Name: multiple-mouse neuroanatomical magnetic resonance imaging
Uploaded: 2011-02-27T09:00:00
Duration: 9 min 8 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging at JoVE.com

Dit werk maakt deel uit van de muis Imaging Centre (muizen) in het ziekenhuis voor zieke kinderen en de Universiteit van Toronto.

1. Multiple-muis in vivo Brain Imaging: Bij de beeldvorming levende dieren, een aantal belangrijke functies aanwezig moet zijn in de beeldvorming sessie: 1) een veilige methode van verdoving, 2) beheersing van omgevingsfactoren en 3) fysiologische monitoring. Bovendien, als beeldvorming meerdere tegelijk onderwerpen, zijn er extra complicaties met betrekking tot het gemak en de snelheid van de voorbereiding en de reproduceerbaarheid van dier posities om de afbeelding registratie te vergemakkelijken. Bijgevolg werden drie belangrijke componenten op maat ontworpen en gefabriceerd: een laad-systeem om de muizen te voegen in RF spoelen binnen de MRI, een inductie kamer naar de voorbereiding en een platform met geïntegreerde controle leidt tot standaardiseren positie te vergemakkelijken. Het laadsysteem: De muis laad-systeem bestaat uit twee grote delen: de &#39;muis bijenkorf&#39; en de &#39;laad-array&#39;. Belangrijkste functie van de muis korf is naar positie zeven Duizendpoot RF coils (Varian NMR Systems, Palo Alto, CA) in een hexagonale reeks in de magneet boring. Het laden array is ontworpen om vast te houden en het vervoer meerdere muizen gehuisvest in 50 milliliter centrifuge buizen met gaatjes geboord door hun tips voor het invoeren van narcosegas mogelijk te maken. Nadat de muizen zijn verdoofd en via een interface naar de bewakingsapparatuur in een speciale ruimte in de buurt van de magneet, worden ze opgenomen in de gewijzigde centrifugebuizen en gemonteerd op de laad-array. Na de montage van alle muizen, is de laad-reeks vervoerd en ingevoegd in de magneet en geplaatst op een rail systeem. De rail systeem maakt het mogelijk de array te koppelen met de muis korf wanneer deze wordt ingedrukt naar beneden de boring van de magneet. Wanneer deze volledig ingebracht in de magneet, de centrifugebuizen dock op de verdoving aflevering systeem binnen de RF-spoelen. Isofluraan gemengd met zuurstof wordt geleverd via de muis korf einde van het monster door middel van een buis langs de as van elke afzonderlijke bobine. Deze verdoving gasmengsel stroomt in de buizen, langs de muizen en is verzameld door een actieve wegvangen unit aan de achterkant van het laad-array (figuur 1). De Inductie Kamer: Omdat beeldvorming tijden kan oplopen tot drie uur, het minimaliseren van dier voorbereidingstijd is cruciaal voor de muis blootstelling aan anesthesie te beperken. Daarom hebben we een aangepaste inductie kamer voor het opmaken van proces (figuur 2) te stroomlijnen. De aangepaste inductie kamer creëert een omgeving voor zowel de inductie en de behandeling van meerdere muizen. Gemaakt van helder acryl, de inductie kamer beschikt over zelfsluitend siliconen iris-poorten om verdoving lekkage te minimaliseren en kan de gebruiker het interne milieu gebruiken zonder de noodzaak van speciale handschoenen. Vergeleken met conventionele masker en circuits voor een enkele muis, de inductie kamer is groot genoeg om huis tot twintig muizen en zorgt voor gratis manipulatie van de muizen zonder de bevestiging van zware buizen en maskers. Het apparaat wordt geleverd met een constante stroom van narcosegas dat is verzameld met behulp van een passieve scavenging systeem. Weerstandsverhitting elementen worden gebruikt om de vloer van de kamer warmte aan de dieren lichaamstemperatuur te behouden tijdens de bereiding. De Sled: Een van de meest lastige en tijdrovende aspecten van de voorbereiding muizen voor de MRI zijn de toepassing van elektrocardiogram (ECG) elektroden en rectale temperatuur sondes. Daarnaast werden veel van de conventionele elektroden, zoals manchet en de naald elektroden, gevonden om het dier houding waardoor het moeilijk is om de positionering standaardiseren verstoren. Daarom hebben we een aangepast formulier, voorzien van de positionering platform met geïntegreerde ECG bedacht, ademhaling en temperatuur sensoren zogenaamde &#39;slee&#39; (US Patent 7,146,936) (figuur 3). Motion hoofdsteunen gemaakt van klittenband werden gebruikt om beweging van het hoofd te beperken. Multiple-muis-in-vivo beeldvorming van de hersenen stappen: <ol><li> Alle muis onderzoek vereist lokale ACC (Animal Care Comite), IACUC (Institutional Animal Care en gebruik Committee) of gelijkwaardig goedkeuring voor de muis hanteren procedures. </li><li> Alle procedures, zoals de identificatie en het wegen van dieren moeten worden uitgevoerd onder een Biologische Safety Cabinet (BSC) en in de MRI-Unit. De dieren worden overgebracht naar een autoclaveerbaar plastic container en getransporteerd naar de MRI-inductie kamer. </li><li> Muizen worden verdoofd in een voorverwarmde inductie kamer met 4% isofluraan en 4 L / min van zuurstof. Dieren zijn volledig verdoofd als ze niet reageren op poot knijpen. Bont van de borst wordt verwijderd met behulp van een hair remover (Nair) indien nodig, om beter contact te voorzien van ECG en temperatuur controle-apparaten die zijn ingebouwd in een aangepaste slee. Eve zalf (Tears Naturale PM) wordt toegepast op de ogen om uitdroging te voorkomen, en ongeveer 0,3 mL van een zoutoplossing wordt subcutaan toegediend aan hydratatie te behouden. </li><li> Gd-DTPA-BMA (Omniscan) kanworden gebruikt als contrastverbetering gewenst is. Als Gd-DTPA wordt gebruikt, zal het worden verdund in een zoutoplossing (eindvolume 300uL) en toegediend in een eenmalige dosis van 1 mmol / kg voorafgaand aan de MR-sessie via IP. </li><li> Muizen worden vervolgens geladen in de individuele sleden, geïmmobiliseerd met hoofdbanden en schuif in de open-ended 50ml conische buis (figuur 3). Tot zeven levende muizen kunnen worden gescand in een keer. Als alle dieren zijn geladen met de aangesloten fysiologische monitoring, stelt u de isofluraan niveau in de magneet boring tot 2% en het zuurstofgehalte tot 8 L / min. </li><li> De conische buizen worden gemonteerd in een docking-systeem (figuur 1) ontwikkeld om stand muizen gelijkmatig in elkaar RF-spoel in het midden van de magneet boring. Eenmaal geladen, kan isofluraan worden gereduceerd tot 0,9-2%. ECG en temperatuur worden gecontroleerd op elk dier in de loop van de scan. Dieren worden warm gehouden in de loop van de scan met warme lucht. </li><li> De duur van elke driedimensionale scan is ongeveer 3 uur. De details zijn als volgt: fast spin echo met TR van 2300 ms en een TEeff van 36 ms. Echo lengte van de treinen van 8 met een gemiddelde. Resulterende beeld resolutie is 125 micrometer (figuur 4). </li><li> Wanneer de scan voltooid is, worden de dieren uit de magneet en gelost in een warme inductie kamer gevuld met 100% zuurstof. De dieren worden overgebracht in een plastic verzegelde containers en vervoerd onder een BSC. Ze worden geplaatst op een warme tochtvrije kooi en mag om te herstellen van anesthesie. </li></ol> 2. Multiple-muis ex vivo Brain Imaging: Wordt niet beïnvloed door bewegingsartefacten, vaste MRI behaalt een hogere resolutie dan wonen imaging. Hoge-resolutie, Drie-dimensionale datasets te bieden maximale flexibiliteit bij het halen kwantitatieve informatie en zorgen voor automatische beeldanalyse. Een aangepaste RF spoel reeks is ontwikkeld voor parallelle acquisitie van 16 hoge-resolutie MR datasets van de vaste in-schedel muis hersenen &#39;s nachts in het scannen van sessies. De 16-Coil ex vivo Brain Imaging Array: Een custom-built 16-coil solenoïde reeks werd gecreëerd om de afbeelding 16 monsters gelijktijdig. Dit ontwerp verbetert een eerder prototype wordt gebruikt om de afbeelding drie monsters gelijktijdig in een 60 mm te voegen gradiënt in te stellen. De 8-turn solenoïde spoelen gewikkeld zijn meer dan aan de uiteinden om een ​​uniforme gevoeligheid te verstrekken aan binnen de 10% over een lengte van 26mm en zijn individueel afgeschermd binnen de modulaire compartimenten (Idziak en Haeberlen, 1982). De 16 spoel compartimenten samengevoegd tot een frame (figuur 5), die de rollen binnen de helling en klemmen deze posities in plaats met behulp van een pneumatische blaas om beweging te minimaliseren. Multiple-muis ex vivo brain imaging stappen: <ol><li> Open borstholte en steek naald (of Safety gevleugelde infusieset, 25G x 3 / 4) in de linker ventrikel van het hart van een verdoofde muis (via intraperitoneale injectie van ketamine (150 mg / kg) en xylazine (10 mg / kg) . Snijd de rechter oorschelp. </li><li> Transcardiac perfusie spoelen met 30 ml room temp 1 X PBS + 1 pl / ml heparine (1000 USP eenheden / ml) + 2 mM ProHance bij een debiet van ongeveer 100 ml / uur. </li><li> Fixatie passeren met 30 ml 4% PFA (kamertemperatuur) + 2 mM ProHance bij 100 ml / uur. </li><li> Onthoofden en verwijder de huid, de onderkaak, oren, neus kraakbeen tip. </li><li> Leg de resterende schedel structuur in 4% PFA + 2 mM ProHance overnacht bij 4 ° C. </li><li> Transfer naar 1X PBS + 0.02% natriumazide + 2 mM ProHance. </li><li> Hoge resolutie driedimensionale MRI-scan op 7 Tesla komt tussen 4 dagen en niet langer dan 2,5 maand na de perfusie. Hersenen zijn geplaatst in een 16-kanaals spoel array (figuur 5). </li><li> Imaging parameters zijn als volgt: fast spin echo met TR 325 ms en een TEeff van 30 ms, echo lengte van de treinen van 6 met 4 gemiddelden. De laatste beelden hebben een isotrope resolutie van 32 micrometer (Figuur 6) en de scan duurt ongeveer 12 uur. </li><li> Na het scannen, plaats de schedel in 10% formaline + 2 mM ProHance voor behoud. </li></ol> 3. Representatieve resultaten: <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig1.jpg" alt="Figuur 1" /> Figuur 1. De muis laadsysteem. De &quot;laad-array&quot; en &quot;muis hive&quot; verbonden met een gezamenlijke glasvezel rail systeem. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig2.jpg" alt="Figuur 2" /> Figuur 2. De inductie kamer. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig3.jpg" alt="Figuur 3" /> Figuur 3. A) De slee, met ingebouwde controle sensoren en hoofdsteun. b) Een verdoofde muis op een slee met de hoofdsteun bevestigd. De slee assemblage glijdt gemakkelijk in de centrifugebuis. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig4.jpg" alt="Figuur 4" /> Figuur 4. </strong&gt; Vertegenwoordiger in vivo hersenen meerdere beelden van een 3 uur driedimensionale scan. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig5.jpg" alt="Figuur 5" /> Figuur 5. 16-kanaals spoel array voor het scannen van 16 vaste hersenen exemplaren. <img src="/files/ftp_upload/2497/2497fig6.jpg" alt="Figuur 6" /> Figuur 6. Vertegenwoordiger ex-vivo hersenen beeld.

<ol>
	<li>Bock, N. A., Konyer, N. B., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple-mouse+MRI.">Multiple-mouse MRI.</a> Magn. Reson. Med. 49, 158-167 (2003).</li><li>Dazai, J., Bock, N. A., Nieman, B. J., Davidson, L. M., Henkelman, R. M., Chen, X. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+mouse+biological+loading+and+monitoring+system+for+MRI.">Multiple mouse biological loading and monitoring system for MRI.</a> Magn. Reson. Med. 52, 709-715 (2004).</li><li>Spring, S., Lerch, J. P., Henkelman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sexual+dimorphism+revealed+in+the+structure+of+the+mouse+brain+using+three-dimensional+magnetic+resonance+imaging.">Sexual dimorphism revealed in the structure of the mouse brain using three-dimensional magnetic resonance imaging.</a> NeuroImage. 35, 1424-1433 (2007).</li><li>Idziak, S., Haeberlen, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+construction+of+a+high+homogeneity+rf+coil+for+solid-state+multiple-pulse+NMR.">Design and construction of a high homogeneity rf coil for solid-state multiple-pulse NMR.</a> J. Magn. Reson. 50, 281-288 (1982).</li></ol>

Zowel de in vivo en ex vivo muis beeldvormende systemen afbeelding meerdere onderwerpen in een keer om de doorvoer van imaging studies aanzienlijk verhogen, zonder verhoging van de beeldvorming tijd. De hersenen beelden van zowel de in vivo en ex vivo multiple-muis-imaging technieken zijn van hoge kwaliteit en zijn geschikt voor fenotypering grote en kleine structuren in de hersenen van muizen respectievelijk. Het minimaliseren van dier voorbereidingstijd van meerdere exemplaren, parallellisatie van processen is van groot belang. Bijvoorbeeld de ontwikkeling van de inductie kamer toegestaan ​​voor de inductie van meerdere exemplaren tegelijk, en de slee is gesynchroniseerd de toepassing van de ECG en temperatuursensoren, terwijl normalisatie-instelling voor positionering. Bovendien, onze ex vivo imaging-systeem stelt ons in staat om hoge resolutie drie-dimensionale beelden van de 16 vaste hele hersenen te verwerven op een tijdstip dat is ideaal voor high-throughput fenotypering studies. Mogelijke beperkingen van onze in vivo imaging systeem zijn onder andere het onvermogen om individueel controle verdoving en de temperatuur voor elke muis. Indien gewenst individuele verdoving controle kan worden uitgevoerd met de toevoeging van exclusieve anesthesie-verdampers voor elke muis. Een andere beperking van de in vivo imaging-systeem is dat het scannen is beperkt tot muizen die minder dan ongeveer 32 gram. Echter, er is een plan op dit moment te rollen vergroten om grotere dieren.

<!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>Isoflurane, USP (AErrane)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Baxter</td>
<td>CA2L9108</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>NAIR</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Church &amp; Dwight Canada Corp.</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tears Naturale P.M.</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Alcon</td>
<td>DIN 02082519</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Omniscan (gadodiamide injection USP) </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>GE healthcare</td>
<td>J-110A</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Custom Sleds </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Dazai Research Instruments</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>PBS w/o Ca and Mg </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Wisent</td>
<td>311-010-CL</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Heparin 10000USP/10ml </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Pharmaceutical Partners of Canada</td>
<td>DIN 02264315</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>ProHance (gadoteridol injection USP)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Bracco Diagnostics</td>
<td>11181 </td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Parafolmadehyde (powder)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma</td>
<td>P-6148-500g</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Sodium Azide</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher</td>
<td>S227-100</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Formalin 10%</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher </td>
<td>SF100-4</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

multiple-mouse neuroanatomical magnetic resonance imaging

Het gebied van muis fenotypering met magnetische resonantie beeldvorming (MRI) is snel groeiende, gedreven door de behoefte aan verbeterde tools voor het karakteriseren en evalueren van muismodellen van menselijke ziekten. MRI is een uitstekende modaliteit voor het onderzoeken van genetisch gemodificeerde dieren. Het is in staat hele brein dekking, kan worden gebruikt in vivo, en biedt meerdere contrast mechanismen voor het onderzoeken van verschillende aspecten van neuranatomy en fysiologie. De komst van high-field scanners, samen met de mogelijkheid om meerdere muizen scan kunnen tegelijkertijd voor een snelle fenotypering van nieuwe mutaties. Effectieve muizen MRI studies de nodige aandacht aan vele aspecten van het experiment te ontwerpen. In dit artikel beschrijven we algemene methoden om de kwaliteit beelden te verwerven voor de muis fenotypering met behulp van een systeem dat beelden muizen tegelijkertijd in afgeschermde zend / ontvangst radiofrequentie (RF) spoelen in een gemeenschappelijke magneet (Bock et al.., 2003). Wij richten ons met name op anatomische fenotypering, een belangrijke en toegankelijke applicatie die heeft laten zien een groot potentieel voor de impact in vele muismodellen bij ons imaging center. Voordat we de gedetailleerde stappen om dergelijke afbeeldingen te verkrijgen, zijn er belangrijke praktische overwegingen voor zowel in vivo beeldvorming van de hersenen (Dazai et al., 2004). En ex vivo beeldvorming van de hersenen (Spring et al., 2007). Dat dient te worden opgemerkt. Deze worden hieronder besproken.

Watch this Scientific Journal Video about Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging at JoVE.com

Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

Magnetic resonance imaging (MRI) is uitgegroeid tot een steeds populairder middel voor de behandeling van het fenotype van genetisch veranderde muizen. Dit artikel illustreert de methoden die nodig zijn om high-throughput fenotypering van genetisch veranderde muizen met behulp van meerdere MRI-muis te bereiken.

Multiple-muis neuroanatomische 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 ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

Magnetische Resonantie Spectroscopie van leven Drosophila melanogaster Met behulp van Magic Angle Spinning

High-Resolution Magic Angle Spinning (HRMAS) proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) is a novel non-destructive technique that improves spectral ...

High-resolution Functional Magnetic Resonance Imaging Methods for Human Midbrain

Hoge resolutie functionele magnetische resonantie imaging methoden voor Human middenhersenen

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 ...

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

Het gebruik van Magnetic Resonance Spectroscopy als een instrument voor het meten van Bi-hemisferische Transcraniale Elektrische Stimulatie Beïnvloeding van de Primaire Motor Cortex Metabolisme

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

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

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

Hoge resolutie<em&gt; In Vivo</em&gt; Manual Segmentatie Protocol voor menselijk hippocampus met behulp van 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 ...

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

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

Hoge-resolutie structurele Magnetic Resonance Imaging van de Human subcortex<I&gt; In Vivo</I&gt; En 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 ...

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

Een magnetische resonantie beeldvorming Protocol voor beroerte begin tijd schatting in permanente cerebrale ischemie

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

Diffusie strekspier Magnetic resonance imaging in chronische ruggenmerg compressie

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

Standardized Data Acquisition for Neuromelanin-Sensitive Magnetic Resonance Imaging of the Substantia Nigra

Gestandaardiseerde data-acquisitie voor neuromelanine-gevoelige magnetische resonantie beeldvorming van de Substantia Nigra

The dopaminergic system plays a crucial role in healthy cognition (e.g., reward learning and uncertainty) and neuropsychiatric disorders (e.g., ...

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

Verwerving van resting-state functionele magnetische resonantie beeldvormingsgegevens in de rat

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

Endovascular Perforation Model for Subarachnoid Hemorrhage Combined with Magnetic Resonance Imaging (MRI)

Endovascular Perforation Model for Subarachnoid Hemorrhage Combined with Magnetic Resonance Imaging MRI

Endovasculair perforatiemodel voor subarachnoïdale bloeding gecombineerd met magnetische resonantie beeldvorming (MRI)

The endovascular filament perforation model to mimic subarachnoid hemorrhage (SAH) is a commonly used model - however, the technique can cause a high ...