Name: cerebral blood oxygenation measurement based on oxygen-dependent quenching of phosphorescence
Uploaded: 2011-05-04T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cerebral Blood Oxygenation Measurement Based on Oxygen-dependent Quenching of Phosphorescence at JoVE.com

<p class="jove_content"> We willen graag de steun van de Amerikaanse National Institutes of Health beurzen R01NS057476, P50NS010828, P01NS055104, R01EB000790, K99NS067050, R01HL081273 en R01EB007279 en Amerikaanse Heart Association verlenen 0855772D erkennen. </p>

<p class="jove_title"> 1. Breed gezichtsveld beeldvorming van de pO2 in corticale vaatstelsel van een rat </p><ol><li> Ratten (250 g -350 g) worden initieel verdoofd met isofluraan, en de femorale slagader en ader worden gecatheteriseerd de hartslag, bloeddruk en bloed gassen, evenals voor intraveneuze infusie te controleren. Lichaamstemperatuur is gehandhaafd op 37 ± 0,1 ° C. Tracheotomie wordt uitgevoerd, en ratten worden geventileerd met een mengsel van lucht en zuurstof. </li><li> Bloedmonsters voor het meten van de bloedgassen worden elk...

<ol>
	<li>Kleinfeld, D., Friedman, B., Lyden, P. D., Shih, A. Y., Chen, J., Xu, Z., Xu, X., Zhang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+occlusion+to+surface+and+deep+vessels+in+neocortex+via+linear+and+nonlinear+optical+absorption,+Animal+Models+of+Acute+Neurological+Injuries.">Targeted occlusion to surface and deep vessels in neocortex via linear and nonlinear optical absorption, Animal Models of Acute Neurological Injuries.</a> <em style='font-style: italic'>Contemporary Neuroscience Series</em>. , (2007).</li><li>Mostany, R., Portera-Cailliau, 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+Craniotomy+Surgery+Procedure+for+Chronic+Brain+Imaging.">A Craniotomy Surgery Procedure for Chronic Brain Imaging.</a> <em style='font-style: italic'>J Vis Exp</em>. , (2008).</li><li>Lebedev, A. Y., Cheprakov, A. V., Sakadzic, S., Boas, D. A., Wilson, D. F., Vinogradov, S. A., A, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendritic+Phosphorescent+Probes+for+Oxygen+Imaging+in+Biological+Systems.">Dendritic Phosphorescent Probes for Oxygen Imaging in Biological Systems.</a> <em style='font-style: italic'>Applied Materials &#38; Interfaces</em>. , (2009).</li><li>Finikova, O. S., Lebedev, A. Y., Aprelev, A., Troxler, T., Gao, F., Garnacho, C., Muro, S., Hochstrasser, R. M., Vinogradov, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+microscopy+by+two-photon-excited+phosphorescence.">Oxygen microscopy by two-photon-excited phosphorescence.</a> <em style='font-style: italic'>Chemphyschem</em>. <b>9</b>, 1673-1679 (2008).</li><li>Sakad&#382;i&#263;, S., Yuan, S., Dilekoz, E., Ruvinskaya, S., Vinogradov, S. A., Ayata, C., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+imaging+of+cerebral+partial+pressure+of+oxygen+and+blood+flow+during+functional+activation+and+cortical+spreading+depression.">Simultaneous imaging of cerebral partial pressure of oxygen and blood flow during functional activation and cortical spreading depression.</a> <em style='font-style: italic'>Appl Opt</em>. <b>48</b>, D169-D177 (2009).</li><li>Yaseen, M. A., Srinivasan, V. J., Sakadzic, S., Wu, W., Ruvinskaya, S., Vinogradov, S. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+monitoring+of+oxygen+tension+in+cortical+microvessels+with+confocal+microscopy.">Optical monitoring of oxygen tension in cortical microvessels with confocal microscopy.</a> <em style='font-style: italic'>Opt Express</em>. <b>17</b>, 22341-22350 (2009).</li><li>Sakadzic, S., Roussakis, E., Yaseen, M. A., Mandeville, E. T., Srinivasan, V. J., Arai, K., Ruvinskaya, S., Devor, A., Lo, E. H., Vinogradov, S. A., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-photon+high-resolution+measurement+of+partial+pressure+of+oxygen+in+cerebral+vasculature+and+tissue.">Two-photon high-resolution measurement of partial pressure of oxygen in cerebral vasculature and tissue.</a> <em style='font-style: italic'>Nat Methods</em>. <b>7</b>, 755-759 (2010).</li></ol>

<p class="jove_content"> Toonden we twee toepassingen van de pO2 meting in corticale microvasculatuur op basis van zuurstof-afhankelijke quenching van fosforescentie. Terwijl de eerste methode op basis van CCD imaging biedt breed gezichtsveld controle van de pO2, het meten van partiële druk van zuurstof in de corticale microvasculatuur op basis van twee-foton microscopie biedt capillaire resolutie en laat beeldvorming in de diepte. Beide methoden bieden een hoge snelheid en hoge signaal-ruis metingen. Daarnaast is de levensduur fosforescentie ...

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Glycopyrrolate</td>
<td>Reagent</td>
<td>American Regent Inc.</td>
<td>NDC 0517-4605-25</td>
<td>Used to control pharyngeal, tracheal, and bronchial secretions.</td>
</tr>
<tr>
<td>Lidocaine HCL</td>
<td>Reagent</td>
<td>Hospira Inc.</td>
<td>NDC 0409-4277-01</td>
<td>Used as the local anesthesia during surgeries.</td>
</tr>
<tr>
<td>Isoflurane</td>
<td>Reagent</td>
<td>Baxter Healthcare Corp.</td>
<td>NDC 10019-360-40</td>
<td>Used as a general inhalation anesthetic drug during surgeries and as a general anesthesia during experiments with mice.</td>
</tr>
<tr>
<td>Alpha Chloralose</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma</td>
<td>C0128</td>
<td>Used as a general anesthesia during experiments with rats.</td>
</tr>
<tr>
<td>Fluorescein isothio-cyanate&#x2013;dextran</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma</td>
<td>FD2000S</td>
<td>Administrated to create ~ 500 nM concentration in blood.</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>
	

cerebral blood oxygenation measurement based on oxygen-dependent quenching of phosphorescence

<p class="jove_content"> Monitoring van de spatio-temporele karakteristieken van de cerebrale bloed en weefsel oxygenatie is cruciaal voor een beter begrip van de neuro-metabole-vasculaire relatie. Ontwikkeling van nieuwe pO2 meting modaliteiten met gelijktijdige controle van de pO2 in grotere gebied van beeld met een hogere ruimtelijke en / of temporele resolutie in staat zal stellen meer inzicht in de werking van het normale hersenen en zal ook een aanzienlijke impact op de diagnose en behandeling van neurovasculaire ziekten, zoals beroerte, ziekte van Alzheimer, en hoofdletsel. </p><p class="jove_content"> Optische beeldvorming modaliteiten hebben aangetoond een groot potentieel om een ​​hoge resolutie en spatiotemporele Quantitative Imaging van de pO2 op basis van hemoglobine absorptie in zichtbare en nabij-infrarode bereik van optische spectrum te bieden. Echter, multispectrale meting van de cerebrale bloedoxygenatie vertrouwt op foton migratie door de zeer verstrooiing hersenweefsel. Schatting en modellering van weefsel optische parameters, die kan ondergaan dynamische veranderingen tijdens het experiment, is meestal vereist voor nauwkeurige schatting van het bloed zuurstof. Aan de andere kant moet de schatting van de partiële druk van zuurstof (pO2) op basis van zuurstof-afhankelijke quenching van fosforescentie niet significant worden beïnvloed door de veranderingen in de optische parameters van het weefsel en zorgt voor een absolute maatstaf is van pO2. Experimentele systemen die zuurstof-gevoelige kleurstoffen te gebruiken zijn aangetoond in in vivo studies van de geperfuseerde weefsel als voor het toezicht op het zuurstofgehalte in het weefsel culturen, waaruit blijkt dat fosforescentie afschrikken is een krachtige techniek die in staat van nauwkeurige zuurstof beeldvorming in de fysiologische pO2 bereik. </p><p class="jove_content"> Hier laten we zien met twee verschillende beeldvormende modaliteiten hoe de meting van de pO2 te voeren in de corticale vasculatuur op basis van fosforescentie lifetime imaging. In de eerste demonstratie presenteren wij breed gezichtsveld beeldvorming van pO2 in de corticale oppervlak van een rat. Dit beeldvormende modaliteit heeft relatief eenvoudige experimentele opstelling op basis van een CCD-camera en een gepulseerd groene laser. Een voorbeeld van het toezicht op de corticale het verspreiden van een depressie op basis van fosforescentie levensduur van Oxyphor R3 kleurstof werd gepresenteerd. In de tweede demonstratie presenteren wij een hoge resolutie twee-foton pO2 beeldvorming in corticale micro-vaatstelsel van een muis. De experimentele opstelling bestaat uit een op maat gemaakte twee-foton microscoop met femtoseconde laser, elektro-optische modulator, en foton-tellen van foto multiplier buis. We presenteren een voorbeeld van beeldvorming van de pO2 heterogeniteit in de corticale microvasculatuur waaronder haarvaten, met behulp van een nieuwe PtP-C343 kleurstof met verbeterde twee-foton excitatie doorsnede. </p><p class="jove_content"> Klik hier om het bijbehorende artikel wordt weergegeven <a href="http://www.jove.com/Details.php?ID=1731">Synthese en kalibratie van Phosphorescent nanosondes voor zuurstof Imaging in Biological Systems.</a> </p>

Watch this Scientific Journal Video about Cerebral Blood Oxygenation Measurement Based on Oxygen-dependent Quenching of Phosphorescence at JoVE.com

Cerebral Blood Oxygenation Measurement Based on Oxygen-dependent Quenching of Phosphorescence

<p class="jove_content">We presenteren een experimentele procedure voor het meten van de partiële druk van zuurstof (pO2) in cerebrale vaatstelsel op basis van zuurstof-afhankelijke quenching van fosforescentie. Dier voorbereiding en beeldvormende procedures werden uiteengezet voor zowel grote beeldveld van CCD-gebaseerde beeldvorming van pO2 in ratten en twee-foton excitatie gebaseerde beeldvorming van de pO2 in muizen.</p>

Cerebral Blood Oxygenatie meting op basis van zuurstof-afhankelijke Afschrikken van Fosforescentie

Monitoring of the spatiotemporal characteristics of cerebral blood and tissue oxygenation is crucial for better understanding of the 
...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Vibrodissociation of Neurons from Rodent Brain Slices to Study Synaptic Transmission and Image Presynaptic Terminals

Vibrodissociation van de neuronen van knaagdieren Brain Slices synaptische transmissie en Image presynaptische Terminals Study

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of ...

Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

Gelijktijdig Elektro, Real-time meting van lactaatconcentratie en Optogenetic Manipulatie van neuronale activiteit in de Rodent Cerebral Cortex

Although the brain represents less than 5% of the body  by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body  at rest1. The ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Dubbele Elektrofysiologische Opnames van synaptisch-opgeroepen astrogliale en Neuronale responsen bij acute hippocampus Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

A Rat Model of Mild Intrauterine Hypoperfusion with Microcoil Stenosis

Een Model van de Rat van milde uteriene hypoperfusie met Microcoil stenose

Intrauterine hypoperfusion/ischemia is one of the major causes of intrauterine/fetal growth restriction, preterm birth, and low birth weight. Most studies ...

Isolation of Cerebral Capillaries from Fresh Human Brain Tissue

Isolatie van cerebrale haarvaten van verse menselijk hersenweefsel

Understanding blood-brain barrier function under physiological and pathophysiological conditions is critical for the development of new therapeutic ...

Quantitative Autoradiographic Method for Determination of Regional Rates of Cerebral Protein Synthesis In Vivo

Kwantitatieve autoradiografische methode voor de bepaling van de regionale tarieven van cerebrale eiwitsynthese in vivo

Protein synthesis is required for development and maintenance of neuronal function and is involved in adaptive changes in the nervous system. Moreover, it ...

Effects of Blast-induced Neurotrauma on Pressurized Rodent Middle Cerebral Arteries

Gevolgen van Blast-geïnduceerde Neurotrauma voor hydrofoor knaagdier midden cerebrale bloedvaten

Though there have been studies on the histopathological and behavioral effects of blast exposure, fewer have been dedicated to blast&#39;s cerebral ...

Cheek Injection Model for Simultaneous Measurement of Pain and Itch-related Behaviors

Wang injectie model voor gelijktijdige meting van pijn en jeuk-gerelateerde gedragingen

Itch was defined as &#34;an unpleasant cutaneous sensation that provokes a desire to scratch&#34;&#160;by Rothman in 1941. In mouse models, scratch bouts ...

Generation of 3-D Collagen-based Hydrogels to Analyze Axonal Growth and Behavior During Nervous System Development

Generatie van 3-D collageen-based hydrogels om axonale groei en gedrag te analyseren tijdens de ontwikkeling van het zenuwstelsel

This protocol uses natural type I collagen to generate three-dimensional (3-D) hydrogel for monitoring and analyzing the axonal growth. The protocol is ...

Measuring Post-Stroke Cerebral Edema, Infarct Zone and Blood-Brain Barrier Breakdown in a Single Set of Rodent Brain Samples

Het meten van post-beroerte cerebraal oedeem, infarctzone en bloed-hersenbarrière-afbraak in een enkele set knaagdierhersenmonsters

One of the most common causes of morbidity and mortality worldwide is ischemic stroke. Historically, an animal model used to stimulate ischemic stroke ...