bir kez ex vivo fare görüntüleme sistemleri görüntü birden fazla konular hem de. In vivo ve ex vivo çoklu-fare görüntüleme teknikleri hem de beyin görüntüleri yüksek kalitede ve sırasıyla fare beyin fenotipleme büyük ve küçük yapılar için uygundur. Çoklu numuneler hayvan hazırlık süresini en aza indirmek için, süreçlerin paralelliğini büyük önem taşımaktadır. Örneğin, aynı anda birden fazla örneklerinin indüksiyonu için izin indüksiyon odasının geliştirme ve vücut konumlandırma standartlaştırarak kızak EKG ve sıcaklık probları uygulama senkronize vardır. Ayrıca, ex vivo görüntüleme sistemi, yüksek verimli fenotipleme çalışmaları için ideal bir defada 16 sabit bütün beyinleri yüksek çözünürlüklü üç boyutlu görüntüler elde etmemizi sağlar . In vivo görüntüleme sistemi bizim Olası sınırlamaları her bir fare için ayrı ayrı anestezi ve sıcaklık kontrol edememe içerir . Gerekli bireysel anestezi kontrolü her fare için özel anestezi püskürteç ilavesi ile uygulanabilir. In vivo görüntüleme sistemi başka bir sınırlama tarama yaklaşık 32 gram daha az fareler sınırlı olduğunu. Ancak, büyük hayvanların karşılamak için bobin boyutunu artırmak için şu anda bir planı var.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<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

, Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) ile fare fenotipleme alanında hızla insan hastalıklarına fare modelleri karakterize ve değerlendirilmesi için gelişmiş araçlar için ihtiyaç motive büyüyor. MRG, genetiği değiştirilmiş hayvanlar soruşturma için mükemmel bir yöntemidir. , Tüm beyin kapsama yeteneğine sahip, in vivo olarak kullanılabilir ve neuranatomy ve fizyolojisi farklı yönlerini araştırmak için birden fazla kontrast mekanizmaları sağlar . Aynı anda birden fazla fareler tarama yeteneği ile birlikte yüksek alan tarayıcıları gelişiyle yeni mutasyonlar hızlı fenotipleme sağlar. Etkin fare MR çalışmaları, deney tasarımı pek çok açıdan dikkat gerektirir. Bu makalede, biz bir sistem kullanarak fare fenotipleme için kaliteli görüntüler elde etmek için genel yöntemler anlatacağım eş zamanlı görüntüleri fareler korumalı iletim / alma radyo frekansı (RF) ortak bir mıknatıs rulo (Bock ve ark, 2003). Biz özellikle anatomik fenotipleme, görüntüleme merkezinde çok sayıda fare modelleri etki için yüksek bir potansiyel göstermiştir önemli ve erişilebilir bir uygulama odaklanmak. Biz bu görüntüleri elde etmek için ayrıntılı adımlar sağlayabilir, hem de in vivo beyin görüntüleme (Dazai ve ark, 2004) ve ex vivo beyin görüntüleme dikkat edilmelidir (Bahar ve ark, 2007) için önemli pratik noktalar vardır. Bunlar aşağıda tartışılmıştır.

Watch this Scientific Journal Video about Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging at JoVE.com

Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

Manyetik rezonans görüntüleme (MRG), genetiği değiştirilmiş farelerde fenotip incelenmesi için giderek daha popüler bir araç haline gelmiştir. Bu makale, çoklu-fare MRI kullanarak genetiği değiştirilmiş farelerde yüksek verimli fenotipleme ulaşmak için gerekli yöntemleri göstermektedir.

Çoklu-fare nöroanatomik Manyetik Rezonans Görüntüleme

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 Görüntüleme.  Hospital for Sick Children. Manyetik rezonans görüntüleme (MRG), genetiği değiştirilmiş farelerde fenotip incelenmesi için giderek daha popüler bir araç haline gelmiştir. Bu makale, çoklu-fare MRI kullanarak genetiği değiştirilmiş farelerde yüksek verimli fenotipleme ulaşmak için gerekli yöntemleri göstermektedir.

Video: Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

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.

Canlı Manyetik Rezonans Spektroskopisi Drosophila melanogaster Magic Açısı İplik kullanarak

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

Nörobilim

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.

İnsan orta beyin için yüksek çözünürlüklü Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme Yöntemleri

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.

Birincil Motor Cortex Metabolizması Üzerindeki Bi-hemisferik Transkraniyal Elektrik Stimülasyon Etkileri Ölçüm Aracı Olarak Manyetik Rezonans Spektroskopisi Kullanımı

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.

Yüksek çözünürlük<em&gt; İn Vivo</em&gt; 3T Manyetik Rezonans Görüntüleme kullanma İnsan hipokampal alanlar için Manuel Segmentasyon Protokolü

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.

İnsan Subcortex yüksek çözünürlüklü yapısal Manyetik Rezonans Görüntüleme<I&gt; İn Vivo</I&gt; Ve 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.

Manyetik rezonans görüntüleme protokolü için kontur başlangıçlı süresi tahmini olarak kalıcı serebral iskemi

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.

Kronik omurilik kompresyonu difüzyon tensor manyetik rezonans görüntüleme

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.

Substantia Nigra'nın Nöromelanine Duyarlı Manyetik Rezonans Görüntülemesi için Standartlaştırılmış Veri Toplama

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.

Sıçanda Dinlenme Durumu Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme Verilerinin Alınması

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.

Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) ile Kombine Subaraknoid Kanama için Endovasküler Perforasyon Modeli

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

Methods Article

Çoklu-fare nöroanatomik Manyetik Rezonans Görüntüleme