The authors acknowledge the following funding sources, the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), the Dorothy Pitts Research Fund (NG), and the Nicky and Thor Eaton Research Fund. The authors acknowledge Kevin DeSimone, and Aman Goyal and for their knowledge in MRI acquisition and analysis expertise.

1. Katılımcı ve Postmortem Beyin Takımı-Up NOT: Tüm görüntüler 32 kanallı kafa bobini ve tüm MR tarama ile 3 T MR tarayıcı kullanılarak elde edildi, oda sıcaklığında yaklaşık 20 ° C gerçekleştirildi. Tüm katılımcılar sağ elle ve yazılı bilgilendirilmiş onam alındı. Her katılımcı nörolojik bozukluklar öyküsü olmayan sağlıklı oldu. Deney protokolü onayladı ve York Üniversitesi İnsan Katılımcılar İnceleme Komitesi&#39;nin yönergeleri takip edildi. <ol><li> Her katılımcı doldurun ve MRG güvenlik talimatları ve nöro-görüntüleme protokolü detayları hasta onam formu imzalamanız değildir. </li><li> Her bir katılımcı için, her kulakta kulaklıklar yerleştirin ve kafa hareketini en aza indirmek için yastıkları ile başını sabitleyin. </li><li> Postmortem beyin görüntülemesi için, beyin beyin görüntüleme öncesinde sabittir ve MR kafa bobin dahilinde bir torba veya kap içinde bulunan emin olun. Onun z ekseni ile baş bobin postmortem beyin yerleştirin (üstün inf içinerior) tarayıcının bir delik ile hizalanır. Beyin sapı (posterior) tarayıcı yatağın ayak doğru bakmalıdır. </li><li> Ek destek için postmortem beyin çevresinde vakum yastık eller yerleştirin. </li></ol> 2. yerelleştirme ve Subcortex Reçete NOT: talamus orta beyin ve serebral korteks arasında yer alan beyin merkezinin yakınında bulunan bir çift loblu yapıdır. Dorsal talamus içinde yer alan, insan LGN ~ 10 mm maksimum uzanan küçük subkortikal yapıdır. <ol><li> Yeni bir katılımcı kaydetmek için, MR görüntüleme yazılımı açın ve sol üst köşesindeki Hasta sekmesine tıklayın. Sonra Register tıklayın. </li><li> Uygun hasta bilgileri doldurun ve sonra Sınav sekmesine tıklayın. </li><li> Bir Localizer tarama elde etmek için, yeni bir protokol oluşturmak için Sınav Explorer sekmesine tıklayın. Ekranda set-up penceresi gözlemleyin Rutin sekmesini tıklatın ve aşağıdaki parametreleri girin: edinimisüresi 28 sn, satın alma matrisi 160 × 160, 1 dilim, 1.6 mm kalınlığında izotropik voksel boyutu, FOV = 260 mm, FoV faz =% 100, dilim çözünürlüğü =% 69, evre ve kısmi fazı dilim Fourier = 6/8, TR = 3.15 ms, TE = 1.37 msn, Açı = 8 ° çevirin. </li><li> (Şekil 4) talamus içindeki subkortikal çekirdekler kapsayan Localizer üzerinde PD görüntüleri elde yanı sıra yapıları çevreleyen için kullanılan dilim seçim kutusunu Yerleşimi. </li></ol> 3. Yüksek çözünürlüklü Yapısal Parametreleri <ol><li> Yüksek çözünürlüklü PD ağırlıklı taramalar elde etmek için yeni bir protokol oluşturmak. , TR edinimi süresi 179 sn, satın alma matrisi 512 × 512, 0.3 × 0.3 × 1 mm 3 voksel boyutu = 3.25 sn: Ekranda set-up pencerede, Rutin sekmesini tıklatın ve koronal yönde aşağıdaki parametreleri giriniz TE = 32 msn, çevirme açısı = 120 °, Interleaved dilim edinimi, FoV ile = 160 mm, FoV faz =% 100, paralel görüntüleme (GRAPPA) okumak2 bir ivme faktörü. <ol><li> 32 msn de 5. birinci yankı bir Echo Tren Uzunluk, Turbo Spin Echo dizisini kullanın, bu dizi için etkili yankı olduğunu. SNR maksimize etmek, minimum, 40 Hz / piksele bant genişliği (BW) azaltın. Bir FOV = 160 mm, her 1 mm kalınlığında, tarama süresini azaltmak 18 dilim seçin. Bu levha ilgi subkortikal bölgelerinin yeterli kapsama alanı sağlar. , Subkortikal yapıların güvenilir tanımlanması için yukarıda belirtilen parametreler ile 5 çalışır elde: NOT. Toplam tarama süresi sadece ~ 15 dk (Şekil 5). Yağ doygunluk istihdam değildi. </li></ol></li><li> Postmortem beyin görüntülemede, subkortikal yapıların güvenilir kimlik 3,1 (Şekil 6) aynı tarama protokolü takip yalnızca ~ 3 dakika toplam süresi ile sadece bir tarama görülebilir. </li></ol> 4. Görüntü Analizi NOT: kullanımı, serbestçe kullanılabilir FMRIB en MRG verileri analiz etmekYazılım Kütüphanesi indirmek için de kullanılabilir (FSL) paket <a href="https://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/">(https://www.fmrib.ox.ac.uk/fsl/).</a> <ol><li> Bir terminal penceresi açın ve NIfTI dönüştürücü bir DICOM ile NIfTI formatında her PD hacmi tarayıcıdan ham DICOM dosyalarını dönüştürebilirsiniz. Bir dizi indirmek için serbestçe kullanılabilir (örn., <a href="https://www.nitrc.org/projects/mricron">Https://www.nitrc.org/projects/mricron).</a> Komut satırında, her PD ağırlıklı görüntü çalıştırmak dizine izledi dcm2nii yazın. </li><li> Bir terminal penceresi orijinal PD taramanın parametrelerini elde. NIfTI formatında PD tarama ardından komut satırına fslinfo yazın. </li><li> Iki çözünürlük ve özgün PD tarama fslinfo parametrelerle tarafından verilen yarım voksel boyutuna sahip yüksek çözünürlüklü boş görüntü hedef birimi oluşturun. Aşağıdaki gibi bu komutun veri girişlerinin düzeni vardır: fslcreatehd &lt;xsize&gt; &lt;ysize&gt; &lt;zboyutu&gt; &lt;tsize&gt; &lt;xvoxsize&gt; &lt;yvoxsize&gt; &lt;zvoxsize&gt; &lt;tr&gt; &lt;xorigin&gt; &lt;yorigin&gt; &lt;zorigin&gt; &lt;veri türü&gt; &lt;headername&gt; NOT: 3.1 tarif edildiği gibi aşağıdaki parametrelerle orijinal PD tarama toplanır Örneğin, (yani, 512 × 512 matrisi, 18 dilim, 0.3 × 0.3 × 1 mm 3 voksel boyutu, TR = 3.25 ler), aşağıdakileri yazın Komut penceresi içine: fslcreatehd 1024 1024 36 1 0,15 0,15 0,5 3,25 0 0 0 4 blankhr.nii.gz </li><li> Bir kimlik matrisi kullanılarak dönüşümü tanımlayın. Bir metin dosyası bu gibi görünüyor &#39;identity.mat&#39; olarak kaydedilmiş herhangi bir metin editörü programı yazın: 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 </li><li> 1024 matris bir 512 toplam çözünürlüğü iki katına her orijinal PH ağırlıklı çalıştırmak upsampling, dönüşümü uygulamak için flört komutunu kullanın ve 0.15 × 0.15 çözünürlükte sonuçlanan her boyutta voksel boyutunu yarıya0.5 mm 3 ×. Her PD hacmi için bir terminal penceresinde, çalıştırmak başına orijinal ve çıkış adlarını değiştirme aşağıdaki flört komutu yazın: -interp sinc -in originalPD.nii.gz rEF blankhr.nii.gz -applyxfm -init identity.mat -kasa highresPD.nii.gz flört NOT: originalPD.nii.gz kaynak hacmi, istenen çıkış çözünürlüğü blankhr.nii.gz ve highresPD.nii.gz çıkış birimin adıdır. </li><li> Yeni bir klasöre tüm yüksek çözünürlüklü görüntüler taşıyın ve bir terminal penceresinde ona gidin. </li><li> Her bir katılımcı için, fslmerge kullanarak tek bir 4D dosyası içine tüm altörneklenmez PD görüntüleri birleştirmek. Bir terminal penceresi türü: fslmerge -t concat_highresPD * .nii.gz NOT: Bu concat_highresPD.nii.gz adında bir 4D dosya oluşturur. </li><li> Hareket mcflirt 10 kullanılarak birleştirilmiş dosyayı düzeltin. Bu araç, doğrusal (affine) için otomatik bir sağlam kayıt arası ve kurumlar arası modal beyin görüntüler için izin verir. SeçinDaha doğru bir başka optimizasyon pass sinc enterpolasyon (dahili) kullanır 4 aşamalı düzeltme. Bir terminal penceresi türü: mcflirt -in concat_highresPD -kasa mcf_concat_highresPD.nii.gz -stages 4 -plots NOT: Bu mcf_concat_highresPD.nii.gz adında bir 4D dosya oluşturur. </li><li> Son olarak, 3D görüntü kullanarak fslmaths ortalama oluşturun. Bir terminal penceresi türü: fslmaths mcf_concat_highresPD.nii.gz -Tmean mean_highresPD.nii.gz NOT: Bu yüksek kaliteye sahip mean_highresPD.nii.gz adında bir 3D dosya oluşturur </li><li> Fslview komutunu kullanarak nihai sonucu 3D yüksek çözünürlüklü görüntü gözünüzde canlandırın. Görüntü olduğu dizinde, bir terminal penceresinde aşağıdaki komutu yazın: fslview mean_highresPD.nii.gz. &quot; </li><li> Söz konusu İB&#39;nin yoğunluk profillerini kontrol edin. Fslview kullanarak bir yatırım getirisi oluşturma (bu örnek için LGN bir bölgede çekilen dikey bir çizgi olabilir). Fslview yüksek çözünürlüklü PD resim yüklemek. Araçlar sekmesine tıklayın,Daha sonra İB&#39;leri çizim görüntüyü büyütmek için tek bir görüntü sekmesine tıklayın. Ardından, Mask oluşturun sekmesine ve ardından Dosya sekmesini tıklatın. Ilgi ROI bir çizgi çizin. Daha sonra Kaydet Dosya tıklayarak yatırım getirisini kaydedin. Yoğunluk karşılaştırmalar ve söz konusu diğer ROI&#39;ler için ROI içinde birden fazla alanlar için hat maskeleri tekrarlayın. </li><li> Görüntünün elde edilen yoğunluğu analiz AFNI en 3dmaskdump komutunu kullanın. Görüntüler, görüntü yoğunluklarını ve konumunu ayıklamak için bir terminal penceresinde aşağıdaki komutu kullanın nerede dizininde YG maskenin (result_mask.txt olarak verilen): 3dmaskdump -o result_mask.txt -noijk -xyz -Maske ROI_linemask.nii.gz PDaverage_image.nii.gz </li></ol>

<ol>
	<li>Devlin, J. T., 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=Reliable+identification+of+the+auditory+thalamus+using+multi-modal+structural+analyses.">Reliable identification of the auditory thalamus using multi-modal structural analyses.</a> NeuroImage. 30 (4), 1112-1120 (2006).</li><li>Fellner, F., 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=True+proton+density+and+T2-weighted+turbo+spin-echo+sequences+for+routine+MRI+of+the+brain.">True proton density and T2-weighted turbo spin-echo sequences for routine MRI of the brain.</a> Neuroradiology. 36 (8), 591-597 (1994).</li><li>Schumann, C. M., Buonocore, M. H., Amaral, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance+imaging+of+the+post-mortem+autistic+brain.">Magnetic resonance imaging of the post-mortem autistic brain.</a> J Autism Dev Disord. 31 (6), 561-568 (2001).</li><li>Tovi, M., Ericsson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurements+of+T1+and+T2+over+time+in+formalin-fixed+human+whole-brain+specimens.">Measurements of T1 and T2 over time in formalin-fixed human whole-brain specimens.</a> Acta Radiol. 33 (5), 400-404 (1992).</li><li>Fujita, N., 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=Lateral+geniculate+nucleus:+anatomic+and+functional+identification+by+use+of+MR+imaging.">Lateral geniculate nucleus: anatomic and functional identification by use of MR imaging.</a> Am J Neuroradiol. 22 (9), 1719-1726 (2001).</li><li>Bridge, H., Thomas, O., Jbabdi, S., Cowey, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+connectivity+after+visual+cortical+brain+damage+underlie+altered+visual+function.">Changes in connectivity after visual cortical brain damage underlie altered visual function.</a> Brain. 131 (6), 1433-1444 (2008).</li><li>Gupta, N., 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=Atrophy+of+the+lateral+geniculate+nucleus+in+human+glaucoma+detected+by+magnetic+resonance+imaging.">Atrophy of the lateral geniculate nucleus in human glaucoma detected by magnetic resonance imaging.</a> Br J Opthalmol. 93 (1), 56-60 (2009).</li><li>Dai, 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=Assessment+of+lateral+geniculate+nucleus+atrophy+with+3T+MR+imaging+and+correlation+with+clinical+stage+of+glaucoma.">Assessment of lateral geniculate nucleus atrophy with 3T MR imaging and correlation with clinical stage of glaucoma.</a> Am J Neuroradiol. 32 (7), 1347-1353 (2011).</li><li>McKetton, L., Kelly, K. R., Schneider, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abnormal+lateral+geniculate+nucleus+and+optic+chiasm+in+human+albinism.">Abnormal lateral geniculate nucleus and optic chiasm in human albinism.</a> J Comp Neurol. 522 (11), 2680-2687 (2014).</li><li>Jenkinson, M., Bannister, P., Brady, M., Smith, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+optimization+for+the+robust+and+accurate+linear+registration+and+motion+correction+of+brain+images.">Improved optimization for the robust and accurate linear registration and motion correction of brain images.</a> NeuroImage. 17 (2), 825-841 (2002).</li><li>Dietrich, O., Raya, J. G., Reeder, S. B., Reiser, M. F., Schoenberg, S. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+signal-to-noise+ratios+in+MR+images:+influence+of+multichannel+coils,+parallel+imaging,+and+reconstruction+filters.">Measurement of signal-to-noise ratios in MR images: influence of multichannel coils, parallel imaging, and reconstruction filters.</a> J Magn Reson Imaging. 26 (2), 375-385 (2007).</li><li>Andrews, T. J., Halpern, S. D., Purves, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlated+size+variations+in+human+visual+cortex,+lateral+geniculate+nucleus,+and+optic+tract.">Correlated size variations in human visual cortex, lateral geniculate nucleus, and optic tract.</a> J Neurosci. 17 (8), 2859-2868 (1997).</li><li>Pfefferbaum, A., Sullivan, E. V., Adalsteinsson, E., Garrick, T., Harper, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postmortem+MR+imaging+of+formalin-fixed+human+brain.">Postmortem MR imaging of formalin-fixed human brain.</a> NeuroImage. 21 (4), 1585-1595 (2004).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Bu çalışma subkortikal bölgelerin yüksek çözünürlüklü PD ağırlıklı görüntüler elde etmek için satın alma ve analiz tekniğinde optimize edilmiş bir protokol tanımlamaktadır. Tarama parametrelerinin bir dizi test edilmiş ve SNR artırmak ve satın almalar sayısını yüksek çözünürlüklü subkortikal yapıları belirlemek için güçlü olmak önemli bir adım azaltmak için matris boyutu, voksel boyutu ve bant genişliği ile ilgili en önemli olanları ile modifiye edilmiştir. Yaşayan ins...

Bu araştırmanın amacı, fizyolojik gürültü yokluğunda yapısal MR çözünürlüğü sınırlarını test etmek oldu. Proton dansite (PD) ağırlıklı görüntüler kayıtlı olması gereken görüntülerin asgari sayısını belirlemek için bir uzun süreli (iki ~ 24 saat oturumları) üzerinden bir postmortem beyin edinilen ve subkortikal yapıları çözmek için ortalaması alınmıştır. Karşılaştırma için, PD ağırlıklı görüntüler de seans bir dizi üzerinden insanları yaşayan elde edilmiştir. Özellikle, amaç yaklaşık 1 mm kalınlığında (Şekil 1) insan LGN tüm altı ayrı katmanları, çözmek için en iyi senaryo mümkün olup olmayacağını anlamak için oldu. <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/53309/53309fig1.jpg" /> Şekil 1. İnsan lateral genikulat Nucleus katmanları. LGN laminer yapısının şematik. Magnoselüler (M) tabakaları daha büyük bir nöronal oluşmaktadır(koyu gri tasvir katmanlar 1-2) Hareket ve ders hatlarını çözmekle sorumludur hücre boyutu ve küçük hücre yoğunluğu. Parvoselüler tabakalar (P) (açık gri olarak tasvir tabakalar 4-6) ince formu ve renk giderme sorumlu olan küçük nöronal hücre boyutuna ve daha büyük hücre yoğunluğunda oluşmaktadır. Ölçek çubuğu 1 mm. Lekeli insan LGN 12 dayanan Şekil. Matris boyutu arttığında MRI Mekansal çözünürlük artırıldı ve görüş alanı-(FOV) ve dilim kalınlığı azaldığı zaman. Ancak, artan çözünürlük voksel hacmi ile orantılıdır gürültü oranı (SNR), sinyali azaltmaktadır. SNR de ölçümlerin sayısının kare kökü ile orantılıdır. Birden fazla görüntü ayrı görüntüleme oturumları bir dizi üzerinden elde edilebilir, ancak yaşayan insanlarda, nihai çözünürlük gibi solunum, dolaşım pulsasyonu ve baş hareketi gibi, fizyolojik gürültü ile sınırlıdır. Yüksek-resolution (0.35 mm düzlem vokseller) ağırlıklı taramalar elde edildi PD. PD taramaları talamus 1 gri ve beyaz kontrastı geliştirmek ve T 1 ve T 2 etkilerini en aza indirmek görüntüleri sonuçlanır. Bu görüntü, görüntü hacminin protein ve yağ olarak, su ve makro moleküllerin şeklinde proton yoğunluğuna bağlıdır. Nedeniyle mıknatıslanma 2 yüksek boyuna bileşeni için resmin üzerine parlak bir sinyalde bir doku sonuçlarında protonların sayısının artması. Onlar doku çevreleyen subkortikal yapıların daha yüksek bir kontrast sağlar çünkü PD ağırlıklı taramalar toplanmıştır. Böyle T1 ve T2 ağırlıklı görüntülerde gibi diğer zıtlıklar, 1,3 ƒ belirlenen nedeniyle küçük kontrast-gürültü oranları LGN gibi subkortikal yapılar ortaya koymaya zorluk neden olur. Aynı şekilde, daha önceki çalışmalarda formalin o PD ağırlıklı görüntüler otopsi beyin resulte sabit bulundugri ve beyaz madde arasındaki daha yüksek kontrast farklılıkları d T1 ve benzeri gri ve beyaz cevher görüntü yoğunluklarını 3,4 vardı T2 ağırlıklı görüntüler karşılaştırıldığında. Altta yatan biyofizik belirleyicileri bu farklılıkları açıklayabilir. Hidrojen protonların (boyuna) T1 ve T2 (enine) gevşeme süreleri doku içinde nasıl su hamle bağlıdır. Bu tür çapraz bağlama proteinleri, formalin çalışma gibi sabitleyiciler. Fiksatifler kullanıldığında su hareketlilik arasındaki farklar, farklı doku tiplerinin arasında azalır. Azaltılmış T1 doku kontrast, fiksasyon sonra görülmüştür iyi kontrast farklılaşma 3, 4 sağlayan tespit ile artan beyin dokularının içindeki protonların görece yoğunluğu farklılıkları, oysa. Önceki çalışmalar 1.5 T 5,6,7 kullanarak PD ağırlıklı taramalar LGN tespit ve 3 T tarayıcı 8,9 de var. Bu tam kapsamını ana hatlarıyla muktedir bu taramaları elde etmek önemlidirLGN. Subkortikal çekirdekler tam kapsama korumak için, 18 PD ağırlıklı dilimler talamus içinde elde edildi. Her birim, iki çözünürlüğü 1024 matrisin yeniden örneklenmiş (0,15 mm düzlem voksel boyutu), Zincirleme, hareket düzeltilir ve subkortikal yapıların yüksek çözünürlüklü 3 boyutlu görüntü üretmek için ortalama edildi. Aşağıdaki dilim reçete için gerekli olan PD görüntülerin optimum sayıda yaşayan insanlar daha az 15 dakika tarama zamanı azaltarak, 5 oldu. Sadece 1 PD görüntüsü az 3 dakika tarama süresini azaltmak, açık bir şekilde ölüm sonrası beyinde subkortikal bölgeleri ayırmak için gerekli olan (Şekil 2 ve 3). Bütün bir formalin ile fikse postmortem beyin numunesi 82 ​​yıl yaşta kardiyopulmoner arrest ölmüştü bir kadının tarandı. Tıbbi kayıtların gözden ortaya o vardı: kronik obstrüktif akciğer hastalığı, anjin, üçlü bypass cerrahisi 8 yıl önce ölüm, rahim kanseri histerektomi ile tedavi7 yıl ölüm, hiperlipidemi, glokom, katarakt ve ameliyat öncesinde. Ölüm sonrası beyin numunesi aynı görüntüleme protokolü ile hem de görüntü kalitesi karşılaştırmaları için pek çok saat boyunca, diğer parametreler gibi taranmış, 4 ° C gibi ölüm sonrası beyin en az 3 hafta boyunca% 10 nötr tamponlu formalin içinde sabitlendi daldırma . Sadece optimize parametreler protokol için tarif edilecektir.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Magnetom Trio 3T&#160; MRI</td>
			<td>Siemens (Erlangen, Germany).</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum cushion hand</td>
			<td>Siemens</td>
			<td>Mat No: 4765454</td>
			<td>Manufactured by: Johannes-Stark-Stk. 8 D-92224 Amberg</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-resolution structural magnetic resonance imaging of the human subcortex in vivo and postmortem

Bu çalışmanın odak noktası, insan beynini canlı kıyasla postmortem beyin yapısal MRG çözünürlüğü sınırlarını test etmek oldu. In vivo yapısal MR çözünürlüğü sonuçta nabız, solunum ve baş hareketi de dahil olmak üzere fizyolojik gürültü ile sınırlıdır. Görüntüleme donanımı geliştirmeye devam etmekle birlikte, bu milimetre ölçeğinde yapıları çözmek için hala zor. Örneğin, lateral genikulat nükleus primer görsel duyu yolları sinaps (LGN), normalde altı içe geçmiş tek gözlü katmanlar halinde organize talamus görsel röle ve kontrol çekirdeği. Beyin görüntüleme çalışmaları güvenilir az 1 mm kalınlığında olan kendi küçük boyutu nedeniyle bu katmanları ayırt etmek mümkün olmamıştır. Bir otopsi beyinde yapısal MR çözme limiti kullanarak birden çok görüntü bir uzun süreli (~ 24 saat) üzerinde ortalama test edildi. Amaç bireysel l çözmek mümkün olup olmadığını test etmek olduFizyolojik gürültü yokluğunda LGN ve ayers. Bir proton dansite (PD) 1 ağırlıklı darbe dizisi kayıtlı olması gereken görüntülerin asgari sayısını belirlemek için çözünürlük ve diğer parametreler değişen kullanılan ve güvenilir LGN ve diğer subkortikal bölgeler ayırt etmek ortalaması alındı. Sonuçlar ayrıca insan beyni canlı edinilen görüntüler karşılaştırıldı. In vivo konular klinik uygulamalarda yararlı subkortikal yapıları, ayırt etmek için gerekli PD taramaları minimum sayıda fizyolojik gürültü ek etkilerini belirlemek amacıyla tarandı.

Subcortex talamus içinde reçete edildiğinde, PD ağırlıklı görüntüler dilim seçim kutusunu (Şekil 4) içinde toplanır. SNR hem postmortem ve in vivo tarar ortalamalara sayısını artırarak geliştirilebilir. Görüntü kalitesini belirlemek için, farklı tarama ortalamalarından SNR beyin dışında bazı alanlarda standart sapma ile ortalama beyin bölgesi sinyalini bölerek karşılaştırıldı. SNR SNR olarak hesaplanmıştır = 0.655 * doku / σ ...

Watch this Scientific Journal Video about High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem at JoVE.com

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

Here we present a protocol to determine the minimum number images that needed to be registered and averaged to resolve subcortical structures and test whether the individual layers of the LGN could be resolved in the absence of physiological noise.

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

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of ...

high-resolution-structural-magnetic-resonance-imaging-human-subcortex

Research

JoVE Journal

Neuroscience

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

15.3K Görüntüleme.  York University. Here we present a protocol to determine the minimum number images that needed to be registered and averaged to resolve subcortical structures and test whether the individual layers of the LGN could be resolved in the absence of physiological noise. 

Video: High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

The field of mouse phenotyping with magnetic resonance imaging (MRI) is rapidly growing, motivated by the need for improved tools for characterizing and evaluating mouse models of human disease. MRI is an excellent modality for investigating genetically altered animals. It is capable of whole brain coverage, can be used in vivo, and provides multiple contrast mechanisms for investigating different aspects of neuranatomy and physiology. The advent of high-field scanners along with the ability to scan multiple mice simultaneously allows for rapid phenotyping of novel mutations.
Effective mouse MRI studies require attention to many aspects of experiment design. In this article, we will describe general methods to acquire quality images for mouse phenotyping using a system that images mice concurrently in shielded transmit/receive radio frequency (RF) coils in a common magnet (Bock et al., 2003). We focus particularly on anatomical phenotyping, an important and accessible application that has shown a high potential for impact in many mouse models at our imaging centre. Before we can provide the detailed steps to acquire such images, there are important practical considerations for both in vivo brain imaging (Dazai et al., 2004) and ex vivo brain imaging (Spring et al., 2007) that should be noted. These are discussed below.

Magnetic resonance imaging (MRI) has become an increasingly popular tool for examining the phenotype of genetically altered mice. This article illustrates the methods necessary to achieve high-throughput phenotyping of genetically altered mice using multiple-mouse MRI.

Çoklu-fare nöroanatomik Manyetik Rezonans Görüntüleme

The field of mouse phenotyping with magnetic resonance imaging (MRI) is rapidly growing, motivated by the need for improved tools for characterizing and ...

Nörobilim

A Rapid Approach to High-Resolution Fluorescence Imaging in Semi-Thick Brain Slices

A fundamental goal to both basic and clinical neuroscience is to better understand the identities, molecular makeup, and patterns of connectivity that are characteristic to neurons in both normal and diseased brain. Towards this, a great deal of effort has been placed on building high-resolution neuroanatomical maps1-3. With the expansion of molecular genetics and advances in light microscopy has come the ability to query not only neuronal morphologies, but also the molecular and cellular makeup of individual neurons and their associated networks4. Major advances in the ability to mark and manipulate neurons through transgenic and gene targeting technologies in the rodent now allow investigators to 'program' neuronal subsets at will5-6. Arguably, one of the most influential contributions to contemporary neuroscience has been the discovery and cloning of genes encoding fluorescent proteins (FPs) in marine invertebrates7-8, alongside their subsequent engineering to yield an ever-expanding toolbox of vital reporters9. Exploiting cell type-specific promoter activity to drive targeted FP expression in discrete neuronal populations now affords neuroanatomical investigation with genetic precision.
Engineering FP expression in neurons has vastly improved our understanding of brain structure and function. However, imaging individual neurons and their associated networks in deep brain tissues, or in three dimensions, has remained a challenge. Due to high lipid content, nervous tissue is rather opaque and exhibits auto fluorescence. These inherent biophysical properties make it difficult to visualize and image fluorescently labelled neurons at high resolution using standard epifluorescent or confocal microscopy beyond depths of tens of microns. To circumvent this challenge investigators often employ serial thin-section imaging and reconstruction methods10, or 2-photon laser scanning microscopy11. Current drawbacks to these approaches are the associated labor-intensive tissue preparation, or cost-prohibitive instrumentation respectively.
Here, we present a relatively rapid and simple method to visualize fluorescently labelled cells in fixed semi-thick mouse brain slices by optical clearing and imaging. In the attached protocol we describe the methods of: 1) fixing brain tissue in situ via intracardial perfusion, 2) dissection and removal of whole brain, 3) stationary brain embedding in agarose, 4) precision semi-thick slice preparation using new vibratome instrumentation, 5) clearing brain tissue through a glycerol gradient, and 6) mounting on glass slides for light microscopy and z-stack reconstruction (Figure 1).
For preparing brain slices we implemented a relatively new piece of instrumentation called the 'Compresstome' VF-200 (http://www.precisionary.com/products_vf200.html). This instrument is a semi-automated microtome equipped with a motorized advance and blade vibration system with features similar in function to other vibratomes. Unlike other vibratomes, the tissue to be sliced is mounted in an agarose plug within a stainless steel cylinder. The tissue is extruded at desired thicknesses from the cylinder, and cut by the forward advancing vibrating blade. The agarose plug/cylinder system allows for reproducible tissue mounting, alignment, and precision cutting. In our hands, the 'Compresstome' yields high quality tissue slices for electrophysiology, immunohistochemistry, and direct fixed-tissue mounting and imaging. Combined with optical clearing, here we demonstrate the preparation of semi-thick fixed brain slices for high-resolution fluorescent imaging.

Here we describe a rapid and simple method to image fluorescently labeled cells in semi-thick brain slices. By fixing, slicing, and optically clearing brain tissue we describe how standard epifluorescent or confocal imaging can be used to visualize individual cells and neuronal networks within intact nervous tissue.

Yarı Kalın Beyin Slices Yüksek Çözünürlük Floresans Görüntüleme Hızlı Bir Yaklaşım

A fundamental goal to both basic and clinical neuroscience is to better understand the identities, molecular makeup, and patterns of connectivity that are ...

High-resolution Functional Magnetic Resonance Imaging Methods for Human Midbrain

Functional MRI (fMRI) is a widely used tool for non-invasively measuring correlates of human brain activity. However, its use has mostly been focused upon measuring activity on the surface of cerebral cortex rather than in subcortical regions such as midbrain and brainstem. Subcortical fMRI must overcome two challenges: spatial resolution and physiological noise. Here we describe an optimized set of techniques developed to perform high-resolution fMRI in human SC, a structure on the dorsal surface of the midbrain; the methods can also be used to image other brainstem and subcortical structures.
High-resolution (1.2 mm voxels) fMRI of the SC requires a non-conventional approach. The desired spatial sampling is obtained using a multi-shot (interleaved) spiral acquisition1. Since, T2* of SC tissue is longer than in cortex, a correspondingly longer echo time (TE ~ 40 msec) is used to maximize functional contrast. To cover the full extent of the SC, 8-10 slices are obtained. For each session a structural anatomy with the same slice prescription as the fMRI is also obtained, which is used to align the functional data to a high-resolution reference volume.
In a separate session, for each subject, we create a high-resolution (0.7 mm sampling) reference volume using a T1-weighted sequence that gives good tissue contrast. In the reference volume, the midbrain region is segmented using the ITK-SNAP software application2. This segmentation is used to create a 3D surface representation of the midbrain that is both smooth and accurate3. The surface vertices and normals are used to create a map of depth from the midbrain surface within the tissue4.
Functional data is transformed into the coordinate system of the segmented reference volume. Depth associations of the voxels enable the averaging of fMRI time series data within specified depth ranges to improve signal quality. Data is rendered on the 3D surface for visualization.
In our lab we use this technique for measuring topographic maps of visual stimulation and covert and overt visual attention within the SC1. As an example, we demonstrate the topographic representation of polar angle to visual stimulation in SC.

This article describes techniques to perform high-resolution functional magnetic resonance imaging with 1.2 mm sampling in human midbrain and subcortical structures using a 3T scanner. Use of these techniques to resolve topographic maps of visual stimulation in the human superior colliculus (SC) is given as an example.

İnsan orta beyin için yüksek çözünürlüklü Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme Yöntemleri

Functional MRI (fMRI) is a widely used tool for non-invasively measuring correlates of human brain activity. However, its use has mostly been focused upon ...

High-resolution Live Imaging of Cell Behavior in the Developing Neuroepithelium

The embryonic spinal cord consists of cycling neural progenitor cells that give rise to a large percentage of the neuronal and glial cells of the central nervous system (CNS). Although much is known about the molecular mechanisms that pattern the spinal cord and elicit neuronal differentiation1, 2, we lack a deep understanding of these early events at the level of cell behavior. It is thus critical to study the behavior of neural progenitors in real time as they undergo neurogenesis.
In the past, real-time imaging of early embryonic tissue has been limited by cell/tissue viability in culture as well as the phototoxic effects of fluorescent imaging. Here we present a novel assay for imaging such tissue for long periods of time, utilizing a novel ex vivo slice culture protocol and wide-field fluorescence microscopy (Fig. 1). This approach achieves long-term time-lapse monitoring of chick embryonic spinal cord progenitor cells with high spatial and temporal resolution.
This assay may be modified to image a range of embryonic tissues3, 4 In addition to the observation of cellular and sub-cellular behaviors, the development of novel and highly sensitive reporters for gene activity (for example, Notch signaling5) makes this assay a powerful tool with which to understand how signaling regulates cell behavior during embryonic development.

Imaging embryonic tissue in real-time is challenging over long periods of time. Here we present an assay for monitoring cellular and sub-cellular changes in chick spinal cord for long periods with high spatial and temporal resolution. This technique can be adapted for other regions of the nervous system and developing embryo.

Gelişmekte Neuroepithelium Hücre Davranış Yüksek çözünürlüklü Canlı Görüntüleme

The embryonic spinal cord consists of cycling neural progenitor cells that give rise to a large percentage of the neuronal and glial cells of the central ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of neurological and psychiatric disorders such as stroke and depression. Yet, the mechanisms underlying its ability to modulate brain excitability to improve clinical symptoms remains poorly understood 33. To help improve this understanding, proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) can be used as it allows the in vivo quantification of brain metabolites such as &#947;-aminobutyric acid (GABA) and glutamate in a region-specific manner 41. In fact, a recent study demonstrated that 1H-MRS is indeed a powerful means to better understand the effects of tDCS on neurotransmitter concentration 34. This article aims to describe the complete protocol for combining tDCS (NeuroConn MR compatible stimulator) with 1H-MRS at 3 T using a MEGA-PRESS sequence. We will describe the impact of a protocol that has shown great promise for the treatment of motor dysfunctions after stroke, which consists of bilateral stimulation of primary motor cortices 27,30,31. Methodological factors to consider and possible modifications to the protocol are also discussed.

This article aims to describe a basic protocol for combining transcranial direct current stimulation (tDCS) with proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) measurements to investigate the effects of bilateral stimulation on primary motor cortex metabolism.

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

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

Metabolomic Analysis of Rat Brain by High Resolution Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy of Tissue Extracts

Studies of gene expression on the RNA and protein levels have long been used to explore biological processes underlying disease. More recently, genomics and proteomics have been complemented by comprehensive quantitative analysis of the metabolite pool present in biological systems. This strategy, termed metabolomics, strives to provide a global characterization of the small-molecule complement involved in metabolism. While the genome and the proteome define the tasks cells can perform, the metabolome is part of the actual phenotype. Among the methods currently used in metabolomics, spectroscopic techniques are of special interest because they allow one to simultaneously analyze a large number of metabolites without prior selection for specific biochemical pathways, thus enabling a broad unbiased approach. Here, an optimized experimental protocol for metabolomic analysis by high-resolution NMR spectroscopy is presented, which is the method of choice for efficient quantification of tissue metabolites. Important strengths of this method are (i) the use of crude extracts, without the need to purify the sample and/or separate metabolites; (ii) the intrinsically quantitative nature of NMR, permitting quantitation of all metabolites represented by an NMR spectrum with one reference compound only; and (iii) the nondestructive nature of NMR enabling repeated use of the same sample for multiple measurements. The dynamic range of metabolite concentrations that can be covered is considerable due to the linear response of NMR signals, although metabolites occurring at extremely low concentrations may be difficult to detect. For the least abundant compounds, the highly sensitive mass spectrometry method may be advantageous although this technique requires more intricate sample preparation and quantification procedures than NMR spectroscopy. We present here an NMR protocol adjusted to rat brain analysis; however, the same protocol can be applied to other tissues with minor modifications.

The neurochemistry of mammalian brain is changed in many neurological and systemic diseases. Characteristic profiles of cerebral metabolites can be efficiently obtained based on crude extracts of brain tissue. To this end, high-resolution NMR spectroscopy is employed, enabling detailed quantitative analysis of metabolite concentrations (metabolomics).

Doku Esansı Yüksek Çözünürlük Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi ile Sıçan Beyin metabolomic Analizi

Studies of gene expression on the RNA and protein levels have long been used to explore biological processes underlying disease. More recently, genomics ...

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has been heavily studied. While many imaging studies treat the hippocampus as a single unitary neuroanatomical structure, it is, in fact, composed of several subfields that have a complex three-dimensional geometry. As such, it is known that these subfields perform specialized functions and are differentially affected through the course of different disease states. Magnetic resonance (MR) imaging can be used as a powerful tool to interrogate the morphology of the hippocampus and its subfields. Many groups use advanced imaging software and hardware (&#62;3T) to image the subfields; however this type of technology may not be readily available in most research and clinical imaging centers. To address this need, this manuscript provides a detailed step-by-step protocol for segmenting the full anterior-posterior length of the hippocampus and its subfields: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus (DG), strata radiatum/lacunosum/moleculare (SR/SL/SM), and subiculum. This protocol has been applied to five subjects (3F, 2M; age 29-57, avg. 37). Protocol reliability is assessed by resegmenting either the right or left hippocampus of each subject and computing the overlap using the Dice&#39;s kappa metric. Mean Dice&#39;s kappa (range) across the five subjects are: whole hippocampus, 0.91 (0.90-0.92); CA1, 0.78 (0.77-0.79); CA2/CA3, 0.64 (0.56-0.73); CA4/dentate gyrus, 0.83 (0.81-0.85); strata radiatum/lacunosum/moleculare, 0.71 (0.68-0.73); and subiculum 0.75 (0.72-0.78). The segmentation protocol presented here provides other laboratories with a reliable method to study the hippocampus and hippocampal subfields in vivo using commonly available MR tools.

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

The goal of this manuscript is to study the hippocampus and hippocampal subfields using MRI. The manuscript describes a protocol for segmenting the hippocampus and five hippocampal substructures: cornu ammonis (CA) 1, CA2/CA3, CA4/dentate gyrus, strata radiatum/lacunosum/moleculare, and subiculum.

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

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has ...

A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat model of ischemic stroke, differences in quantitative T1 and T2 MRI relaxation times (qT1 and qT2) between the ischemic lesion (delineated by low diffusion) and the contralateral non-ischemic hemisphere increase with time from stroke onset. The time dependency of MRI relaxation time differences is heuristically described by a linear function and thus provides a simple estimate of stroke onset time. Additionally, the volumes of abnormal qT1 and qT2 within the ischemic lesion increase linearly with time providing a complementary method for stroke timing. A (semi)automated computer routine based on the quantified diffusion coefficient is presented to delineate acute ischemic stroke tissue in rat ischemia. This routine also determines hemispheric differences in qT1 and qT2 relaxation times and the location and volume of abnormal qT1 and qT2 voxels within the lesion. Uncertainties associated with onset time estimates of qT1 and qT2 MRI data vary from &plusmn; 25 min to &plusmn; 47 min for the first 5 hours of stroke. The most accurate onset time estimates can be obtained by quantifying the volume of overlapping abnormal qT1 and qT2 lesion volumes, termed 'Voverlap' (&plusmn; 25 min) or by quantifying hemispheric differences in qT2 relaxation times only (&plusmn; 28 min). Overall, qT2 derived parameters outperform those from qT1. The current MRI protocol is tested in the hyperacute phase of a permanent focal ischemia model, which may not be applicable to transient focal brain ischemia.

A protocol for stroke onset time estimation in a rat model of stroke exploiting quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) parameters is described. The procedure exploits diffusion MRI for delineation of the acute stroke lesion and quantitative T1 and T2 (qT1 and qT2) relaxation times for timing of stroke.

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

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic resonance imaging (MRI) plays an important role in both confirming the diagnosis and evaluating the degree of compression. However, the anatomical detail provided by conventional MRI is not sufficient to accurately estimate neuronal damage and/or assess the possibility of neuronal recovery in chronic spinal cord compression patients. In contrast, diffusion tensor imaging (DTI) can provide quantitative results according to the detection of water molecule diffusion in tissues. In the present study, we develop a methodological framework to illustrate the application of DTI in chronic spinal cord compression disease. DTI fractional anisotropy (FA), apparent diffusion coefficients (ADCs), and eigenvector values are useful for visualizing microstructural pathological changes in the spinal cord. Decreased FA and increases in ADCs and eigenvector values were observed in chronic spinal cord compression patients compared to healthy controls. DTI could help surgeons understand spinal cord injury severity and provide important information regarding prognosis and neural functional recovery. In conclusion, this protocol provides a sensitive, detailed, and noninvasive tool to evaluate spinal cord compression.

Here, we present a protocol for the application of diffusion tensor imaging parameters to evaluate spinal cord compression.

Kronik omurilik kompresyonu difüzyon tensor manyetik rezonans görüntüleme

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic ...

Acquisition of Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging Data in the Rat

Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) has become an increasingly popular method to study brain function in a resting, non-task state. This protocol describes a preclinical survival method for obtaining rs-fMRI data. Combining low dose isoflurane with continuous infusion of the &#945;2 adrenergic receptor agonist dexmedetomidine provides a robust option for stable, high-quality data acquisition while preserving brain network function. Furthermore, this procedure allows for spontaneous breathing and near-normal physiology in the rat. Additional imaging sequences can be combined with resting-state acquisition creating experimental protocols with anesthetic stability of up to 5 h using this method. This protocol describes the setup of equipment, monitoring of rat physiology during four distinct phases of anesthesia, acquisition of resting-state scans, quality assessment of data, recovery of the animal, and a brief discussion of post-processing data analysis. This protocol can be used across a wide variety of preclinical rodent models to help reveal the resulting brain network changes that occur at rest.

This protocol describes a method for obtaining stable resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) data from a rat using low dose isoflurane in combination with low dose dexmedetomidine.

Sıçanda Dinlenme Durumu Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme Verilerinin Alınması

Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) has become an increasingly popular method to study brain function in a resting, non-task ...