Biz filme yardım için Shaili Jha&#39;yı ve Heather Decot teşekkür ederim.

Etik Beyanı: Bu prosedür, Hayvan Araştırmaları (Laboratuar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu) Sağlık Rehberi National Institutes uygun ve Kuzey Carolina Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi Üniversitesi tarafından onaylanmıştır. 1.. Elektrot İmplantasyon İlk adım, elektrot implantasyonu. Bu aşamada, bir elektrot tek taraflı olarak subtalamik çekirdek (STN), aşağıdaki yöntemler kullanılarak Parkinson hastalığı tedavisi için translasyon öneme sahip küçük bir çekirdek içine implante edilir: <ol><li> ., Bu kısa süreli sağkalım cerrahi, ve böylece aseptik teknik gereklidir: otoklav Not (elektrot sterilite örneğin) mümkün olmayan bir otoklav veya antiseptik solüsyon kullanarak tüm cerrahi aletler sterilize edin. Ameliyat sonrası hayvanlar, kısa bir iyileşme dönemi (48 saat) sonra ya da birkaç hafta kadar sonra görüntülenebilir. </li><li> Endotrakeal entübasyon ve küçük bir hayvan ventilatör aracılığıyla uygulanan% 2.5 izofluran kullanarak sıçan (Yetişkin Sprague-Dawley sıçanları 250-400 g) anestezisi. Stereotaktik cerrahi çerçeveye sıçan düzeltmek ve aseptik teknikler kullanılarak cerrahi sitesi hazırlamak. </li><li> Hazırlayın ve elektrot steril olduğundan emin olun. Birçok MR-uyumlu elektrot türleri çalışacak olsa bir ev yapımı 2-kanallı tungsten mikrotel elektrot, bu işlem için kullanılır. Kullanılan elektrot özellikleri dolayısı ile de genel deney sonucu etkileyen mekanik prosedür, uyarılmış doku alanı ve implantasyon doğruluğu zarar doku alanı etkileyebilir. Elektrot tipi otoklavlanmalıdır mümkün değilse, mümkün olduğu elektrodu sterilize etmek için povidon-iyot antiseptik kullanın. </li><li> Kullanma makas kafatası bregma ve lambda ortaya çıkarmak için, yaklaşık 1.5 sm bir çapı olan implantasyon sitesi üzerinden kafa derisi çıkarın. Kafatasını örten kas ve fasya kaldırve tüm elektrokoter kullanılarak kanama durur. </li><li> Diş çimento yapışma (adım 1.8) geliştirmek için bir neşter ile birden fazla yönde kafatası yuzeysel. Yatay yönde Seviye Bregma ve Lambda. </li><li> . Bregma&#39;ya 3.6 mm posterior, STN hedef ve orta hat yanal 2.5 mm, çapı yaklaşık 1.5 mm kalınlığında bir çapak delik oluşturmak için küçük uçlu elektrikli matkap kullanmak için Not: koordinatları stereotaksik referans STN tam yeri olabilir sıçan soyu, ağırlığı ve cinsiyete göre değişir. Aynı cinsiyet erişkin sıçanlar yerde herhangi bir varyasyonu en aza indirmek için kullanılmalıdır. Mümkünse, operasyon öncesi anatomik taramaları ya da ameliyat sırasında elektrik kayıtları tek bir konu olarak STN konumunu belirlemek için kullanılmalıdır. Ayrıca, elektrot sonlandırma siteleri histolojik hedef doğruluğunu sağlamak için kontrol edilmelidir. <ol><li> Dikkatle dura bir kesi yapmak ve inci yanlarına dura taşımak için küçük künt forseps kullanıne delik. Fizyolojik ile ıslatılmış steril pamuk kullanarak herhangi bir kanamayı durdurmak. Bir veya daha fazla MR-uyumlu vidalar için delikler) oluşturmak ve stabil olana kadar kafatası onları hafifçe yerleştirin. Vidalar onlar DBS elektrot için harici bir konnektör yerleşimini bozmayacak herhangi bir yere yerleştirilmiş olabilir (örn.. Değil, doğrudan elektrot STN ipsilateral arkasında). Biz ideal doğrudan lambda dikişine posterior, kafatası yan kenarlarında yerleşimleri önerilir. Bu noktada, kafatası vida korteks zarar olasılığını azaltır, nispeten kalın bir &quot;Not:. Plastik vidası, aynı zamanda uygun olmasına rağmen, 4-5 mm uzunluğunda kesilmiş Pirinç vidalar, bu protokol kullanılır. </li></ol></li><li> Düz ve dik olmasını sağlamak, stereotaktik kolunda elektrot yerleştirin. Bregma&#39;ya elektrot dokunun, sonra kortikal yüzeye orta hat ve dokunmak için tam 3.6 mm Bregma&#39;ya arka ve 2.5 mm yanal elektrot hareketelektrotla. Kortikal yüzeyinden, ventral olarak elektrot 7.8 mm yerleştirin. Bu koordinatlar nöroanatomik atlas 1 referans alınarak belirlenir. </li><li> Kafatası vida ve elektrot ekleme noktası da dahil olmak üzere diş kafatası üzerinde çimento tabakası yerleştirin. Çimento önce tamamen stereotaktik çerçeve elektrot çıkarmadan sertleştirilmiş kadar bekleyin. Bend elektrot geri ve dayanıklılık için elektrot sistemi ve bağlacının kalanı karşılamak için ek çimento kullanın. </li></ol> 2. fMRI Hazırlık İkinci adım, fizyolojik izleme ekipmanları bobin ve kurulum konumlandırma dahil fMRI için kurulum vardır. <ol><li> Tarama sırasında hareket etmesini önlemek için hayvanın kafasını Güvenli Not:. Bir özel plastik intraauricular bar sistemi baş tespit için burada kullanılmıştır. Kulak kanallarına çubuklarını yerleştirin ve kafa inci sorunsuz döner böylece baş kısmı için güvence altınahiçbir yatay rotasyon ile e dikey yönde. Aparata üst dişleri sabitleyerek baş pozisyonu elde edin. </li><li> Tamamen sıçan anestezisi ve tüm taramaları boyunca istikrarı sağlamak için endtidal CO 2 monitör. Anestetik ve sedasyon ajanlar çeşitli benzer bir şekilde kullanılabilmektedir da anestezi, havalandırma ve kontrol uç tidal CO tarama sırasında 2 seviyesini korumak için, bir izofluran buharlaştırıcı ile birlikte bir MR uyumlu bir küçük hayvan havalandırma sistemi, burada kullanılmıştır. Bir başlangıç ​​hacmi olarak bir hava orta hacmi, yaklaşık 500 ml / dk ile 45 solunum / dk vantilatör ayarlayın. % 2 izofluran ayarlayın ve tarama odasına sıçan aktarın. Sıçan endotrakeal tüp ventilatörün çıkışını takın ve güvenli sıkıca bastırın. Kapnometri mümkün endotrakeal tüp konektörüne yakından bağlı bir tüp kullanılarak elde edilmelidir. 3.3% 2.6% bir Endtidal CO 2 üretmek için havalandırma ses seviyesini ayarlayın. </li&gt; <li> Sıcaklık kontrolü için bir dolaşan sıcak su banyosu ile tarayıcı içine sıçan eklemek için bir MR-uyumlu küçük hayvan tutucu kullanın. Tutucuya banyosunun Pad Teyp ve temiz emici kağıt ile örtün. Sıcak su yatağına sıçan yerleştirin. </li><li> Arteriyel oksijen doygunluğu ve kalp hızı da yararlı fizyolojik parametreleri ise sıcaklık ve karbondioksit seviyelerinin izlenmesi, BOLD fMRI için gereklidir. Bir MR-uyumlu bir rektal sıcaklık probu ve kuyruk tabanına bandı için takın ve daha sonra 37 ° C&#39;de normal vücut sıcaklığının muhafaza edilmesi için su banyosu sıcaklığını ayarlamak Kullanılan anestezik türüne bağlı olarak değişebilir, sırasıyla,% 95-98 onları korumak ve 250-350 bpm, küçük bir hayvan oksimetre sistemi kullanılarak arteriyel oksijen doygunluğu ve kalp atışlarının izlenmesi. Oksijen doygunluğu ve kalp hızı hem anestezi, ventilasyon hacmi ve havalandırma oranı derinliği etkilenmektedir. Ventilasyon hacmi ve hızı gerekebilirdikkatle yeterli endtidal CO 2 düzeyleri ve yeterli oksijen doygunluğu korumak için dengeli olması. </li><li> Bir yüzey bobin BOLD fMRI edinimi için gereklidir. Mümkün olduğu kadar kafa yüzeyine yakın yüzey bobin yerleştirin. Bir kez güvenli, beyin yüzeyine yakın duyarlılık eserler azaltmak amacıyla çimento kap kafasının yüzeyine diş macunu yer Not:. Daha büyük bir yüzey bobinler olabilir ama biz, yaklaşık 1.6 sm bir iç çapa sahip bir ev yapımı alıcı-verici bobin yüzey kullanımı subkortikal derin bölgelerde BOLD yanıt optimize etmek için kullanılır. </li><li> Programlanabilir elektrik stimülatörü sistemine uyarıcı elektrot bağlayın Not:. Biz MR taramaları RF zorlamalara senkronize elektriksel darbeleri sunmak için bir bipolar uyancısına bağlı sistemini tetikleyen bir ısmarlama programlanabilir TTL kullanın. </li><li> FMRI veri toplama sırasında sedasyon ve felç için, (deksmedetomidin bir kokteyl kullanın 0.1epileptik aktivitesi 2 önlemek için% 0.5 &#39;lik düşük dozlu izofluran ile kombine mg / kg / saat ip) ve pankuronyum (1 mg / kg / saat, ip). Pompa manyetik bir ortama yerleştirilebilir için ise ilaç infüzyonu için, bir MR uyumlu şırınga pompası kullanılmalıdır. Alternatif olarak, uzun bir kateter noncompatible pompa boru donanımı kullanılması koşuluyla, manyetik ortamı dışında yerleştirilebilir. </li></ol> 3. fMRI Veri Toplama Üçüncü adım konumlandırma, layneri, anatomik taramaları ve fonksiyonel taramaları da dahil olmak üzere, fMRI kazanım. Bu tekniğin diğer yüksek-alan sistemlerinin adapte ve ticari MR bobinleri yapılmış olabilir ama ev yapımı bir yüzey bobini ile 9.4 Tesla sistemi, burada kullanılmıştır. <ol><li> Mıknatısın merkezinde tarayıcı ve yerine sıçan yerleştirin. Tam ilgi beyin bölgelerine göre mıknatıs içindeki sıçan ortalamak için üç uçak izci görüntü kullanın ve hızlı eşlemi homojen için shimmingilgilenilen bölgelerinde manyetik alan Nize. </li><li> Sagittal T2 ağırlıklı NADİR dizisi (, matris boyutu, 256 x 256, kesit kalınlığı 1.5 mm; TR / TE 1500/11 ms; NADİR Factor, 8; Açı çevirin, 180 ° FOV, 2.56 x 2.56 cm 2) kullanın anterior commissura yerini bulmak ve bu konuma sonraki görüntüleri hizalamak. Bu noktaya sekiz dilim tek-shot GE-EPI taramalar (TR / TE 1000/14 msn; 128 x 128 için yeniden matris boyutu, 96 x 96;, kesit kalınlığı, 1mm FOV, 2.56 x 2.56 cm 2) hizalayın koronal yönlendirme ile. </li><li> Fonksiyonel taramalarda, 40 sn dinlenme ardından 20 sn dinlenme ayarlanmış stimülasyon çıkışı senkronize 1 ikinci temporal çözünürlük, 10 sn stimülasyon, 70 ardışık EPI taramaları kullanın. Nörovasküler kurtarma sağlamak için taramalar arasında 90 saniyelik bir az izin. Ortalayarak sinyal-gürültü oranını artırmak için her uyarım parametre birden fazla tekrarlanan taramalar elde. Kukla bir dizi tarama (genellikle 4-8 kullanın) Gürültü azaltma için taramaya hemen önce. Ortalama, coregistration ve kafatası-sıyırma Bu ortamda atlanabilir rağmen, 4. bölümde anlatılan yöntemi kullanarak deney başarılı olmasını sağlamak için görüntü elde anda BOLD yanıtı onaylayın. </li><li> Fonksiyonel tarama tamamlandıktan sonra, T2-ağırlıklı NADİR spin-eko sekansı (FOV, 2.56 x 2.56 cm 2 kullanın; matris boyutu, 256 x 256, kesit kalınlığı, 1 mm; TR / TE, 2500/33 ms; ortalamalar, 8 ) in vivo elektrodun anatomik pozisyonunu ölçmek için uygulanır. Anterior / posterior, medial / lateral ve dorsal / ventral eksen boyunca elektrot dışlayıcı ucu ölçmek ve elektrot yerleştirme onaylamak için birden fazla koronal ve sagital bölümleri edinin. Yüksek çözünürlüklü manyetik rezonans mikroskopi (FOV, 1.8 x 1.28 cm, matris boyutu, 360 x 256, kesit kalınlığı, 0.5 mm; TR / TE, 2500/12.6 ms; NADİR faktörü, 8; ortalamalar, 280) incelemek için kullanılabilir ilgili çıkarılmasından sonra, elektrot sisteminin kesin yeriYakın Nöroanatomik yapılara ve elektrot yerleştirme 3 doğruluğunu onaylayın. </li></ol> 4. fMRI Veri İşleme ve Analizi Dördüncü adım işleme ve tepki haritalar ve yüzde BOLD sinyal değişikliği hesaplama nesil de dahil olmak fMRI verilerin analizi. Bir bilgi işlem ortamında (örneğin MATLAB) veya ticari fMRI yazılım araçları (örneğin. SPM, FSL veya AFNI) çalışan özel programlar kullanılabilir. <ol><li> Across-konu takiben, denek içi sıklığına göre ilk görüntü coregistration ve veri ortalama ile başlayın Not:. Bu kullanarak SPM kodları başarmak. </li><li> Sinyal eşikleme ile ilgi elle tanımlanmış bir bölge (ROI) kullanılarak nonbrain doku kaldırmak için sıyırma kafatası gerçekleştirin. Otomatik kafatası sıyırma algoritmalar kullanılabilir. </li><li> BOLD res arasındaki ilişkinin korelasyon katsayısı hesaplanarak tepki haritalar derlemekzaman ve her vokselin için uyarma paradigması üzerinde Ponse. Hemodinamik yanıt gecikme için hesaba paradigma birkaç saniye geciktirmek gerekebilir. P Set anlamlı seviyesi &lt;Bonferroni düzeltmesinden sonra 0.05. Diğer istatistiksel yöntemler kullanılabilir. Gauss Rastgele Field dayalı Rastgele Alan Teorisi veya küme düzeyi düzeltme kullanarak çoklu karşılaştırmalar için düzelterek daha hassas analiz 4 için Bonferroni düzeltmesi yerine yapılabilir Not:. Hemodinamik gecikme hedeflenen beyin bölgelere göre değişebilir, farmakolojik ajanlar kullanılabilir ve fizyolojik parametreleri. Bu konu içinde ve arasındaki konular değişkenliği önlemek amacıyla bu parametreleri kontrol etmek çok önemlidir. </li><li> Zaman ders veri ayıklamak için bir yatırım getirisi tanımlayarak BOLD yanıtı ölçmek. Aynı anatomik yapısı içinde tüm voksellerden genelinde yüzde sinyal değişikliği ortalama. Genel Doğrusal Model kullanılarak voksel-bilge analizi de 5 kullanılabilir. </li></ol>

<ol>
	<li>Paxinos, G., Watson, C. <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 rat brain in stereotaxic coordinates, 5th edition. , (2004).</li><li>Fukuda, M., Vazquez, A. L., Zong, X., 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=Effects+of+the+alpha(2)-adrenergic+receptor+agonist+dexmedetomidine+on+neural,+vascular+and+BOLD+fMRI+responses+in+the+somatosensory+cortex.">Effects of the alpha(2)-adrenergic receptor agonist dexmedetomidine on neural, vascular and BOLD fMRI responses in the somatosensory cortex.</a> Eur. J. Neurosci. 37 (2), 80-95 (2013).</li><li>Lai, H. Y., Younce, J. R., Albaugh, D. L., Kao, Y. C., Shih, Y. Y. <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+reveals+frequency-dependent+responses+during+deep+brain+stimulation+at+the+subthalamic+nucleus+or+internal+globus+pallidus.">Functional MRI reveals frequency-dependent responses during deep brain stimulation at the subthalamic nucleus or internal globus pallidus.</a> NeuroImage. In press, (2013).</li><li>Frackowiak, R. S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Human Brain Function. , (2004).</li><li>Poline, J. B., Brett, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+general+linear+model+and+fMRI:+does+love+last+forever.">The general linear model and fMRI: does love last forever.</a> NeuroImage. 62, 871-880 (2012).</li><li>Min, H. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+induces+BOLD+activation+in+motor+and+non-motor+networks:+an+fMRI+comparison+study+of+STN+and+EN/GPi+DBS+in+large+animals.">Deep brain stimulation induces BOLD activation in motor and non-motor networks: an fMRI comparison study of STN and EN/GPi DBS in large animals.</a> NeuroImage. 63, 1408-1420 (2012).</li><li>Lozano, A. M., Lipsman, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+and+Regulating+Dysfunctional+Circuits+Using+Deep+Brain+Stimulation.">Probing and Regulating Dysfunctional Circuits Using Deep Brain Stimulation.</a> Neuron. 77, 406-424 (2013).</li><li>DeLong, M., Wichmann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+for+movement+and+other+neurologic+disorders.">Deep brain stimulation for movement and other neurologic disorders.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 1265, 1-8 (2012).</li><li>Goodman, W. K., Alterman, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+for+intractable+psychiatric+disorders.">Deep brain stimulation for intractable psychiatric disorders.</a> Ann. Rev. Med. 63, 511-524 (2012).</li><li>Pizzolato, G., Mandat, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+for+movement+disorders.">Deep brain stimulation for movement disorders.</a> Front. Integr. Neurosci. 6, 2 (2012).</li><li>Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+we+can+do+and+what+we+cannot+do+with+fMRI.">What we can do and what we cannot do with fMRI.</a> Nature. 453, 869-878 (2008).</li><li>Li, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+deep+brain+stimulation+in+Parkinsonian+rats+directly+influences+motor+cortex.">Therapeutic deep brain stimulation in Parkinsonian rats directly influences motor cortex.</a> Neuron. 76, 1030-1041 (2012).</li><li>Pan, W., Thompson, G., Magnuson, M., Majeed, W., Jaeger, D., Keilholz, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent. (42), (2010).</li><li>Huttunen, J. K., Grohn, O., Penttonen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupling+between+simultaneously+recorded+BOLD+response+and+neuronal+activity+in+the+rat+somatosensory+cortex.">Coupling between simultaneously recorded BOLD response and neuronal activity in the rat somatosensory cortex.</a> NeuroImage. 39, 775-785 (2008).</li><li>Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiological+investigation+of+the+basis+of+the+fMRI+signal.">Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal.</a> Nature. 412, 150-157 (2001).</li><li>Shih, Y. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+scenario+for+negative+functional+magnetic+resonance+imaging+signals:+endogenous+neurotransmission.">A new scenario for negative functional magnetic resonance imaging signals: endogenous neurotransmission.</a> J. Neurosci. 29, 3036-3044 (2009).</li><li>Shih, Y. Y., Wey, H. Y., De La Garza, B. H., Duong, T. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Striatal+and+cortical+BOLD,+blood+flow,+blood+volume,+oxygen+consumption,+and+glucose+consumption+changes+in+noxious+forepaw+electrical+stimulation.">Striatal and cortical BOLD, blood flow, blood volume, oxygen consumption, and glucose consumption changes in noxious forepaw electrical stimulation.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 31, 832-841 (2011).</li><li>Shmuel, A., Augath, M., Oeltermann, A., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+functional+MRI+response+correlates+with+decreases+in+neuronal+activity+in+monkey+visual+area+V1.">Negative functional MRI response correlates with decreases in neuronal activity in monkey visual area V1.</a> Nat. Neurosci. 9, 569-577 (2006).</li><li>Schridde, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+BOLD+with+large+increases+in+neuronal+activity.">Negative BOLD with large increases in neuronal activity.</a> Cereb. Cortex. 18, 1814-1827 (2008).</li><li>Shmuel, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sustained+negative+BOLD,+blood+flow+and+oxygen+consumption+response+and+its+coupling+to+the+positive+response+in+the+human+brain.">Sustained negative BOLD, blood flow and oxygen consumption response and its coupling to the positive response in the human brain.</a> Neuron. 36, 1195-1210 (2002).</li><li>Harel, N., Lee, S. -. P., Nagaoka, T., Kim, D. -. S., 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=Origin+of+negative+blood+oxygenation+level&#8211;dependent+fMRI+signals.">Origin of negative blood oxygenation level&#8211;dependent fMRI signals.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 22, 908-917 (2002).</li><li>Lee, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+and+local+fMRI+signals+driven+by+neurons+defined+optogenetically+by+type+and+wiring.">Global and local fMRI signals driven by neurons defined optogenetically by type and wiring.</a> Nature. 465, 788-792 (2010).</li><li>Carmichael, D. W., et al. <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+with+active,+fully+implanted,+deep+brain+stimulation+systems:+safety+and+experimental+confounds.">Functional MRI with active, fully implanted, deep brain stimulation systems: safety and experimental confounds.</a> NeuroImage. 37, 508-517 (2007).</li><li>Tagliati, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+of+MRI+in+patients+with+implanted+deep+brain+stimulation+devices.">Safety of MRI in patients with implanted deep brain stimulation devices.</a> NeuroImage. 47 Suppl 2, 53-57 (2009).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Aynı anda DBS ve fMRI in vivo olarak, sinir stimülasyonu devre küresel alt tepkilerinin tanımlanması ve karakterizasyonu için gelecek vaat eden bir deneysel araç kiti temsil eder. Gibi elektrofizyolojik kayıtları gibi mevcut diğer araçlar üzerinde bu tekniğin en büyük avantajı, beyin dokusunun büyük ve çeşitli bir alan herhangi bir hedefe DBS yanıt incelendi sayede fMRI, görece tarafsız doğada yatıyor. Açıklanan protokol, sıçanda DBS-FMRI özel olmakla birlikte, DBS tepkilerin gör?...

Nöral devre aktivitenin küresel mansap etkileri belirlenmesi sistemleri nörobilim birçok alanlar için önemli bir meydan okuma ve hedefi temsil eder. Araçlar azlığı bu ihtiyacı karşılamak anda mevcut, ve bu nedenle uygun deney düzeneklerinin artan erişilebilirlik için bir talep var. Nöron devresi aktivasyon küresel sonucu değerlendirmek için böyle bir yöntem, derin beyin elektrik stimülasyonu (DBS) ve fonksiyonel MR (fMRI) aynı anda uygulanması dayanır. DBS-fMRI büyük bir mekansal ölçekte devre aktivasyonuna alt yanıtların tespiti için izin verir ve hemen hemen herhangi bir stimülasyon bir hedefe uygulanabilmektedir. Bu araç takımı, terapötik yüksek frekanslı yanıtların uyarılmasına karakterizasyonu dahil olmak üzere, ön-klinik çalışmalar, translasyon için oldukça uygundur. Uygun bir MRI tarayıcısı erişim yanı sıra, başarılı DBS-fMRI deneyler variabl bir dizi dikkate gerektirirelektrot tipi, sedasyon yöntemi, ve fizyolojik parametrelerin bakım dahil olmak üzere es. Örneğin, elektrot seçim uyarma etkinliği (örneğin,. Talebi boyut ve iletkenlik, mono-bipolar vs), hem de MR uyumluluk ve elektrot artefakt büyüklüğüne ilişkin faktörlere dayalı olmalıdır. Elektrot eserler elektrot malzeme ve boyutu, hem de kullanılan tarama dizisine göre değişir, çalışma öncesi deneysel testleri, her bir çalışma için uygun bir elektrot türünü belirlemek için kullanılması gerekmektedir. Genel olarak, tungsten mikrotel elektrotlar bu protokol için tavsiye edilir. Felçli ve sedatif seçimi etkili hayvan hareketsiz ve kan oksijen seviyesi bağımlı (BOLD) sinyal bazı sakinleştirici baskılayıcı etkilerini azaltmak için yapılmalıdır. Son olarak, vücut sıcaklığı ve oksijen doygunluğu de dahil olmak üzere uygun fizyolojik parametrelerin, en hayvanı korumak için önemlidir. Biz DBS için geliştirdik protokolü-FMRI bu potansiyel engellerin birçoğunun üstesinden, ve bizim ellerde, sağlam ve tutarlı sonuçlar sağlar. Ayrıca, bu deney prosedürleri kolayca optogenetic uyarılması da dahil olmak üzere, alternatif uyarma yöntemleriyle FMRI kombinasyonu için kabul edilebilir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Isoflurane (Forane)</td>
			<td style="width:71px;">Baxter</td>
			<td style="width:119px;">1001936060</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Dexmedetomidine (Dexdomitor)</td>
			<td style="width:71px;">Pfizer</td>
			<td style="width:119px;">145108-58-3</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Pancuronium Bromide</td>
			<td style="width:71px;">Selleckchem</td>
			<td style="width:119px;">S2497</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">9.4T Small Animal MRI</td>
			<td style="width:71px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">BioSpec System with BGA-9S gradient</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Sterotactic Frame</td>
			<td style="width:71px;">Kopf</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Model 962</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Small Animal Ventilator</td>
			<td style="width:71px;">CWE, Inc.&#160;</td>
			<td style="width:119px;">12-02100</td>
			<td style="width:167px;">Model SAR-830</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Dental Cement</td>
			<td style="width:71px;">A-M Systems</td>
			<td style="width:119px;">525000</td>
			<td style="width:167px;">Teets Cold Curing</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:216px;">MouseOx Plus System</td>
			<td style="width:71px;">STARR Life Science Corp.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">Capnometer</td>
			<td style="width:71px;">Surgivet, Smith Medical</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">V9004 Series</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;width:216px;">Stimulus Isolator</td>
			<td style="width:71px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Model A365</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">MR-compatible Brass Screws</td>
			<td style="width:71px;">McMaster Carr</td>
			<td>94070A031</td>
			<td style="width:167px;">0-80 thread size, 1/4 inch. Can be cut to desired length.</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:216px;">Tungsten Wire</td>
			<td style="width:71px;">California Fine Wire Company</td>
			<td>100211</td>
			<td style="width:167px;">Used to construct MR-compatible stimulating microelectrode</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Syringe Pump</td>
			<td style="width:71px;">Harvard Appartus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Model PHD 2000 (not MRI-compatible)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

deep brain stimulation with simultaneous fmri in rodents

Çeşitli hedeflere derin beyin stimülasyonu (DBS) ile küresel ve mansap nöronal yanıtları görselleştirmek için, biz kan oksijen seviyesi bağımlı (BOLD) fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) eşzamanlı DBS ile görüntü kemirgenler için kullanmak için bir protokol geliştirdik. DBS fMRI elektrot implantasyonu doğruluğu da dahil olmak üzere teknik sorunlar bir dizi sunuyor, MR aynı anda hayvan hareket, ve fizyolojik parametrelerin bakım ortadan kaldırırken herhangi bir nöronal etkileri en aza indirmek için anestezi ve felçli bir elektrot, seçim tarafından oluşturulan eserler, hangi sapma bulandırabilir BOLD sinyal. Laboratuvarımız bu olası sorunların çoğu üstesinden yeteneğine sahip olan prosedürleri bir dizi geliştirdi. Elektrik stimülasyonu için, ev yapımı tungsten bipolar mikroelektrot anestezi bireyde uyarım yerinde stereotaktik eklenir kullanılır. Görüntüleme için hazırlık, kemirgenler bir plastik baş kısmının sabit ve vardırmıknatıs deliğin aktarılır. Tarama sırasında sedasyon ve felç için, deksmedetomidin ve pankuronyum bir kokteyl sürekli izofluran minimal doz ile birlikte, doluyor, bu hazırlık volatil anestezik BOLD tavan etkisini en aza indirir. Bu deneyde, örneğin, subtalamik çekirdek (STN) uyarılmasının motor korteks merkezli, ipsilateral kortikal bölgelerinde esas olarak gözlenir KALIN tepkiler üretir. Eşzamanlı DBS ve fMRI stimülasyon konumu ve stimülasyon parametreleri üzerine nöral devrelerin kesin modülasyon bağımlı sağlar ve bölgesel önyargı ücretsiz nöronal modülasyonların gözlem izin verir. Bu teknik, deneysel hem de klinik DBS için etkileri olan, hemen hemen herhangi bir beyin bölgesinde sinir devresi modüle aşağı etkilerini araştırmak için kullanılabilir.

Örnek işlevsel veri yandaki subtalamik çekirdeğe takılan bir uyarıcı elektrot ile tek bir sıçan yukarıdaki protokole uygun olarak elde edildi. DBS FMRI görüntü elde etmek için gerekli kurulum bir örnek, Şekil 1 &#39;de verilmiştir. Uyarım 0.3 mA, 130 Hz ve 0.09 msn darbe genişliğinin frekans bir genlik ile, yukarıdaki protokole uygun uygulanmıştır. Ipsilateral motor korteks sağlam aktivasyonu sürekli uyarım hedef olarak subtalamik çekirdek Bu protokol kullanılarak görselle?...

Watch this Scientific Journal Video about Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents at JoVE.com

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

Bu protokol kemirgen eşzamanlı fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme ve derin beyin stimülasyonu için standart bir yöntem açıklanır. Bu deneysel araçların kombine kullanımı hemen hemen herhangi bir beyin hedefe elektriksel uyarıya tepki olarak küresel alt aktivitesinin araştırılması için izin verir.

Kemirgenler Eşzamanlı fMRI ile derin beyin stimülasyonu

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

deep-brain-stimulation-with-simultaneous-fmri-in-rodents

Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.0K Görüntüleme.  University of North Carolina.  Bu protokol kemirgen eşzamanlı fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme ve derin beyin stimülasyonu için standart bir yöntem açıklanır. Bu deneysel araçların kombine kullanımı hemen hemen herhangi bir beyin hedefe elektriksel uyarıya tepki olarak küresel alt aktivitesinin araştırılması için izin verir. 

Video: Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

Simultaneous fMRI and Electrophysiology in the Rodent Brain

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in which functional MRI data and in vivo intracortical recording can be performed simultaneously. The combination of MRI and electrical recording is technically challenging because the electrodes used for recording distort the MRI images and the MRI acquisition induces noise in the electrical recording. To minimize the mutual interference of the two modalities, glass microelectrodes were used rather than metal and a noise removal algorithm was implemented for the electrophysiology data. In our studies, two microelectrodes were separately implanted in bilateral primary somatosensory cortices (SI) of the rat and fixed in place. One coronal slice covering the electrode tips was selected for functional MRI. Electrode shafts and fixation positions were not included in the image slice to avoid imaging artifacts. The removed scalp was replaced with toothpaste to reduce susceptibility mismatch and prevent Gibbs ringing artifacts in the images. The artifact structure induced in the electrical recordings by the rapidly-switching magnetic fields during image acquisition was characterized by averaging all cycles of scans for each run. The noise structure during imaging was then subtracted from original recordings. The denoised time courses were then used for further analysis in combination with the fMRI data. As an example, the simultaneous acquisition was used to determine the relationship between spontaneous fMRI BOLD signals and band-limited intracortical electrical activity. Simultaneous fMRI and electrophysiological recording in the rodent will provide a platform for many exciting applications in neuroscience in addition to elucidating the relationship between the fMRI BOLD signal and neuronal activity.

We have developed a method for simultaneous functional magnetic resonance imaging and electrophysiological recording in the rodent brain, providing a platform for the investigation of the relationship between neural activity and the blood oxygenation level dependent (BOLD) MRI signal.

Kemirgen Beyin aynı anda fMRI ve Elektrofizyoloji

To examine the neural basis of the blood oxygenation level dependent (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI) signal, we have developed a rodent model in ...

Nörobilim

Design and Construction of a Cost Effective Headstage for Simultaneous Neural Stimulation and Recording in the Water Maze

Headstage preamplifiers and source followers are commonly used to study neural activity in behavioral neurophysiology experiments. Available commercial products are often expensive, not easily customized, and not submersible. Here we describe a method to design and build a customized, integrated circuit headstage for simultaneous 4-channel neural recording and 2-channel simulation in awake, behaving animals. The headstage is designed using a free, commercially available CAD-type design package, and can be modified easily to accommodate different scales (e.g. to add channels). A customized printed circuit board is built using surface mount resistors, capacitors and operational amplifiers to construct the unity gain source follower circuit. The headstage is made water-proof with a combination of epoxy, parafilm and a synthetic rubber putty. We have successfully used this device to record local field potentials and stimulate different brain regions simultaneously via independent channels in rats swimming in a water maze. The total cost is &lt; $30/unit and can be manufactured readily.

We present a low-cost method to design and construct a light headstage pre-amplifier system with simultaneous neural recording and stimulation capability. This device can be waterproofed for use in swimming animals.

Eşzamanlı Sinir Uyarım ve Su Maze Kayıt için Tasarım ve İnşaat Maliyet Etkin headstage

Headstage preamplifiers and source followers are commonly used to study neural activity in behavioral neurophysiology experiments. Available commercial ...

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful rest."1,2,3 It is thought the default mode network corresponds to self-referential or "internal mentation".2,3
It has been hypothesized that, in humans, activity within the default mode network is correlated with certain pathologies (for instance, hyper-activation has been linked to schizophrenia 4,5,6 and autism spectrum disorders 7 whilst hypo-activation of the network has been linked to Alzheimer's and other neurodegenerative diseases 8). As such, noninvasive modulation of this network may represent a potential therapeutic intervention for a number of neurological and psychiatric pathologies linked to abnormal network activation. One possible tool to effect this modulation is Transcranial Magnetic Stimulation: a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.9
In order to explore the default mode network's propensity towards and tolerance of modulation, we will be combining TMS (to the left inferior parietal lobe) with functional magnetic resonance imaging (fMRI). Through this article, we will examine the protocol and considerations necessary to successfully combine these two neuroscientific tools.

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the combination of TMS and fMRI to examine the effects of brain stimulation on the default network.

Varsayılan Modu Ağ inceleyin Transkraniyal Manyetik Uyarım ve fMRI birleştiren

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS display abnormalities in the expression of FMR1 - a protein required for typical, healthy neural development.3 Recent data has suggested that the loss of this protein can cause the cortex to be hyperexcitable thereby affecting overall patterns of neural plasticity.4,5
In addition, Fragile X shows a strong comorbidity with autism: in fact, 30% of children with FXS are diagnosed with autism, and 2 - 5% of autistic children suffer from FXS.6
Transcranial Magnetic Stimulation (a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability via the application of localized magnetic field pulses 7,8) represents a unique method of exploring plasticity and the manifestations of FXS within affected individuals. More specifically, Theta-Burst Stimulation (TBS), a specific stimulatory protocol shown to modulate cortical plasticity for a duration up to 30 minutes after stimulation cessation in healthy populations, has already proven an efficacious tool in the exploration of abnormal plasticity.9,10 
Recent studies have shown the effects of TBS last considerably longer in individuals on the autistic spectrum - up to 90 minutes.11 This extended effect-duration suggests an underlying abnormality in the brain's natural plasticity state in autistic individuals - similar to the hyperexcitability induced by Fragile X Syndrome.
In this experiment, utilizing single-pulse motor-evoked potentials (MEPs) as our benchmark, we will explore the effects of both intermittent and continuous TBS on cortical plasticity in individuals suffering from FXS and individuals on the Autistic Spectrum.

In this article, we examine the effects of Theta-Burst TMS stimulation on cortical plasticity in individuals suffering from Fragile X syndrome and individuals on the autistic spectrum.

TMS: Fragile X Sendromu ve Otizm Bireylerde Plastisite, Mechasnism keşfedin Theta-Burst Protokolü kullanma

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic fields. These rapidly alternating fields induce electrical currents within localized, targeted regions of the cortex which are associated with various physiological and functional brain changes.1,2,3
In 2007, O'Reardon et al., utilizing the NeuroStar device, published the results of an industry-sponsored, multisite, randomized, sham-stimulation controlled clinical trial in which 301 patients with major depression, who had previously failed to respond to at least one adequate antidepressant treatment trial, underwent either active or sham TMS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The patients, who were medication-free at the time of the study, received TMS five times per week over 4-6 weeks.4
The results demonstrated that a sub-population of patients (those who were relatively less resistant to medication, having failed not more than two good pharmacologic trials) showed a statistically significant improvement on the Montgomery-Asberg Depression Scale (MADRS), the Hamilton Depression Rating Scale (HAMD), and various other outcome measures. In October 2008, supported by these and other similar results5,6,7, Neuronetics obtained the first and only Food and Drug Administration (FDA) approval for the clinical treatment of a specific form of medication-refractory depression using a TMS Therapy device (FDA approval K061053).
In this paper, we will explore the specified FDA approved NeuroStar depression treatment protocol (to be administered only under prescription and by a licensed medical profession in either an in- or outpatient setting).

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the FDA approved depression treatment protocol using the Neuronetics NeuroStar TMS device.

NeuroStar TMS Aygıt: FDA yürütülmesi Depresyon Tedavisinde Protokolü Onaylandı

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective treatment for several movement disorders that have failed to respond to medication. Recent progress in the field of DBS surgery has begun to extend the application of this surgical technique to other conditions as diverse as morbid obesity, depression and obsessive compulsive disorder. Despite these expanding indications, little is known about the underlying physiological mechanisms that facilitate the beneficial effects of DBS surgery. One approach to this question is to perform gene expression analysis in neurons that receive the electrical stimulation. Previous studies have shown that neurogenesis in the rat dentate gyrus is elicited in DBS targeting of the anterior nucleus of the thalamus1. DBS surgery targeting the ATN is used widely for treatment refractory epilepsy. It is thus of much interest for us to explore the transcriptional changes induced by electrically stimulating the ATN. In this manuscript, we describe our methodologies for stereotactically-guided DBS surgery targeting the ATN in adult male Wistar rats. We also discuss the subsequent steps for tissue dissection, RNA isolation, cDNA preparation and quantitative RT-PCR for measuring gene expression changes. This method could be applied and modified for stimulating the basal ganglia and other regions of the brain commonly clinically targeted. The gene expression study described here assumes a candidate target gene approach for discovering molecular players that could be directing the mechanism for DBS.

The mechanism underlying the therapeutic effects of Deep Brain Stimulation (DBS) surgery needs investigation. The methods presented in this manuscript describe an experimental approach to examine the cellular events triggered by DBS by analyzing the gene expression profile of candidate genes that can facilitate neurogenesis post DBS surgery.

Ön Talamusun Çekirdek Derin Beyin Stimülasyon sonra Sıçan Hippocampus Gen İfade Değişim Analizi

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective ...

Acrylic Resin Molding Based Head Fixation Technique in Rodents

Head fixation is a technique of immobilizing animal's head by attaching a head-post on the skull for rigid clamping. Traditional head fixation requires surgical attachment of metallic frames on the skull. The attached frames are then clamped to a stationary platform resulting in immobilization of the head. However, metallic frames for head fixation have been technically difficult to design and implement in general laboratory environment. In this study, we provide a novel head fixation method. Using a custom-made head fixation bar, head mounter is constructed during implantation surgery. After the application of acrylic resin for affixing implants such as electrodes and cannula on the skull, additional resins applied on top of that to build a mold matching to the port of the fixation bar. The molded head mounter serves as a guide rails, investigators conveniently fixate the animal&#8217;s head by inserting the head mounter into the port of the fixation bar. This method could be easily applicable if implantation surgery using dental acrylics is necessary and might be useful for laboratories that cannot easily fabricate CNC machined metal head-posts.

Traditional head fixation techniques have used metallic frames attached on the skull as an interface for head fixation apparatus. This protocol demonstrates a frameless, acrylic resin molding based head fixation technique for behavioral tasks in rodents.

Kemirgenler Akrilik Reçine Kalıp Esaslı Başkanı Fixation Tekniği

Head fixation is a technique of immobilizing animal's head by attaching a head-post on the skull for rigid clamping. Traditional head fixation requires ...

Transcranial Electrical Brain Stimulation in Alert Rodents

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in humans is transcranial direct current stimulation (tDCS). Less frequently, transcranial alternating current stimulation (tACS) or transcranial random noise stimulation (tRNS), a specific form of tACS using an electrical current applied randomly within a pre-defined frequency range, is used. The increase of noninvasive electrical brain stimulation research in humans, both for experimental and clinical purposes, has yielded an increased need for basic, mechanistic, safety studies in animals. This article describes a model for transcranial electrical brain stimulation (tES) through the intact skull targeting the motor system in alert rodents. The protocol provides step-by-step instructions for the surgical set-up of a permanent epicranial electrode socket combined with an implanted counter electrode on the chest. By placing a stimulation electrode into the epicranial socket, different electrical stimulation types, comparable to tDCS, tACS, and tRNS in humans, can be delivered. Moreover, the practical steps for tES in alert rodents are introduced. The applied current density, stimulation duration, and stimulation type may be chosen depending on the experimental needs. The caveats, advantages, and disadvantages of this set-up are discussed, as well as safety and tolerability aspects.

This protocol describes a surgical set-up for a permanent epicranial electrode socket and an implanted chest electrode in rodents. By placing a second electrode into the socket, different types of transcranial electrical brain stimulation can be delivered to the motor system in alert animals through the intact skull.

Transkraniyal elektrik beyin stimülasyonu uyarı Rodents

Transcranial electrical brain stimulation can modulate cortical excitability and plasticity in humans and rodents. The most common form of stimulation in ...

Real-Time fMRI Brain Mapping in Animals

Dynamic fMRI responses vary largely according to the physiological conditions of animals either under anesthesia or in awake states. We developed a real-time fMRI platform to guide experimenters to monitor fMRI responses instantaneously during acquisition, which can be used to modify the physiology of animals to achieve desired hemodynamic responses in animal brains. The real-time fMRI set-up is based on a 14.1T preclinical MRI system, enabling the real-time mapping of dynamic fMRI responses in the primary forepaw somatosensory cortex (FP-S1) of anesthetized rats. Instead of a retrospective analysis to investigate confounding sources leading to the variability of fMRI signals, the real-time fMRI platform provides a more effective scheme to identify dynamic fMRI responses using customized macro-functions and a common neuroimage analysis software in the MRI system. Also, it provides immediate troubleshooting feasibility and a real-time biofeedback stimulation paradigm for brain functional studies in animals.

Animal brain functional mapping can benefit from the real-time functional magnetic resonance imaging (fMRI) experimental set-up. Using the latest software implemented in the animal MRI system, we established a real-time monitoring platform for small animal fMRI.

Hayvanlarda Gerçek Zamanlı fMRI Beyin Haritalaması

Dynamic fMRI responses vary largely according to the physiological conditions of animals either under anesthesia or in awake states. We developed a ...

In vivo Positron Emission Tomography to Reveal Activity Patterns Induced by Deep Brain Stimulation in Rats

Deep brain stimulation (DBS) is an invasive neurosurgical technique based on the application of electrical pulses to brain structures involved in the patient&#39;s pathophysiology. Despite the long history of DBS, its mechanism of action and appropriate protocols remain unclear, highlighting the need for research aiming to solve these enigmas. In this sense, evaluating the in vivo effects of DBS using functional imaging techniques represents a powerful strategy to determine the impact of stimulation on brain dynamics. Here, an experimental protocol for preclinical models (Wistar rats), combined with a longitudinal study [18F]-fluorodeoxyclucose positron emission tomography (FDG-PET), to assess the acute consequences of DBS on brain metabolism is described. First, animals underwent stereotactic surgery for bilateral implantation of electrodes into the prefrontal cortex. A post-surgical computerized tomography (CT) scan of each animal was acquired to verify electrode placement. After one week of recovery, a first static FDG-PET of each operated animal without stimulation (D1) was acquired, and two days later (D2), a second FDG-PET was acquired while animals were stimulated. For that, the electrodes were connected to an isolated stimulator after administering FDG to the animals. Thus, animals were stimulated during the FDG uptake period (45 min), recording the acute effects of DBS on brain metabolism. Given the exploratory nature of this study, FDG-PET images were analyzed by a voxel-wise approach based on a paired T-test between D1 and D2 studies. Overall, the combination of DBS and imaging studies allows describing the neuromodulation consequences on neural networks, ultimately helping to unravel the conundrums surrounding DBS.

In vivo Positron Emission Tomography to Reveal Activity Patterns Induced by Deep Brain Stimulation in Rats

We describe a preclinical experimental method to evaluate metabolic neuromodulation induced by acute deep brain stimulation with in vivo FDG-PET. This manuscript includes all experimental steps, from stereotaxic surgery to the application of the stimulation treatment and the acquisition, processing, and analysis of PET images.

İn vivo Sıçanlarda Derin Beyin Stimülasyonunun İndüklediği Aktivite Kalıplarını Ortaya Çıkarmak için Pozitron Emisyon Tomografisi

Deep brain stimulation (DBS) is an invasive neurosurgical technique based on the application of electrical pulses to brain structures involved in the ...