Name: cerebral blood oxygenation measurement based on oxygen-dependent quenching of phosphorescence
Uploaded: 2011-05-04T12:00:00
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<p class="jove_content"> Nós gostaríamos de agradecer o apoio de EUA Institutos Nacionais de Saúde concede R01NS057476, P50NS010828, P01NS055104, R01EB000790, K99NS067050, R01HL081273 e R01EB007279 e American Heart Association conceder 0855772D. </p>

<p class="jove_title"> 1. Amplo campo de visão de imagem de pO2 na vascularização cortical de um rato </p><ol><li> Ratos (250 g -350 g) são inicialmente anestesiados com isoflurano, e da artéria femoral e da veia cateterizada são para monitor de freqüência cardíaca, pressão arterial e gases sanguíneos, bem como para perfusão intravenosa. Temperatura corporal é mantida a 37 ± 0,1 ° C. Traqueostomia é realizada, e os ratos são ventilados com uma mistura de ar e oxigênio. </li><li> Amostras de sangue para medir os gases do sangue...

<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"> Demonstramos duas aplicações da medição pO2 na microcirculação cortical com base em oxigênio-dependente de têmpera de fosforescência. Enquanto o primeiro método baseado em imagens CCD fornece amplo campo de visão da pO2 monitoramento, medição da pressão parcial de oxigênio na microvasculatura cortical com base em dois fótons de microscopia oferece resolução capilar e permite imagens em profundidade. Ambos os métodos proporcionam alta velocidade e alta relação sinal-ruído das medições. Além disso...

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		<div>
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		<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"> Monitoramento das características espaço-temporal do sangue cerebral e oxigenação dos tecidos é fundamental para uma melhor compreensão da relação neuro-vascular-metabólico. Desenvolvimento de novas modalidades pO2 medição com monitoramento simultâneo de pO2 em campos maiores de vista com maior resolução espacial e / ou temporal permitirá um maior conhecimento sobre o funcionamento do cérebro normal e também terá impacto significativo no diagnóstico e tratamento de doenças neurovasculares, tais como acidente vascular cerebral, doença de Alzheimer e traumatismo craniano. </p><p class="jove_content"> Modalidades de imagem óptica têm demonstrado um grande potencial para fornecer resolução espaço-temporal de imagens de alta e quantitativa de pO2 baseados na absorção de hemoglobina no visível e infravermelho próximo do espectro óptico. Contudo, a medição multiespectrais de oxigenação do sangue cerebral depende de migração de fóton através do tecido dispersores cérebro. Estimativa de parâmetros e modelagem de tecidos ópticos, que podem sofrer mudanças dinâmicas durante o experimento, é normalmente necessária para a estimativa precisa de oxigenação do sangue. Por outro lado, a estimativa da pressão parcial de oxigênio (pO2), com base de oxigênio-dependente de têmpera de fosforescência não deve ser significativamente afetado pelas mudanças nos parâmetros ópticos do tecido e fornece uma medida absoluta de pO2. Sistemas experimentais que utilizam oxigênio-sensível corantes têm sido demonstrados em estudos in vivo do tecido perfundido, bem como para monitorar o teor de oxigênio em culturas de tecidos, mostrando que quenching fosforescência é uma tecnologia potente capaz de imagem precisa de oxigênio na faixa de pO2 fisiológicas. </p><p class="jove_content"> Aqui demonstramos com duas diferentes modalidades de imagem como realizar a medição de pO2 na vascularização cortical com base em imagens da vida de fosforescência. Na primeira demonstração apresentamos amplo campo de visão de imagem de pO2 na superfície cortical de um rato. Esta modalidade de imagem tem relativamente simples de configuração experimental baseado em uma câmera CCD e um laser pulsado verde. Um exemplo de monitoramento da depressão alastrante com base em tempo de vida de fosforescência Oxyphor corante R3 foi apresentada. Na segunda demonstração, apresentamos uma alta resolução de dois fótons pO2 imagem em micro vascularização cortical de um mouse. A configuração experimental inclui um costume construída microscópio dois fótons com laser de femtosegundos, eletro-óptica do modulador, e contagem de fótons-tubo multiplicador de fotos. Nós apresentamos um exemplo de imagem a heterogeneidade pO2 na microcirculação cortical incluindo capilares, usando um romance PtP-C343 tintura com maior 2-fótons seção transversal de excitação. </p><p class="jove_content"> Clique aqui para ler o artigo relacionado <a href="http://www.jove.com/Details.php?ID=1731">Síntese e Calibração de nanossondas Phosphorescent for Imaging Oxigênio em Sistemas Biológicos.</a> </p>

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

<p class="jove_content">Nós apresentamos um procedimento experimental para medir a pressão parcial de oxigênio (pO2) na vasculatura cerebral com base em oxigênio-dependente de têmpera de fosforescência. Preparação de animais e procedimentos de imagem foram delineadas para ambos grande campo de visão de imagem CCD-base de pO2 em ratos e dois fótons de imagens de excitação baseada em pO2 em camundongos.</p>

Medição oxigenação cerebral de sangue baseado em oxigênio-dependente Quenching de fosforescência

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 de neurônios de fatias do cérebro de roedores para estudar a transmissão sináptica e Imagem Terminais pré-sináptica

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

Neurociência

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

Eletroencefalografia simultânea, em tempo real de medição da concentração de lactato e Manipulação optogenética da atividade neuronal do córtex cerebral de roedores

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

Dois registros eletrofisiológicos de sinapticamente evocadas Respostas astroglial e neuronal em fatias hipocampais agudas

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

Um modelo do rato de leve hipoperfusão intra-uterino com estenose Microcoil

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

Isolamento dos capilares cerebrais do tecido do cérebro humano fresco

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

Método autoradiográfico quantitativo para determinação das taxas regionais de síntese protéica cerebral 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

Efeitos de Neurotrauma induzida por explosão em roedores pressurizado artérias cerebrais de médio

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

Modelo de injeção de bochecha para medição simultânea de dor e comportamentos relacionados a coceira

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

Geração de hidrogéis com base em colágeno 3-D para analisar o crescimento e o comportamento axonal durante o desenvolvimento do sistema nervoso

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

Medição de edema cerebral pós-acidente vascular cerebral, zona de infarto e quebra da barreira hematoencefálica em um único conjunto de amostras cerebrais de roedores

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