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"> Nos gustaría agradecer el apoyo de EE.UU. Institutos Nacionales de Salud subvenciones R01NS057476, P50NS010828, P01NS055104, R01EB000790, K99NS067050, R01HL081273 y R01EB007279 y la American Heart Association conceder 0855772D. </p>

<p class="jove_title"> 1. Amplio campo de visión de imágenes de la pO2 en la vasculatura cortical de una rata </p><ol><li> Las ratas (250 g -350 g) son inicialmente anestesiados con isoflurano, y la arteria femoral y la vena se cateteriza para controlar la frecuencia cardiaca, presión arterial y los gases en sangre, así como para la infusión intravenosa. La temperatura corporal se mantiene a 37 ± 0,1 ° C. Traqueotomía se realiza, y las ratas son ventilados con una mezcla de aire y oxígeno. </li><li> Las muestras de sangre para medir lo...

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	<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"> Hemos demostrado dos aplicaciones de la medición de pO2 en la microvasculatura cortical basada en el oxígeno-dependiente de extinción de la fosforescencia. Aunque el primer método basado en imágenes CCD ofrece amplio campo de vista del control pO2, la medición de la presión parcial de oxígeno en la microvasculatura cortical sobre la base de dos fotones microscopía capilar ofrece una resolución de imagen y permite en profundidad. Ambos métodos proporcionan alta velocidad y las mediciones de relación señal-ru...

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		<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"> Seguimiento de las características espacio-temporales de la sangre cerebral y la oxigenación tisular es crucial para una mejor comprensión de la relación neuro-metabólico-vasculares. Desarrollo de nuevas modalidades de medición pO2 con un control simultáneo de pO2 en grandes campos de visión con mayor resolución espacial y / o temporal que permitirá una mayor penetración en el funcionamiento del cerebro normal y también tendrá un impacto significativo en el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades neurovasculares como accidente cerebrovascular, la enfermedad de Alzheimer, y lesiones en la cabeza. </p><p class="jove_content"> Modalidades de imágenes ópticas han demostrado un gran potencial para proporcionar alta resolución espacio-temporal y de imagen cuantitativa de pO2 basado en la absorción de la hemoglobina en el rango visible e infrarrojo cercano del espectro óptico. Sin embargo, la medición multiespectral de la oxigenación sanguínea cerebral se basa en la migración de fotones a través del tejido cerebral de alta dispersión. Estimación de parámetros y modelado de tejidos ópticos, que pueden sufrir cambios dinámicos durante el experimento, que normalmente se requiere una estimación precisa de la oxigenación de la sangre. Por otro lado, la estimación de la presión parcial de oxígeno (pO2) basada en el oxígeno-dependiente de extinción de la fosforescencia no debe verse afectado significativamente por los cambios en los parámetros ópticos de los tejidos y proporciona una medida absoluta de pO2. Sistemas experimentales que utilizan tintes sensibles al oxígeno se ha demostrado en estudios in vivo del tejido perfundido, así como para monitorear el contenido de oxígeno en cultivos de tejidos, demostrando que la fosforescencia de enfriamiento es una tecnología potente capaz de obtener imágenes precisas de oxígeno en el rango fisiológico pO2. </p><p class="jove_content"> Aquí se demuestra con dos modalidades de imágenes diferentes de cómo realizar la medición de la pO2 en la vasculatura cortical sobre la base de imágenes de toda la vida fosforescencia. En la primera demostración se presenta amplio campo de visión de imágenes de la pO2 en la superficie cortical de una rata. Esta modalidad de imagen tiene la configuración experimental relativamente simple basado en una cámara CCD y un láser pulsado verde. Un ejemplo de control de la propagación de la depresión cortical sobre la base de toda la vida fosforescencia de tinte R3 Oxyphor fue presentado. En segunda manifestación se presenta una alta resolución de dos fotones pO2 imagen en la vasculatura cortical micro de un ratón. El dispositivo experimental incluye una hecha a la medida de 2 fotones con microscopio láser de femtosegundo, modulador electro-óptico, y el fotón-contando tubo foto multiplicador. Se presenta un ejemplo de imagen de la heterogeneidad pO2 en la microvasculatura corticales incluyendo capilares, utilizando un nuevo punto a punto-C343 colorante con una mejora de dos fotones sección transversal de excitación. </p><p class="jove_content"> Haga clic aquí para ver el artículo relacionado <a href="http://www.jove.com/Details.php?ID=1731">Síntesis y caracterización de nanosondas fosforescentes de imágenes de oxígeno en los sistemas biológicos.</a> </p>

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

<p class="jove_content">Se presenta un procedimiento experimental para la medición de la presión parcial de oxígeno (pO2) en la vasculatura cerebral basada en el oxígeno-dependiente de extinción de la fosforescencia. Preparación de animales y los procedimientos de imagen se describe, tanto para el campo visual amplio CCD basado en imágenes de la pO2 de las ratas y 2-fotones de imágenes basado en la excitación de la pO2 de ratones.</p>

Medición de la oxigenación sanguínea cerebral basada en el oxígeno-dependiente de enfriamiento de fosforescencia

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 las neuronas del cerebro de roedores Rodajas para el Estudio de la transmisión sináptica y la imagen terminales presinápticos

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

Investigación

Neurociencias

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

Electroencefalografía simultánea, en tiempo real Medición de la concentración de lactato y Manipulación optogenético de la actividad neuronal en la corteza 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

Dos registros electrofisiológicos de sinápticamente respuestas evocadas neuronal y astroglial en agudas rodajas de hipocampo

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

Un modelo de rata de hipoperfusión leve intrauterina con microcoil de transcatheter estenosis

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

Aislamiento de los capilares cerebrales del cerebro humano fresco tejido

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 cuantitativo para la determinación de las tasas regionales de síntesis de proteínas cerebrales 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

Efectos de Neurotrauma inducido ráfaga en roedor a presión media de las arterias cerebrales

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 inyección de mejillas para la medición simultánea del dolor y los comportamientos relacionados con la picazón

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

Generación de hidrogeles a base de colágeno 3D para analizar el crecimiento y el comportamiento axonal durante el desarrollo del sistema nervioso

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

Medición del edema cerebral post-accidente cerebrovascular, zona infarta y descomposición de la barrera hematoencefálica en un solo conjunto de muestras cerebrales 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 ...