Tüm çalışmalar Vivo Mikroskopi olarak için Duke Center, NIH / NIBIB yapıldı Ulusal Biyomedikal Teknoloji Kaynak Merkezi (P41 EB015897) ve NCI Küçük Hayvan Görüntüleme Kaynak Programı (U24 CA092656). Ek destek NSF Yüksek Lisans Araştırma Bursu (2003014921) temin edildi.

1. Ultrason Sistemi kurma ve kalibre <ol><li> Ultrason sistemi 2 MHz aralığında farenin beyin ve merkezi frekans kapsayacak kadar geniş bir çapa sahip tek bir eleman ultrason probu ile başlar. Transdüser ultrason darbe dizisi üreten bir sinyal jeneratörüne bağlı olan bir 50 dB-güç amplifikatörü tarafından tahrik edilir. </li><li> Ultrason sisteminin akustik basınç kalibre edilmesi, sonuçta meydana gelen akustik basınç uygulanan gerilim ilişkili bir hidrofon kullanabilir. Hidrofon üzerinde bir su tankına transdüktör yerleştirin. Dönüştürücü basit bir darbe (örneğin, 10 Hz darbe tekrarlama frekansı ile transdüserin frekansta 10 döngüsü sinüzoidin) uygulayın. Transdüserin doğal odak (bizim 13 mm çapında 2.15 MHz transduser için yaklaşık 60 mm) ultrason demetinin merkezinde olmalıdır pik yanıtı bulmak için, 3-eksenli çeviri aşamasında kullanın. </li><li> Çaldı üzerinde çeşitli ölçümler olunSistemin doğrusallık doğrulamak için girdi voltajı e (örn., 50-400 mV s). Giriş gerilimi ve akustik basıncı arasındaki ilişkiyi tahmin etmek için basit lineer regresyon kullanın. Bizim sistemde, 258 ve 167 mV pp giriş gerilimleri 0.52 ve 0.36 MPa pik negatif akustik baskılara karşılık geldi. </li><li> Program sinyal jeneratörü 50000 patlama başına döngü ve 64 ms bir patlama dönemi ile transdüser frekansta sinüzoidal darbe patlamaları oluşan bir ultrason darbe dizisi üretmek için. Kalibrasyon ölçümleri dayanarak, dönüştürücü doğal odak merkezinde 0.36 MPa pik negatif akustik basınçları oluşturmak için darbe genlik ayarlayın. </li></ol> 2. Reaktifler hazırlayın <ol><li> 100 mM (300 mOsm) ve filtre sterilize bir konsantrasyonda steril suda manganez klorid tetrahidrat (MnCl 2 · 4H 2 O) içinde çözülür. </li><li> &quot;Activatin tarafından Perflutren Lipid mikroküreler üreting &quot;45 s için üretici tarafından sağlanan karıştırıcı içinde flakon. deneylerin bir gün için tek bir şişe günün başlangıcında bir kez aktif ve günün geri kalanı için reaktivasyonu olmadan kullanılabilir. </li><li> Mikroküre uygulamadan hemen önce mikroküreler tekrar süspansiyon için 1 dakika elle flakon çalkalayın. Bu kalan kabarcıkların alçaltır olarak tüpten kabarcıkların Geri çekerken, flakon içine oda hava enjekte etmemektedir. Günün son kullanıma kadar flakon dışarı bırakın ve sonra buzdolabında saklayın. Bu şekilde sürdürdü, tek bir şişe birkaç gün sürebilir. Önceki sonraki günlerde ilk kullanımdan, karıştırıcı saklı flakon yeniden etkinleştirin. </li></ol> 3. Hayvan Hazırlık <ol><li> Burun konisi tarafından teslim, izofluran ile hayvanları uyutmak. Burun konisi aparat aynı konumda her zaman hassas ve güvenilir hayvanın başını düzeltmek için dizayn edilmelidir. Bizim cihaz 15 th kafa tutare Paxinos beyin atlası 16 kullanılan &quot;kafatası-düz&quot; pozisyonu (yani, dorsal kafatası yüzeyi yatay). 85 ve 125 nefesleri dakika başına arasında bir solunum hızı korumak için anestezik titre edilir. Isı lambası veya hava üflemeli kullanarak vücut ısısını korumak. Yağ ile gözleri koruyun. </li><li> Elektrikli bir düzeltici kullanarak fare derisi saç çıkarın. </li><li> Bir kuyruk ven kateter ve intraperitoneal (IP) kateter yerleştirin. Sağkalım çalışmalar için, uygun steril tekniği kullanmak emin olun; Bu yazı için videomuzda IP kateter yerleştirilmesi sadece sivil hayatta deneyler için uygundur. </li><li> Nöronal stimülasyon deney için gerekli olan tüm ek hazırlıkları yapmak. Namlu alan korteksin burun kılı stimülasyon haritalama için, tahriş folikül veya çevresindeki deri olmadan mümkün olduğunca yakın deri yüzeyine burun kılı kesmek için bir mikroskop ve mikrocerrahi makas kullanın. </li><li> Yerleştirin ultrason jelisaçlı deri ve sonra baş üstüne ince bir plastik levha (örneğin, 7.6 mikron çöp çöp torbası) tarafından bulunan düşük bir su sütunu. Ultrason jeli içinde sıkışıp olsun hava kabarcığı dışarı itmek için bir pamuk uçlu çubuk ile su sütunu ile ulaşın. Fareyi doğrudan beyin üstü su sütununda doğal odak mesafesi (58 mm) ve ultrason probu yerleştirin ve herhangi bir hava kabarcığı kaldırmak için bir parmak ucu ile transdüser silin. </li></ol> 4. Mikrobaloncuklar ve Ultra Sound (BOMUS) ile kan-beyin bariyeri Açılış <ol><li> 0,5 mmol / kg IP dozunda manganez çözeltinin bir intraperitonal enjeksiyon verir. Manganez akmaya ve (Şekil 1) dağıtmak için izin 10 dakika beklemez yani periton kateteri kap. </li><li> BBB açmak için kuyruk damarından kateter ile Perflutren Lipid mikroküreler (aktive DEFINITY) 30 uL yönetmek ve aynı anda, ultrason darbe dizisi başlatabilir. C3 dakika boyunca insonification ontinue. </li></ol> 5.. Nöronal Stimülasyon <ol><li> Mn 2 beyin düzeyleri için yaklaşık 40 dakika bekleyin + sinirsel uyarılma başlamadan önce stabilize etmek. Bu şekilde, Mn 2 nedeniyle donanımın dramatik bir baz bbb boyunca + difüzyon uyarılması sonucu ince bir ayırıcı geliştirme ayırt edilebilir. Daha sonra, seçtiğiniz paradigma (Şekil 1) ile stimülasyon başlar. </li><li> Burun kılı uyarılması için, izofluran kapatın ve burun konisi kaldırın. Deriye yaklaşık 2-5 mm uzaklıkta burun kılı dizi boyunca dairesel bir hareket (1-5 Hz) elle yumuşak bir sanatçının fırça taşıyın. 90 dakika süre ile uyarılması devam etmektedir. Manganez hayvan sınırsız stimülasyon sağlayan bir sakinleştirici etkisi vardır. Hayvan huzursuz olursa, yaklaşık 15 saniye süreyle burun konisi ile izofluran% 5 yönetmek. </li></ol> 6. Magnetic Rezonans Görüntüleme <ol><li> Stimülasyon sonra, burun konisi ile anestezi devam. Vücut ısısını korumak ve 85-125 nefesleri dakika başına bir solunum hızı için izofluran düzeyini titre devam edin. </li><li> Bir MR bobin fare yerleştirin ve MRG sistemine aktarabilirsiniz. Yüksek çözünürlüklü 3D T 1 ağırlıklı MR görüntüleri elde edin. Örneğin, aşağıdaki parametreleri ile eko (SPGR) dizisini hatırlattı 3D spoiled gradient kullanın:; 2 ms eko zaman; 30 derecelik çevirme açısı; 15.63 kHz bant genişliği; 25 ms tekrarlama süresi 20 bakış × 20 × alanı 12 mm, 128 × 128 × 60 matrisi. </li></ol> 7. Image Analysis <ol><li> Görüntü analizi, kullanılan uyarı paradigma özgüdür. Burun kılı stimülasyon deneme için (Şekil 2), uygun bir analiz ortamı içine birkaç hayvanların görüntüleri aktarmak. Diğerleri sol, fl ile motive ederken, bazı hayvanların sağ uyarılmış olsaydıip tüm görüntüleri etkili bir &quot;sol-uyarılmış.&quot; olduğunu bu nedenle bazı Sonra, onun kontralateral unstimulated tarafına her beynin uyarılan tarafı karşılaştırmak için, bir çoğaltılamaz ve sola unstimulated görüntü kümesi oluşturulur yansıtılmış oluşturun. Ortak bir alana tüm görüntüleri kayıt ve daha sonra bir 3 × 3 × 3 piksel Gauss çekirdek onları düzeltmek. </li><li> Böyle MATLAB gibi bir matematiksel analiz çevre, veri verir. İsteğe bağlı olarak, veri setleri alakasız anatomi maskeleyebilir. Venot ark iteratif yöntemi ile görüntülerin yoğunluğu-normalize. 17,18. </li><li> Her beyin unstimulated tarafta karşılık gelen karşı voksel her beyin uyarılmış kenarlarının her voksel karşılaştırmak için bir eşleştirilmiş, tek-yönlü t testi kullanabilir. </li><li> Diferansiyel faaliyet bölgeleri (Şekil 3) tanımlamak için sonuç p-değeri haritasını görüntüleyin. </li></ol> 8. Temsilcisi Sonuçlar Burada sunulan yöntemi iki fonu var<html> amental adımları: Mikrobaloncuklar ve Ultrasound (BOMUS) ile (1) BBB Açılış ve (2) Aktivasyon Bağlı Manganez kontrastlı MRG (AIM MRG). Sonraki aşamanın eski bağlıdır, bunun nedeni başarılı bir şekilde uygulanması BOMUS doğrulamak için önemlidir. T 1-kısalma kontrast madde (örneğin manganez veya gadolinyum bazlı ajan olarak) T beyin dokusunda bir sinyal artışı 1-ağırlıklı görüntüleme sonuçlarının uygulanmasından sonra kan-beyin bariyerinin bozulması beyinleri göre hangi BOMUS içinde (Şekil 4) yapılmadı. Bu hayvanlar arasında oldukça tutarlı olmasına rağmen, bu manganez donanımın dağıtımı, tamamen aynı değildir. Bbb dağıtım deliğine sadece homojen olmayan yansıtır, fakat, aynı zamanda beyin içindeki 19 Mn intrinsik düzgün olmayan bir dağıtımdır. BBB açılış zamansal ve mekansal dinamikleri daha önce 12 tarif edilmiştir. ent &quot;&gt; BOMUS başarıyla uygulanmaktadır edildikten sonra, bir sonraki adım AIM MRG gerçekleştirmek için pek çok deneysel paradigmalar mümkündür;.. Ancak, birçok potansiyel karıştırıcı etkileri, kontrol ve analiz olduğundan dikkatle tasarlanmış olmalıdır Karıştırma etkisi homojen BBB açılması dahil, beyin, Mn difüzyon zamansal dinamiği ve nonspesifik nöronal aktivitedeki Mn homojen olmayan bir birikimi. Bu gösteri de, burun kılı tek taraflı uyarılması nöronal yanıt haritası çizilmiştir. homojen olmayan düzensizlikleri ve Mn akı, her beynin unstimulated tarafı dikkate almak için Dahili bir kontrol olarak kullanılmıştır. hayvanlar arasında değişebilir spesifik olmayan nöronal aktivitenin dikkate almak için, hayvanlar analizi (Şekil 2) arasında sürekli farklı olduğu bölgelerin tanımlanması için istatistiksel test kullanılabilir. sonuçlar, üç boyutlu bir farklılık haritası ve bir edildi , üç boyutlu bir p-haritası değerine (Şekil 3), bölgeler belirtildiği üzere sağ tarafındauyarılmış burun kılı kontralateral yüksek sinyal. Haritanın sol tarafında bölgeleri uyarılmış burun kılı ipsilateral anlamlı derecede yüksek sinyal içinde olduğu belirtilir. P-değeri haritası yanıt stimülasyon yoğun elektrofizyoloji 20,21 ve 2-deoksiglukoz çalışmalarla belgelenmiştir burun kılı için primer duyusal kortekste, varil alanına tekabül uyarılmış burun kılı kontralateral yüksek sinyal geniş bir bölgeyi belirledi. Bu sonuçlar daha kapsamlı bir tartışma daha önce 13 yayımlanmıştır. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig1.jpg" /> Şekil 1. BOMUS ve AIM MRG (Howles ark uyarlanmıştır. 13) ile fonksiyonel beyin görüntüleme için protokol zaman çizelgesi. <img alt="Şekil 2" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig2.jpg" /> Bölgeler o belirlenmesi için Şekil 2. Analiz şemasıHer beyin uyarılır ve unstimulated taraf arasındaki f farklı yoğunluk. Onun kontralateral unstimulated tarafına her beynin uyarılan tarafı karşılaştırmak için, çoğaltılamaz ve sola unstimulated görüntü kümesi oluşturulur yansıyor. Bu görüntüler, kayıtlı filtre ve normalize edilir. Son olarak, testinde sol uyarılmış ve sola unstimulated görüntüleri karşılaştırır. Her beyin uyarılmış yan yalnızca aynı beyin unstimulated yan göre, böylece t testi &quot;eşleştirilmiş&quot; edilir. T testi p değeri haritanın diğer tarafında bir unstimulated tarafında daha yüksek sinyal gösterir iken p-değeri haritası bir tarafında, beynin uyarılan tarafında daha yüksek sinyal gösterir ve böylece &quot;tek kuyruklu&quot; dir beyin (Howles ark uyarlanmıştır. 13). <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig3.jpg" /> Şekil 3. Iki farklı pozisyonlarda eksenel 7 hayvanların havuzlanmış analizi sonuçları. T<html> O ilk sütun etkili tüm farelerin sol burun kılı uyarılan vardı, böylece hizalanmış tüm kayıtlı görüntülerin ortalama gösterir. Bu görüntüler, kontralateral hemisferde her voksel göreceli sinyal ortalama yüzde artış gösteren bir renk haritası ile overlaid olarak renk çubuğu ile gösterilir. Uyarılmasına kontralateral hemisferde yüksek sinyal vardı burada görüntünün sağ tarafında renkli bölgeleri göstermektedir. Stimülasyonu ipsilateral hemisferde yüksek sinyal vardı burada görüntünün sol tarafında renkli bölgeleri göstermektedir. İkinci sütun sinyali artışın istatistiksel anlamlılık gösteren p-değeri haritası ile kaplanmış aynı görüntüleri gösterilmektedir. Üçüncü sütun (Howles ark uyarlanmıştır. 13) gölgeli duyusal korteksin varil alanları ile Paxinos stereotaksik atlas 16 karşılık gelen rakamlar üzerine işlenmiş aynı p-değeri haritasını gösterir. / 4055/4055fig4.jpg &quot;/&gt; Şekil 4. + Beyin Mn 2 mekansal dağılımı. Görüntüler (n = 5) ve kontrol (n = 4) farelerin BOMUS muamele 0.5 mmol / kg IP MnCl 2 sonra 170 dakika satın alındı. Normalleşme sonra, ortalama ve standart sapma haritaları (sol panel) hesaplandı. Geliştirme BOMUS ile tedavi edilen farelerde daha fazlaydı. Bu geliştirme beyin boyunca tek değildi rağmen, beyin ve ventriküllerin kenarlarına yakın dışında, oldukça uyumlu idi. Çeşitli yapılar etrafında çizilen ilgi alanları (ROI) kullanarak, ortalama SNR (+ 1 SD) Her grup (sağ panel) üzerinden hesaplandı. BOMUS tedavi edilen hayvanların büyük SNR gösterdi ama aynı zamanda yapılar arasında ve hayvanlar arasındaki büyük farkı (Howles ark uyarlanmıştır. 13). <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/4055/4055fig5.jpg" /> Şekil 5. BOMUS doku etkilerini incelemek için, BOMUS tedavi edilen farelerin beyinlerinde tespit edildi, se500 ctioned - mikron aralıklarla ve hematoksilen ve eosin ile boyandı. Beynin, her bölümde görülen kırmızı kan hücresi Ekstravazasyon ortalama sayısına 0.36 MPa (n = 3), 0.52 MPa (n = 4), ve 5,0 MPa (n = 1) akustik basınçlar için gösterilmiştir. Hata çubukları standart hata gösteriyor. İkinci panel 5.0 MPa (Howles ark uyarlanmıştır. 12) maruz beyinden gelen ağır kırmızı kan hücresi tahliyesini bir örneğini göstermektedir. <img alt="Şekil 6" src="/files/ftp_upload/4055/4055fig6.jpg" /> Şekil 6.. Kantitatif davranış testi anestezi öncesi aktivite, uyarılma ve reaksiyonunu değerlendirmek için kullanılan, 3 ve 24 saat Anesteziden sonra oldu. Skorlama sistemi, daha önce 12 açıklanan köklü kantitatif fare davranışsal değerlendirme geliştirmeye dayanmaktadır1968 22 Irwin tarafından ed. Ortalama davranış (± SEM) kontrolü için skor (n = 3) ve BOMUS (0.36 MPa) tedavi edilen (n = 8) hayvanlara gösterilmiştir. Öncesi anestezi taban göre, bütün hayvanlar 3 saat sonra anestezi Davranış puanı bir düşüş gösterir, ancak büyük ölçüde sonraki gün kurtarabilirsiniz. Her zaman noktasında, hiçbir fark BOMUS ölçülebilir hayvan davranışları (Howles ark uyarlanmıştır. 12) üzerinde etkili olmadığını belirten, iki grup arasında görüldü.

<ol>
	<li>Aoki, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+the+anoxic+depolarization+of+focal+ischemia+using+manganese-enhanced+MRI.">Detection of the anoxic depolarization of focal ischemia using manganese-enhanced MRI.</a> Magnet. Reson. Med. 50, 7-12 (2003).</li><li>Aoki, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+activity-induced+manganese-dependent+contrast+magnetic+resonance+imaging.">Dynamic activity-induced manganese-dependent contrast magnetic resonance imaging.</a> DAIM MRI). Magnet. Reson. Med. 48, 927-933 (2002).</li><li>Duong, T. Q., Silva, A. C., Lee, S. P., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+calcium-dependent+synaptic+activity:+Cross+correlation+with+CBF+and+BOLD+measurements.">Functional MRI of calcium-dependent synaptic activity: Cross correlation with CBF and BOLD measurements.</a> Magnet. Reson. Med. 43, 383-392 (2000).</li><li>Lin, Y. J., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese+ion+enhances+T-1-weighted+MRI+during+brain+activation:+An+approach+to+direct+imaging+of+brain+function.">Manganese ion enhances T-1-weighted MRI during brain activation: An approach to direct imaging of brain function.</a> Magnet. Reson. Med. 38, 378-388 (1997).</li><li>Lu, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cocaine-induced+brain+activation+detected+by+dynamic+manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+(MEMRI).">Cocaine-induced brain activation detected by dynamic manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI).</a> P. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104, 2489-2494 (2007).</li><li>Drapeau, P., Nachshen, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese+fluxes+and+manganese-dependent+neurotransmitter+release+in+presynaptic+nerve-endings+isolated+from+rat-brain.">Manganese fluxes and manganese-dependent neurotransmitter release in presynaptic nerve-endings isolated from rat-brain.</a> J. Physiol-London. 348, 493-510 (1984).</li><li>Narita, K., Kawasaki, F., Kita, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mn+and+Mg+influxes+through+Ca+channels+of+motor-nerve+Terminals+are+prevented+by+verapamil+in+Frogs.">Mn and Mg influxes through Ca channels of motor-nerve Terminals are prevented by verapamil in Frogs.</a> Brain Res. 510, 289-295 (1990).</li><li>Hynynen, K., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+MR+imaging-guided+focal+opening+of+the+blood-brain+barrier+in+rabbits.">Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits.</a> Radiology. 220, 640-644 (2001).</li><li>Sheikov, N., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+mechanisms+of+the+blood-brain+barrier+opening+induced+by+ultrasound+in+presence+of+microbubbles.">Cellular mechanisms of the blood-brain barrier opening induced by ultrasound in presence of microbubbles.</a> Ultrasound Med. Biol. 30, 979-989 (2004).</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Raymond, S., Jolesz, F. A., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI-guided+targeted+blood-brain+barrier+disruption+with+focused+ultrasound:+Histological+findings+in+rabbits.">MRI-guided targeted blood-brain barrier disruption with focused ultrasound: Histological findings in rabbits.</a> Ultrasound Med. Biol. 31, 1527-1537 (2005).</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+disruption+of+the+blood-brain+barrier+with+focused+ultrasound:+association+with+cavitation+activity.">Targeted disruption of the blood-brain barrier with focused ultrasound: association with cavitation activity.</a> Phys. Med. Biol. 51, 793-807 (2006).</li><li>Howles, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrast-enhanced+in+vivo+magnetic+resonance+microscopy+of+the+mouse+brain+enabled+by+noninvasive+opening+of+the+blood-brain+barrier+with+ultrasound.">Contrast-enhanced in vivo magnetic resonance microscopy of the mouse brain enabled by noninvasive opening of the blood-brain barrier with ultrasound.</a> Magnet. Reson. Med. 64, 995-1004 (2010).</li><li>Howles, G. P., Qi, Y., Johnson, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+disruption+of+the+blood-brain+barrier+enables+in+vivo+functional+mapping+of+the+mouse+barrel+field+cortex+with+manganese-enhanced+MRI.">Ultrasonic disruption of the blood-brain barrier enables in vivo functional mapping of the mouse barrel field cortex with manganese-enhanced MRI.</a> Neuroimage. 50, 1464-1471 (2010).</li><li>Woolsey, T. A., Welker, C., Schwartz, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+anatomical+studies+of+sml+face+cortex+with+special+reference+to+occurrence+of+barrels+in+layer-4.">Comparative anatomical studies of sml face cortex with special reference to occurrence of barrels in layer-4.</a> J. Comp. Neurol. 164, 79-94 (1975).</li><li>Howles, G. P., Nouls, J. C., Qi, Y., Johnson, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+production+of+specialized+animal+handling+devices+using+computer-aided+design+and+solid+freeform+fabrication.">Rapid production of specialized animal handling devices using computer-aided design and solid freeform fabrication.</a> J. Magnet. Reson. Imag. 30, 466-471 (2009).</li><li>Paxinos, G., Franklin, K. B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The mouse brain in stereotaxic coordinates. , (2001).</li><li>Cross, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+mapping+of+functional+olfactory+connections+of+the+rat+brain+in+vivo.">Statistical mapping of functional olfactory connections of the rat brain in vivo.</a> Neuroimage. 23, 1326-1335 (2004).</li><li>Venot, A., Lebruchec, J. F., Golmard, J. L., Roucayrol, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated-method+for+the+normalization+of+scintigraphic+images.">An automated-method for the normalization of scintigraphic images.</a> J. Nucl. Med. 24, 529-531 (1983).</li><li>Aoki, I., Naruse, S., Tanaka, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+(MEMRI)+of+brain+activity+and+applications+to+early+detection+of+brain+ischemia.">Manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI) of brain activity and applications to early detection of brain ischemia.</a> Nmr. Biomed. 17, 569-580 (2004).</li><li>Welker, E., Vanderloos, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+correlation+between+barrel-field+size+and+the+sensory+innervation+of+the+whiskerpad+-+a+comparative-study+in+6+strains+of+mice+bred+for+different+patterns+of+mystacial+vibrissae.">Quantitative correlation between barrel-field size and the sensory innervation of the whiskerpad - a comparative-study in 6 strains of mice bred for different patterns of mystacial vibrissae.</a> J. Neurosci. 6, 3355-3373 (1986).</li><li>McCasland, J. S., Woolsey, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+2-deoxyglucose+mapping+of+functional+cortical+columns+in+mouse+barrel+cortex.">High-resolution 2-deoxyglucose mapping of functional cortical columns in mouse barrel cortex.</a> J. Comp. Neurol. 278, 555-569 (1988).</li><li>Irwin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+observational+assessment+:+A+systematic+quantitative+procedure+for+assessing+behavioral+and+physiologic+state+of+mouse.">Comprehensive observational assessment : A systematic quantitative procedure for assessing behavioral and physiologic state of mouse.</a> Psychopharmacologia. 13, 222-257 (1968).</li><li>Choi, J. J., Pernot, M., Small, S. A., Konofagou, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive,+transcranial+and+localized+opening+of+the+blood-brain+barrier+using+focused+ultrasound+in+mice.">Noninvasive, transcranial and localized opening of the blood-brain barrier using focused ultrasound in mice.</a> Ultrasound Med. Biol. 33, 95-104 (2007).</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+ultrasound+pulses+combined+with+definity+for+targeted+blood-brain+barrier+disruption:+A+feasibility+study.">Use of ultrasound pulses combined with definity for targeted blood-brain barrier disruption: A feasibility study.</a> Ultrasound Med. Biol. 33, 584-590 (2007).</li><li>Silva, A. C., Lee, J. H., Aoki, L., Koretsky, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-enhanced+magnetic+resonance+imaging+(MEMRI):+methodological+and+practical+considerations.">Manganese-enhanced magnetic resonance imaging (MEMRI): methodological and practical considerations.</a> Nmr. Biomed. 17, 532-543 (2004).</li><li>Meiri, U., Rahamimoff, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuromuscular+transmission+-+inhibition+by+manganese+ions.">Neuromuscular transmission - inhibition by manganese ions.</a> Science. 176, 308 (1972).</li><li>Aschner, M., Guilarte, T. R., Schneider, J. S., Zheng, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese:+Recent+advances+in+understanding+its+transport+and+neurotoxicity.">Manganese: Recent advances in understanding its transport and neurotoxicity.</a> Toxicol. Appl. Pharm. 221, 131-147 (2007).</li><li>Watanabe, T., Frahm, J., Michaelis, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese-enhanced+MRI+of+the+mouse+auditory+pathway.">Manganese-enhanced MRI of the mouse auditory pathway.</a> Magnet. Reson. Med. 60, 210-212 (2008).</li><li>Yu, X., Wadghiri, Y. Z., Sanes, D. H., Turnbull, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+auditory+brain+mapping+in+mice+with+Mn-enhanced+MRI.">In vivo auditory brain mapping in mice with Mn-enhanced MRI.</a> Nat. Neurosci. 8, 961-968 (2005).</li><li>Yu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+mapping+of+sound-evoked+activity+in+the+mouse+auditory+midbrain+using+Mn-enhanced+MRI.">Statistical mapping of sound-evoked activity in the mouse auditory midbrain using Mn-enhanced MRI.</a> Neuroimage. 39, 223-230 (2008).</li></ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Burada bir yöntem noninvaziv ultrason ve kabarcıkların (BOMUS) ile tüm fare beyin boyunca BBB açılması için sunuldu. BBB açıkken, Mn 2 + uygulandı ve aktivasyon bağlı manganez kontrastlı MRG (AIM MRG) hafif sedasyon farelerde kısa süreli stimülasyon görüntü nöronal yanıtı için kullanıldı. Yeterli BBB açılış 0.36 MPa pik negatif akustik basınç elde edildi. Not, bu ultrason ışının merkezinde derisi yüzeyinde basıncıdır. Tek eleman transdüseri...

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> Hidrafon </td><td> Sonora Medical Systems, Longmont, CA </td><td> SN S4-251 </td><td></td></tr><tr><td> Çeviri aşamasında </td><td> Newport Corporation, Irvine, CA </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Ultrason dönüştürücü </td><td> Olympus NDT, Inc, Waltham MA </td><td> A306S-SU </td><td> Katalogda belirtilen nominal frekans farklı olabilir o dönüştürücü tam merkezi frekans, bulmak için dönüştürücü eşlik Üreticinin test sayfasını inceleyin. (Örneğin, bizim dönüştürücü nominal frekans 2,25 MHz, ama gerçek merkez frekansı 2.15 MHz idi.) </td></tr><tr><td> VEVO Görüntüleme İstasyonu </td><td> VisualSonics, Inc Toronto, Kanada </td><td>; </td><td></td></tr><tr><td> 50 dB güç amplifikatörü </td><td> E &amp; I, Rochester, NY </td><td> Model 240L </td><td></td></tr><tr><td> Sinyal jeneratörü </td><td> Agilent Technologies, Santa Clara, CA </td><td> Model 33220A </td><td></td></tr><tr><td> MnCl 2 - (H2O) 4 </td><td> Sigma </td><td></td><td> Molekül ağırlığı toplu göre değişir, tam ölçüm için üreticisini arayın </td></tr><tr><td> Perflutren lipid mikroküreler </td><td> Lantheus Tıbbi Görüntüleme, N. Billerica, MA </td><td> DEFINITY </td><td></td></tr><tr><td> Microsphere karıştırıcı </td><td> Lantheus Tıbbi Görüntüleme, N. Billerica, MA </td><td> VIALMIX </td><td></td></tr><tr><td> MR bobini </td><td> m2m Görüntüleme Corp, Hillcrest, OH </td><td></td><td> 35 mm çapında dördün iletmek / ses bobini alıyorsunuz </td></tr><tr><td> MR sistemi </td><td> GE Healthcare, MilwaukeE, WI </td><td></td><td> 7-T yatay delik mıknatıs işletim GE EXCITE konsolu </td></tr><tr><td> Görüntü analizi ortamı </td><td> Visage Imaging, San Diego, CA, MathWorks, Natick MA </td><td> Amira MATLAB </td><td></td></tr></tbody></table>

functional neuroimaging using ultrasonic blood-brain barrier disruption and manganese-enhanced mri

Fareler nörobilim, farelerde işlevsel beyin görüntüleme genetik ve moleküler temelleri incelemek için egemen model sistem olmasına rağmen teknik açıdan zor kalır. Bir yaklaşım, Aktivasyon Bağlı Manganez kontrastlı MRG (AIM MRG), kemirgenler 1-5 nöronal aktivitenin eşleştirmek için başarıyla kullanılmaktadır. AIM MRG yılında, Mn 2 + kalsiyum analog davranır ve depolarize nöronlarda 6,7 birikir. Mn 2 + T 1 doku özelliğini kısaltır Çünkü, artmış nöronal aktivitenin bölgelerinde MRG&#39;de artıracaktır. Dahası, Mn 2 + aktifleştirilmiş bölgelerden yavaş temizlenir ve bu nedenle, uyarılması daha deneysel bir esneklik sağlayan, önceden görüntüleme için mıknatıs dışında gerçekleştirilebilir. Ancak, Mn 2 + kolaylıkla özellikle farelerde kan-beyin bariyeri (KBB), BBB AIM MRG kullanımı sınırlı olan açmaya gerek, çapraz değil çünkü. BBB açılması için tek araç olduğunu Ultrasound. Zararlı olsa ultrason gazlı kabarcıkların (yani, ultrason kontrast ajanlar) ile birlikte uygulandığında ise, BBB açılması için gerekli akustik basınç oldukça düşüktür. Ultrason ve kabarcıkların Bu kombinasyon güvenilir bir şekilde doku hasarının yol açmadan 8-11 bbb açmak için kullanılabilir. Burada bir yöntem BBB açmak için mikro kabarcıklar ve ultrason kullanılarak MRG AIM gerçekleştirmek için sunulmuştur. Perflutren kabarcıkların intravenöz enjeksiyonu takiben, bir Odaksız darbeli ultrason dalgaları 3 dakika boyunca traş fare kafası için uygulanır. Kolaylık için, biz Mikrobaloncuklar ve BOMUS 12 olarak Ultrasound ile BBB Açılış bu tekniği bakın. Her iki serebral hemisfer boyunca BBB açmak için BOMUS kullanarak, manganez tüm fare beyin uygulanır. Hafif sedasyon farelerde deneysel stimülasyon sonra, AIM MRG nöronal yanıtı eşlemek için kullanılır. IçinBu yaklaşım göstermek, burada BOMUS ve AIM MRG 13 hafif sedasyon farelerin burun kılı tek taraflı mekanik stimülasyonu eşleştirmek için kullanılır. BOMUS iki beyin yarı küresine boyunca bbb açabilir, çünkü, beyin unstimulated yan spesifik olmayan arka uyarılması için kontrol etmek için kullanılır. Elde edilen 3D aktivasyon haritası varil alan korteksin 14 burun kılı bölgelerinin yayınlanan temsilcilikleri ile de kabul eder. Bbb bir ultrasonik açılması, hızlı invaziv olmayan ve tersine çevrilebilir ve bu nedenle bu yaklaşım uyanık farelerde yüksek verim ve / veya uzunlamasına çalışmalar için uygundur.

Watch this Scientific Journal Video about Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI at JoVE.com

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

A yöntemi genel mikro-kabarcıkların ve ultrason ile fare kan-beyin bariyerini açılması için tarif edilmiştir. Bu teknik kullanılarak, manganez fare beyin için uygulanabilir. Manganez depolarize nöronlarda birikerek bir MR kontrast madde olduğundan, bu yaklaşım nöronal aktivitenin görüntüleme sağlar.

Ultrasonik Kan-beyin bariyeri bozulması ve Manganez kontrastlı MRG kullanma İşlevsel beyin görüntüleme

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

functional-neuroimaging-using-ultrasonic-blood-brain-barrier

Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.9K Görüntüleme.  Stanford University. A yöntemi genel mikro-kabarcıkların ve ultrason ile fare kan-beyin bariyerini açılması için tarif edilmiştir. Bu teknik kullanılarak, manganez fare beyin için uygulanabilir. Manganez depolarize nöronlarda birikerek bir MR kontrast madde olduğundan, bu yaklaşım nöronal aktivitenin görüntüleme sağlar.

Video: Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Measuring the Subjective Value of Risky and Ambiguous Options using Experimental Economics and Functional MRI Methods

Most of the choices we make have uncertain consequences. In some cases the probabilities for different possible outcomes are precisely known, a condition termed "risky". In other cases when probabilities cannot be estimated, this is a condition described as "ambiguous". While most people are averse to both risk and ambiguity1,2, the degree of those aversions vary substantially across individuals, such that the subjective value of the same risky or ambiguous option can be very different for different individuals. We combine functional MRI (fMRI) with an experimental economics-based method3 to assess the neural representation of the subjective values of risky and ambiguous options4. This technique can be now used to study these neural representations in different populations, such as different age groups and different patient populations.
In our experiment, subjects make consequential choices between two alternatives while their neural activation is tracked using fMRI. On each trial subjects choose between lotteries that vary in their monetary amount and in either the probability of winning that amount or the ambiguity level associated with winning. Our parametric design allows us to use each individual's choice behavior to estimate their attitudes towards risk and ambiguity, and thus to estimate the subjective values that each option held for them. Another important feature of the design is that the outcome of the chosen lottery is not revealed during the experiment, so that no learning can take place, and thus the ambiguous options remain ambiguous and risk attitudes are stable. Instead, at the end of the scanning session one or few trials are randomly selected and played for real money. Since subjects do not know beforehand which trials will be selected, they must treat each and every trial as if it and it alone was the one trial on which they will be paid. This design ensures that we can estimate the true subjective value of each option to each subject. We then look for areas in the brain whose activation is correlated with the subjective value of risky options and for areas whose activation is correlated with the subjective value of ambiguous options.

Using functional MRI and behavioral methods to determine the neural representation of the subjective value of risky and ambiguous options in the human brain.

Deneysel İktisat ve Fonksiyonel MRI yöntemleri kullanarak Riskli ve belirsiz Seçenekleri Sübjektif Değer Ölçme

Most of the choices we make have uncertain consequences. In some cases the probabilities for different possible outcomes are precisely known, a condition ...

Nörobilim

Optogenetic Functional MRI

The investigation of the functional connectivity of precise neural circuits across the entire intact brain can be achieved through optogenetic functional magnetic resonance imaging (ofMRI), which is a novel technique that combines the relatively high spatial resolution of high-field fMRI with the precision of optogenetic stimulation. Fiber optics that enable delivery of specific wavelengths of light deep into the brain in vivo are implanted into regions of interest in order to specifically stimulate targeted cell types that have been genetically induced to express light-sensitive trans-membrane conductance channels, called opsins. fMRI is used to provide a non-invasive method of determining the brain's global dynamic response to optogenetic stimulation of specific neural circuits through measurement of the blood-oxygen-level-dependent (BOLD) signal, which provides an indirect measurement of neuronal activity. This protocol describes the construction of fiber optic implants, the implantation surgeries, the imaging with photostimulation and the data analysis required to successfully perform ofMRI. In summary, the precise stimulation and whole-brain monitoring ability of ofMRI are crucial factors in making ofMRI a powerful tool for the study of the connectomics of the brain in both healthy and diseased states.

This protocol describes the steps and data analysis required to successfully perform optogenetic functional magnetic resonance imaging (ofMRI). ofMRI is a novel technique that combines high-field fMRI readout with optogenetic stimulation, allowing for cell type-specific mapping of functional neural circuits and their dynamics across the whole living brain.

Optogenetic Fonksiyonel MRI

The investigation of the functional connectivity of precise neural circuits across the entire intact brain can be achieved through optogenetic functional ...

High-resolution Confocal Imaging of the Blood-brain Barrier: Imaging, 3D Reconstruction, and Quantification of Transcytosis

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic multicellular interface that regulates the transport of molecules between the circulation and the brain. Transcytosis across the BBB regulates the delivery of hormones, metabolites, and therapeutic antibodies to the brain parenchyma. Here, we present a protocol that combines immunofluorescence of free-floating sections with laser scanning confocal microscopy and image analysis to visualize subcellular organelles within endothelial cells at the BBB. Combining this data-set with 3D image analysis software allows for the semi-automated segmentation and quantification of capillary volume and surface area, as well as the number and intensity of intracellular organelles at the BBB. The detection of mouse endogenous immunoglobulin (IgG) within intracellular vesicles and their quantification at the BBB is used to illustrate the method. This protocol can potentially be applied to the investigation of the mechanisms controlling BBB transcytosis of different molecules in vivo.

Here we present a microscopy-based protocol for high-resolution imaging and a three-dimensional reconstruction of the mouse neurovascular unit and blood-brain barrier using brain free-floating sections. This method allows for the visualization, analysis, and quantification of intracellular organelles at the BBB.

Kan - beyin bariyerini yüksek çözünürlüklü Confocal görüntüleme: görüntüleme, 3D yeniden yapılanma ve Transcytosis miktar

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic multicellular interface that regulates the transport of molecules between the circulation and the brain. ...

An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers

Blood-brain barrier (BBB) is a specialized barrier that protects the brain microenvironment from toxins and pathogens in the circulation and maintains brain homeostasis. The principal sites of the barrier are endothelial cells of the brain capillaries whose barrier function results from tight intercellular junctions and efflux transporters expressed on the plasma membrane. This function is regulated by pericytes and astrocytes that together form the neurovascular unit (NVU). Several neurological diseases such as stroke, Alzheimer&#39;s disease (AD), brain tumors are associated with an impaired BBB function. Assessment of the BBB permeability is therefore crucial in evaluating the severity of the neurological disease and the success of the treatment strategies employed.
We present here a simple yet robust permeability assay that have been successfully applied to several mouse models both, genetic and experimental. The method is highly quantitative and objective in comparison to the tracer fluorescence analysis by microscopy that is commonly applied. In this method, mice are injected intraperitoneally with a mix of aqueous inert fluorescent tracers followed by anesthetizing the mice. Cardiac perfusion of the animals is performed prior to harvesting brain, kidneys or other organs. Organs are homogenized and centrifuged followed by fluorescence measurement from the supernatant. Blood drawn from the cardiac puncture just before perfusion serves for normalization purpose to the vascular compartment. The tissue fluorescence is normalized to the wet weight and serum fluorescence to obtain a quantitative tracer permeability index. For additional confirmation, the contralateral hemi-brain preserved for immunohistochemistry can be utilized for tracer fluorescence visualization purposes.

An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers

Here we present a mouse brain vascular permeability assay using intraperitoneal injection of fluorescent tracers followed by perfusion that is applicable to animal models of blood-brain barrier dysfunction. One hemi-brain is used for assessing permeability quantitatively and the other for tracer visualization/immunostaining. The procedure takes 5 - 6 h for 10 mice.

Vivo kan - beyin bariyerini geçirgenliği tahlil Fluorescently kullanarak farelerde izleyiciler etiketli

Blood-brain barrier (BBB) is a specialized barrier that protects the brain microenvironment from toxins and pathogens in the circulation and maintains ...

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

Ischemic stroke leads to vasogenic cerebral edema and subsequent primary brain injury, which is mediated through destruction of the blood-brain barrier (BBB). Rats with induced ischemic stroke were established and used as in vivo models to investigate the functional integrity of the BBB. Spectrophotometric detection of Evans blue (EB) in the brain samples with ischemic injury could provide reliable justification for the research and development of novel therapeutic modalities. This method generates reproducible results, and is applicable in any laboratory without a need for special equipment. Here, we present a visualized and technical guideline on the detection of the extravasation of EB following induction of ischemic stroke in rats.

An In Vivo Assessment of Blood-Brain Barrier Disruption in a Rat Model of Ischemic Stroke

The overall goal of this procedure is to provide a highly reproducible technique for in vivo assessment of the blood-brain barrier disruption in rat models of ischemic stroke.

Kan - beyin bariyerini bozulma iskemik inme, bir fare modeli Vivo içinde değerlendirilmesi

Ischemic stroke leads to vasogenic cerebral edema and subsequent primary brain injury, which is mediated through destruction of the blood-brain barrier ...

Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy (NIRS) Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa

Portable neuroimaging approaches provide new advances to the study of brain function and brain development with previously inaccessible populations and in remote locations. This paper shows the development of field functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) imaging to the study of child language, reading, and cognitive development in a rural village setting of C&#244;te d&#39;Ivoire. Innovation in methods and the development of culturally appropriate neuroimaging protocols allow&#160;a first-time look into the brain&#39;s development and children&#39;s learning outcomes in understudied environments. This paper demonstrates protocols for transporting and setting up a mobile laboratory, discusses considerations for field versus laboratory neuroimaging, and presents a guide for developing neuroimaging consent procedures and building meaningful long-term collaborations with local government and science partners. Portable neuroimaging methods can be used to study complex child development contexts, including the impact of significant poverty and adversity on brain development. The protocol presented here has been developed for use in C&#244;te d&#39;Ivoire, the world&#39;s primary source of cocoa, and where reports of child labor in the cocoa sector are common. Yet, little is known about the impact of child labor on brain development and learning. Field neuroimaging methods have the potential to yield new insights into such urgent issues, and the development of children globally.

Neuroimaging Field Methods Using Functional Near Infrared Spectroscopy NIRS Neuroimaging to Study Global Child Development: Rural Sub-Saharan Africa

Portable neuroimaging approaches (functional Near Infrared Spectroscopy) provide advances to the study of the brain in previously inaccessible regions; here, rural C&#244;te d&#39;Ivoire. Innovation in methods and development of culturally-appropriate neuroimaging protocols permits novel study of the brain&#39;s development and children&#39;s learning outcomes in environments with significant poverty and adversity.

Kullanarak küresel çocuk gelişimi eğitimi için kızılötesi spektroskopi (NIRS) Nörogörüntüleme fonksiyonel beyin görüntüleme alanı yöntemleri: kırsal Sahra Güneyi Afrika

Portable neuroimaging approaches provide new advances to the study of brain function and brain development with previously inaccessible populations and in ...

A Benchtop Approach to the Location Specific Blood Brain Barrier Opening using Focused Ultrasound in a Rat Model

Stereotaxic surgery is the gold standard for localized drug and gene delivery to the rodent brain. This technique has many advantages over systemic delivery including precise localization to a target brain region and reduction of off target side effects. However, stereotaxic surgery is highly invasive which limits its translational efficacy, requires long recovery times, and provides challenges when targeting multiple brain regions. Focused ultrasound (FUS) can be used in combination with circulating microbubbles to transiently open the blood brain barrier (BBB) in millimeter sized regions. This allows intracranial localization of systemically delivered agents that cannot normally cross the BBB. This technique provides a noninvasive alternative to stereotaxic surgery. However, to date this technique has yet to be widely adopted in neuroscience laboratories due to the limited access to equipment and standardized methods. The overall goal of this protocol is to provide a benchtop approach to FUS BBB opening (BBBO) that is affordable and reproducible and can therefore be easily adopted by any laboratory.

Focused ultrasound with microbubble agents can open the blood brain barrier focally and transiently. This technique has been used to deliver a wide range of agents across the blood brain barrier. This article provides a detailed protocol for the localized delivery to the rodent brain with or without MRI guidance.

Bir Sıçan Modelinde Odaklanmış Ultrason Kullanarak Konuma Özgü Kan Beyin Bariyeri Açılışına Tezgah Üstü Yaklaşım

Stereotaxic surgery is the gold standard for localized drug and gene delivery to the rodent brain. This technique has many advantages over systemic ...

Focused Ultrasound Induced Blood-Brain Barrier Opening for Targeting Brain Structures and Evaluating Chemogenetic Neuromodulation

Acoustically Targeted Chemogenetics (ATAC) allows for the noninvasive control of specific neural circuits. ATAC achieves such control through a combination of focused ultrasound (FUS) induced blood-brain barrier opening (FUS-BBBO), gene delivery with adeno-associated viral (AAV) vectors, and activation of cellular signaling with engineered, chemogenetic, protein receptors and their cognate ligands. With ATAC, it is possible to transduce both large and small brain regions with millimeter precision using a single noninvasive ultrasound application. This transduction can later allow for a long-term, noninvasive, device-free neuromodulation in freely moving animals using a drug. Since FUS-BBBO, AAVs, and chemogenetics have been used in multiple animals, ATAC should also be scalable for the use in other animal species. This paper expands upon a previously published protocol and outlines how to optimize the gene delivery with FUS-BBBO to small brain regions with MRI-guidance but without a need for a complicated MRI-compatible FUS device. The protocol, also, describes the design of mouse targeting and restraint components that can be 3D-printed by any lab and can be easily modified for different species or custom equipment. To aid reproducibility, the protocol describes in detail how the microbubbles, AAVs, and venipuncture were used in ATAC development. Finally, an example data is shown to guide the preliminary investigations of studies utilizing ATAC.

This protocol delineates steps necessary for the gene delivery through focused ultrasound blood brain barrier (BBB) opening, evaluation of the resulting gene expression, and measurement of neuromodulation activity of chemogenetic receptors through histological tests.

Beyin Yapılarını Hedeflemek ve Kemogenetik Nöromodülasyonu Değerlendirmek için Odaklanmış Ultrason Kaynaklı Kan-Beyin Bariyeri Açılması

Acoustically Targeted Chemogenetics (ATAC) allows for the noninvasive control of specific neural circuits. ATAC achieves such control through a ...

Role of Diffusion MRI Tractography in Endoscopic Endonasal Skull Base Surgery

Endoscopic endonasal surgery has gained a prominent role in the management of complex skull base tumors. It allows the resection of a large group of benign and malignant lesions through a natural anatomical extra-cranial pathway, represented by the nasal cavities, avoiding brain retraction and neurovascular manipulation. This is reflected by the patients' prompt clinical recovery and the low risk of permanent neurological sequelae, representing the main caveat of conventional skull base surgery. This surgery must be tailored to each specific case, considering its features and relationship with surrounding neural structures, mostly based on preoperative neuroimaging. Advanced MRI techniques, such as tractography, have been rarely adopted in skull base surgery due to technical issues: lengthy and complicated processes to generate reliable reconstructions for inclusion in the neuronavigation system. 
This paper aims to present the protocol implemented in the institution and highlights the synergistic collaboration and teamwork between neurosurgeons and the neuroimaging team (neurologists, neuroradiologists, neuropsychologists, physicists, and bioengineers) with the final goal of selecting the optimal treatment for each patient, improving the surgical results and pursuing the advancement of personalized medicine in this field.

We present a protocol to integrate diffusion MRI tractography in patient work-up to endoscopic endonasal surgery for a skull base tumor. The methods for adopting these neuroimaging studies in the pre- and intra-operative phases are described.

Endoskopik Endonazal Kafatası Taban Cerrahisinde Difüzyon MRI Tractografisinin Rolü

Endoscopic endonasal surgery has gained a prominent role in the management of complex skull base tumors. It allows the resection of a large group of ...

Hücre Bariyeri Bütünlüğünü Değerlendirmek için Transendotelyal Direnç Ölçümü

Barrier Functional Integrity Recording on bEnd.3 Vascular Endothelial Cells via Transendothelial Electrical Resistance Detection

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic physiological structure composed of microvascular endothelial cells, astrocytes, and pericytes. By coordinating the interaction between restricted transit of harmful substances, nutrient absorption, and metabolite clearance in the brain, the BBB is essential in preserving central nervous system homeostasis. Building in vitro models of the BBB is a valuable tool for exploring the pathophysiology of neurological disorders and creating pharmacological treatments. This study describes a procedure for creating an in vitro monolayer BBB cell model by seeding bEnd.3 cells into the upper chamber of a 24-well plate. To assess the integrity of cell barrier function, the conventional epithelial cell voltmeter was used to record the transmembrane electrical resistance of normal cells and CoCl2-induced hypoxic cells in real-time. We anticipate that the above experiments will provide effective ideas for the creation of in vitro models of BBB and drugs to treat disorders of central nervous system diseases.

Yazar Spotlight: Hücre Bariyeri Bütünlüğünü Değerlendirmek için TEER Algılama Uygulamaları 

This protocol describes a dependable and efficient in vitro model of the brain blood barrier. The method uses mouse cerebral vascular endothelial cells bEnd.3 and measures transmembrane electrical resistance.

bEnd.3 Transendotelyal Elektriksel Direnç Tespiti Yoluyla Vasküler Endotel Hücrelerinde Bariyer Fonksiyonel Bütünlük Kaydı

The blood-brain barrier (BBB) is a dynamic physiological structure composed of microvascular endothelial cells, astrocytes, and pericytes. By coordinating ...