Name: the use of pharmacological-challenge fmri in pre-clinical research: application to the 5-ht system
Uploaded: 2012-04-25T13:00:00
Duration: 11 min 27 s
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この作品は、L. Renemanに授与科学研究費オランダ機構（NWO）（Veniない。916.86.125）によって賄われています。資金提供者は、研究デザイン、データ収集と分析、公開することを決定、または原稿の準備で何の役割もありませんでした。利害の衝突はありません。

<ol>
	<li>Abramoff, M. D., Magelhaes, P. J., Ram, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+Processing+with+ImageJ.">Image Processing with ImageJ.</a> Biophotonics International. 11, 36-42 (2004).</li><li>Anderson, I. M., McKie, S., Elliott, R., Williams, S. R., Deakin, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+human+5-HT+function+in+vivo+with+pharmacoMRI.">Assessing human 5-HT function in vivo with pharmacoMRI.</a> Neuropharmacology. 55, 1029-1037 (2008).</li><li>Choi, J. K., Chen, Y. I., Hamel, E., Jenkins, B. 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Neurobiol. 50, 335-362 (1996).</li><li>Ferrari, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+robust+experimental+protocol+for+pharmacological+fMRI+in+rats+and+mice.">A robust experimental protocol for pharmacological fMRI in rats and mice.</a> J. Neurosci. Methods. 204, 9-18 (2011).</li><li>Gozzi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+effects+of+antipsychotic+and+glutamatergic+agents+on+the+phMRI+response+to+phencyclidine.">Differential effects of antipsychotic and glutamatergic agents on the phMRI response to phencyclidine.</a> Neuropsychopharmacology. 33, 1690-1703 (2008).</li><li>Houston, G. 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W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bayesian+analysis+of+neuroimaging+data+in+FSL.">Bayesian analysis of neuroimaging data in FSL.</a> NeuroImage. 45, S173-S186 (2009).</li><li>Worsley, K. J., Jezzard, P., Matthews, P. M., Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+analysis+of+activation+images.">Statistical analysis of activation images.</a> Functional MRI: An Introduction to Methods. , (2001).</li></ol>

我々は、開示することは何もありません。

5-HT phMRI は 、in vivo での動物の神経伝達物質の機能を評価するための有望なツールです。それは機能的なMRイメージングと5-HTの課題に対する脳の反応を可視化する。 MRIは、高空間分解能を持っているので、電離放射線への反復暴露を避けるコントラスト剤または放射性標識分子の注入を必要としないために大きな利点を持っています。この手法は、人間と動物の両方の科目に適用されるため、神経伝達物質システムと精神疾患のトランスレーショナルリサーチのために非常に適しています。そのアプリケーションはもちろん、5-HT経路に限定されるものではなく、既に動物の5,15およびヒト22の両方におけるドーパミン作動薬の効果を評価するために広く使用されています。 すでにマーティンとSibson 11スチュワード20日の記事で指摘したようにそれにもかかわらず、小さな動物のphMRIは、依然として厳しい。これらの課題の一つは、メンテナンスoです画像取得時にf安定した生理的パラメータを設定します。ほとんどの麻酔薬は、心臓血管機能を変化させるとphMRIそれは、任意の血行動態の変化が与えられた薬物のチャレンジにもっぱら起因していることを確認することが不可欠である心血管疾患/血行動態パラメータに決定的に依存していることを考えることができます。それはPco 2のレベルがベースライン取得時に一定に保たれるので、非常に重要です。機械的人工換気は、生理学的安定性を確保することができ、頻繁に実験のこのタイプで使用されています。しかし我々は将来的に長期的な研究を実行する可能性を開いたままに自由呼吸動物を使用することにしました。代わりに、我々は広範囲に安定した血管反応性を維持するために機能的なスキャンの開始前に、この方法で正常範囲内に生理的な安定性を確保するために（そして変更された）呼吸と血液ガスの値を監視し、T2 * / T2信号。脳の血行動態とmetabolisに関する一般的な麻酔薬の影響についての文献mは20豊富で、この原稿の範囲を超えています。吸入麻酔薬で、麻酔の深さは、迅速かつ容易に制御することができるので、我々は、この特定のプロトコルのイソフルラン±2％でガス麻酔を使うことにしました。これは、画像取り込みの開始前に正常範囲に安定PCO 2のレベルを確保するために我々のセットアップで重要である。イソフルランは、今日最も一般的に使用される吸入麻酔薬であり、縦断的研究のために重要である迅速な誘導と回復が可能になります。また、最小の心血管系および呼吸抑制を生成し、骨格筋の良いリラクゼーションを誘発する。 第二に、挑戦的な薬剤の静脈内投与は、ヒトのより小さい動物のより複雑です。大腿動脈と静脈のカニュレーションに必要とされる手術はよく訓練され経験豊富なスタッフを必要とします。それは現時点では、端末の手順で主に使用されるこれらの侵襲的処置のために。しかし、血液の恒常性と尾静脈注射の非侵襲的モニタリングは、縦断的研究23を使用することができる。 さらに、動物phMRIのために固有のものではありませんテクニックにはいくつかのより一般的な制限があります。マーティンとSibson 11で指摘したようにさらに、すべてのfMRIの研究の潜在的な混乱させる、それが挑戦によって誘発される脳活動の変化が神経活動の変化はなく、周辺全身への影響を反映していると想定されるということです。特に深い脳の構造で、神経血管カップリングの比較的貧しい人々の理解は（神経活動の変化と血行動態の変化との関係）のまま。皮質で神経血管カップリングを決定するためにLogothetis 10によって行わ種の研究は、まだ脳の他の部分で実施されていない。それが重要な構造のBOLD信号の増加などの線条体や扁桃体はテリン何であるかは不明であるので、ニューロンの活動について教えてG。我々はこの時点で言うことができる最高の脳の領域が与えられた課題に反応し、治療および/または条件に応じて、我々は脳の反応性の有意な変化を監視することができますということです。これは、主にMRIデータと生理学的応答の両方を見て確認することができます。脳の活性化の一般的なパターンは、この場合、高い5-HT神経支配ではなく、できるだけ一般的な血管の応答で、ある領域に領域を特定し、制限する必要があります。また、血管と血行動態の変化の間に別の一時的なプロファイルが期待されています。血圧の変化は数分以内にベースライン値に戻るのに対し、BOLD活性化に対する薬剤の効果は画像の取り込みが終了するまで表示されてフルオキセチンの場合ですと、この薬の知っている薬物動態学的特性に対応しています。最後に、すべての動物の生理学的応答は、被験者間の比較を行うために、似ている必要があります。 NonetheleSS、それは5-HTによる局所血流の神経性調節4が存在することが知られている。したがって、それはBOLD信号の局所的変化は血管の近傍に5-HTの放出による血管の変化に帰することを除外することはできません。これらの効果は、ローカルニューロンの活性化に関連付けられていないため、偽陽性の結果とみなすことができるが、それはまた5-HTシステムの全体的な特定の機能（これも3を参照）のインデックスです。 この手法の重要なステップは、広範囲の生理学的反応を監視するために、動物の生理的条件下では、画像取得前との間に安定していることを確認してくださいすることがあります。また、スキャナの条件は、できるだけ安定しており、各動物のために正確に同じである必要があります。シーケンスの信号安定性をチェックして、実験の開始前に確認する必要があります。さらに、小さな被写体grouで、常に十分な大きさの統計的検出力を持っていることを確認してくださいpsの。一般に動物phMRIの実験的検討事項の素敵なレビューのために、スチュワード20を参照し、ラットとマウスにおける薬理fMRIのための実験プロトコルの追加例えば、フェラーリ5を参照してください。 ここで説明する手法の可能な変更はたくさんあり​​ます。一つは、可能性： <ol><li>薬物作用6,19の基礎となるメカニズムを明らかにするためにそのような別のSSRIまたは5-HT受容体（ANT）アゴニスト16,13,18,7、あるいは二重の課題として5-HTの挑戦のために別の薬剤を使用して; </li><li>そのような別の麻酔体制、機械的人工換気、血液プール造影剤の代わりに、BOLD 15、縦断的研究（動物が生きて維持する必要があるなど、さまざまな実験のセットアップを使用するので、全く観血式血圧/血液ガス測定しない、および/ ​​または機械的人工換気MR-互換性のあるELEを使用して、このような神経活動の記録として、他の（侵襲性）メソッドとの組み合わせでも）が可能であるか、またはctrodes 10またはPET / SPECT研究4; </li><li> &quot;P-ブロック&quot;マッキー12に記載の方法または機能の接続性の分析15などの異なるMRIデータ分析方法を使用します。 </li></ol>あなたが実験で行った選択の可能性および/またはあなたのラボとあなたが答えたい研究課題のタイプ内の経験に大きく依存している。

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬/装置の名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td>イソフルレン</td><td> ABBOTT <a href="http://www.abbott.co.uk/" target="_blank">アボット·ラボラトリーズ（株）、英国メイデンヘッド</a> </td><td>いいえB506ません</td><td>医療用空気と混合</td></tr><tr><td>医療用空気</td><td> <a href="http://www.bochealthcare.co.uk/" target="_blank">BOCヘルスケア</a> </td><td></td><td></td></tr><tr><td>加温パッド</td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.co.uk/" target="_blank">ハーバード装置</a> </td><td> 507223F <a href="http://www.harvardapparatus.co.uk/webapp/wcs/stores/servlet/haisku3_10001_11555_39108_-1_HAUK_ProductDetail_N_37610_37611_37613" target="_blank">フレキシブルプローブ、ミディアム、230 VAC、50 Hzの完全な恒温動物ブランケットシステム</a> </td><td></td></tr><tr><td>シルクリットル<html> igature </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.com/" target="_blank">http://www.harvardapparatus.com/</a> </td><td> <a href="http://www.harvardapparatus.com/webapp/wcs/stores/servlet/product_11051_10001_43051_-1_HAI_ProductDetail" target="_blank">非吸収性2から0黒編みシルク</a> 猫のNum 51から7631 </td><td></td></tr><tr><td> PE-50カニューレ</td><td> <a href="http://www.scientificlabs.co.uk/" target="_blank">http://www.scientificlabs.co.uk/~~V</a> </td><td> <a href="http://www.scientificlabs.co.uk/product/TUB3662" target="_blank">PortexチューブPE 0.58x0.96mm</a> </td><td> 0.58 ID 0.96外径mm </td></tr><tr><td>ヘパリンナトリウム</td><td> <a href="http://www.leo-pharma.com/Home/Products/List-of-LEO-Pharma-products.aspx" target="_blank">レオの研究所株式会社、バックス、イギリス</a> </td><td>ヘパリンナトリウム1000IU/ml </td><td> 15 U / mlの</td></tr><tr><td> Vetbond組織接着剤</td><td> <a href="http://solutions.3m.co.uk" target="_blank">3M</a> </td><td>TTP :/ / solutions.3m.co.uk/wps/portal/3M/en_GB/HealthCare/Home/ProdInfo/VetProducts / &quot;ターゲット=&quot; _blank &quot;&gt; M Vetbondの組織接着剤</td><td></td></tr><tr><td>監視システム</td><td> <a href="http://www.i4sa.com/" target="_blank">SA·インスツルメンツ</a> </td><td> <a href="http://www.i4sa.com" target="_blank">http://www.i4sa.com</a> <a href="http://69.20.42.253/web_app/main/defaultProduct.aspx?ID=16&amp;PT=3" target="_blank">モデル1025L監視システム</a> </td><td>モニター呼吸と温度</td></tr><tr><td>圧力トランスデューサー</td><td> <a href="http://www.biopac.com/" target="_blank">モンテシステム株式会社</a> </td><td> <a href="http://www.biopac.com/blood-pressure-transducer" target="_blank">血圧トランスデューサ- TSD104A</a> <a href="http://www.biopac.com/data-acquisition-analysis-system-mp150-system-windows" target="_blank">MP150データ·アクイジション·システム- WIN - MP150WSW</a> </td><td>モニター血圧</td></tr><tr><td> RapidLab血液ガス分析装置</td><td> <a href="http://www.medical.siemens.com/" target="_blank">シーメンスの診断</a> </td><td> <a href="http://www.medical.siemens.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay~q_catalogId~e_-111~a_catTree~e_100001,1023069,1016115~a_langId~e_-111~a_productId~e_172940~a_storeId~e_10001.htm" target="_blank">RAPIDLab 348分の248システム</a> </td><td></td></tr><tr><td> 4.7T動物スキャナ</td><td>アジレント·テクノロジー（以前MAGNEX） 4.7T周波数199.845 MHzの</td><td></td><td></td></tr><tr><td> MR互換性のある定位ベッド</td><td> <a href="http://www.m2mimaging.com/products/preclinical.html" target="_blank">M2Mイメージング株式会社</a> </td><td>ラットベッド：PA Multi要素50-72-1003/100 AHS </td><td></td></tr><tr><td>コイル</td><td> <a href="http://www.m2mimaging.com/products/preclinical.html" target="_blank">M2Mイメージング株式会社</a> </td><td>ボリュームTH / Rxの RQD1 112分の72 200 </td><td></td></tr><tr><td>塩酸フルオキセチン</td><td> Sigma-Aldrich社</td><td> F-132 </td><td>生理食塩水に5mg/kgを</td></tr></tbody></table>

the use of pharmacological-challenge fmri in pre-clinical research: application to the 5-ht system

薬理学的MRI（phMRI）は、最終的に、うつ病やADHDなどの薬物作用と神経伝達物質関連障害の背後にある基本的な神経生物学的メカニズムを解明するために使用することができ、脳の機能上の物質の影響を研究するための新しい有望な方法です。撮像法（PET、SPECT、CT）の大半と同様、​​それは脳障害の調査と全体的な神経接続の尊重と非侵襲的な方法で神経伝達経路の関連する関数の進捗状況を表しています。また、それはまた、臨床試験への変換のための理想的なツールを提供します。 MRIは、まだ背後にある分子イメージング戦略のPETやSPECTと比較して、しばらく大きな利点は、それによって電離放射線への反復暴露を避けて、高空間分解能やコントラストエージェントまたは無線標識分子の注入の必要はありませんを持っている必要があります。それはgである機能的MRI（fMRI）が広く、研究と臨床の現場で使用されているenerally精神運動タスクを組み合わせる。 phMRIは、fMRIは、特定の困難な薬物の投与を経由してアクティベーション後に生理学的または病理学的条件下では、セロトニンなどの特定の神経伝達物質システム、（5-HT）の調査を可能に適応したものです。 ここで説明する方法の目的は、自由呼吸動物の脳5-HT機能を評価することである。同時に時間の経過とともに機能的なMR画像を取得中に5-HTシステムに挑戦することによって、この課題に対する脳の反応を可視化することができます。動物のいくつかの研究は既に例えば5-HT（剤、選択的再取り込み遮断薬などを放出する）の細胞外濃度の薬剤誘発性の増加が原因で血中酸素レベル依存（BOLD）MRI信号（信号の地域固有の変更を呼び起こすことが示されている酸素とgを供給する血液の供給の増加を介して脳の活性化時に発生する酸化/脱酸素化ヘモグロビン濃度の変化に神経伝達物質の機能の指標を提供する）を要求ニューロンにlucose。また、これらの効果は減少し5-HTの可用性16,13,18,7その治療によって逆にすることができることが示されている。成体ラットでは、急性SSRI投与後のBOLD信号変化は、いくつかの5-HTに関連する脳の領域、すなわち皮質、海馬、視床下部と視床9,16,15に記載されている。 5-HT系の刺激と、この課題への応答は、このように動物とヒトの2,11の両方でその機能の尺度として使用することができます。

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The Use of Pharmacological-challenge fMRI in Pre-clinical Research: Application to the 5-HT System

この手法の目的は、セロトニン（5-HT）の薬理学的磁気共鳴イメージング（phMRI）と選択的セロトニン再取り込み阻害薬（SSRI）、フルオキセチンと静脈内チャレンジライブと自由呼吸動物の神経伝達物質の機能を評価することである。

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Research

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