Name: functional magnetic resonance imaging (fmri) with auditory stimulation in songbirds
Uploaded: 2013-06-03T08:56:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds at JoVE.com

Esta investigación fue financiada por becas de la Fundación de Investigación - Flandes (FWO, proyecto N º G.0420.02 y G.0443.11N), la Fundación Hércules (subvención Nr AUHA0012), acciones concertadas de investigación (financiación GOA) de la Universidad de Amberes, y en parte patrocinado por la CE - 6PM proyecto Dimi, LSHB-CT-2005 hasta 512146 y CE - 6PM proyecto EMIL LSHC-CT-2004-503569 de A.VdL. G.DG y CP son Postdoctorales de la Fundación de Investigación - Flandes (FWO).

1. Preparación de los estímulos auditivos <ol><li> Primera grabar el sonido-estímulos mientras se está reproduciendo en el interior del ánima del sistema MR 7T. El agujero es de un espacio confinado que puede distorsionar los estímulos auditivos que resultan en la mejora de ciertas frecuencias auditivas. Figura 1 muestra las frecuencias mejorado y suprimido como se muestra por nuestras grabaciones de ruido blanco hecho en la ubicación de la cabeza del ave dentro de la cavidad del imán utilizan...

<ol>
	<li>Van Meir, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+properties+of+the+BOLD+response+in+the+songbirds'+auditory+circuit+during+a+variety+of+listening+tasks.">Spatiotemporal properties of the BOLD response in the songbirds' auditory circuit during a variety of listening tasks.</a> Neuroimage. 25, 1242-1255 (2005).</li><li>Boumans, T., Theunissen, F. E., Poirier, C., Van Der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+representation+of+spectral+and+temporal+features+of+song+in+the+auditory+forebrain+of+zebra+finches+as+revealed+by+functional+MRI.">Neural representation of spectral and temporal features of song in the auditory forebrain of zebra finches as revealed by functional MRI.</a> The European Journal of Neuroscience. 26, 2613-2626 (2007).</li><li>Boumans, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+magnetic+resonance+imaging+in+zebra+finch+discerns+the+neural+substrate+involved+in+segregation+of+conspecific+song+from+background+noise.">Functional magnetic resonance imaging in zebra finch discerns the neural substrate involved in segregation of conspecific song from background noise.</a> Journal of Neurophysiology. 99, 931-938 (2008).</li><li>Boumans, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+auditory+responses+in+the+zebra+finch+forebrain+reveals+a+hierarchical+organisation+based+on+signal+strength+but+not+selectivity.">Functional MRI of auditory responses in the zebra finch forebrain reveals a hierarchical organisation based on signal strength but not selectivity.</a> PloS ONE. 3, e3184 (2008).</li><li>Vignal, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+brain+hemodynamic+changes+in+a+songbird:+responses+to+hypercapnia+measured+with+functional+MRI+and+near-infrared+spectroscopy.">Measuring brain hemodynamic changes in a songbird: responses to hypercapnia measured with functional MRI and near-infrared spectroscopy.</a> Physics in Medicine and Biology. 53, 2457-2470 (2008).</li><li>Van der Linden, A., Van Meir, V., Boumans, T., Poirier, C., Balthazart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+in+small+brains+displaying+extensive+plasticity.">MRI in small brains displaying extensive plasticity.</a> Trends in Neurosciences. 32, 257-266 (2009).</li><li>Poirier, C., Van der Linden, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin+echo+BOLD+fMRI+on+songbirds.">Spin echo BOLD fMRI on songbirds.</a> Methods Mol. Biol. 771, 569-576 (2011).</li><li>Poirier, C., Verhoye, M., Boumans, T., Van der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+spin-echo+blood+oxygen+level-dependent+(BOLD)+functional+MRI+in+birds.">Implementation of spin-echo blood oxygen level-dependent (BOLD) functional MRI in birds.</a> NMR in Biomedicine. 23, 1027-1032 (2010).</li><li>Poirier, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+MRI+atlas+of+the+zebra+finch+brain+in+stereotaxic+coordinates.">A three-dimensional MRI atlas of the zebra finch brain in stereotaxic coordinates.</a> Neuroimage. 41, 1-6 (2008).</li><li>Zhao, F., Wang, P., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cortical+depth-dependent+gradient-echo+and+spin-echo+BOLD+fMRI+at+9.4T.">Cortical depth-dependent gradient-echo and spin-echo BOLD fMRI at 9.4T.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 51, 518-524 (2004).</li><li>Harel, N., Lin, J., Moeller, S., Ugurbil, K., Yacoub, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+imaging-histological+study+of+cortical+laminar+specificity+of+fMRI+signals.">Combined imaging-histological study of cortical laminar specificity of fMRI signals.</a> NeuroImage. 29, 879-887 (2006).</li><li>Duong, T. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microvascular+BOLD+contribution+at+4+and+7+T+in+the+human+brain:+gradient-echo+and+spin-echo+fMRI+with+suppression+of+blood+effects.">Microvascular BOLD contribution at 4 and 7 T in the human brain: gradient-echo and spin-echo fMRI with suppression of blood effects.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 1019-1027 (2003).</li><li>Lee, S. P., Silva, A. C., Ugurbil, K., Kim, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion-weighted+spin-echo+fMRI+at+9.4+T:+microvascular/tissue+contribution+to+BOLD+signal+changes.">Diffusion-weighted spin-echo fMRI at 9.4 T: microvascular/tissue contribution to BOLD signal changes.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 42, 919-928 (1999).</li><li>Uludag, K., Muller-Bierl, B., Ugurbil, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrative+model+for+neuronal+activity-induced+signal+changes+for+gradient+and+spin+echo+functional+imaging.">An integrative model for neuronal activity-induced signal changes for gradient and spin echo functional imaging.</a> NeuroImage. 48, 150-165 (2009).</li><li>Yacoub, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin-echo+fMRI+in+humans+using+high+spatial+resolutions+and+high+magnetic+fields.">Spin-echo fMRI in humans using high spatial resolutions and high magnetic fields.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 655-664 (2003).</li><li>Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+the+rodent+somatosensory+pathway+using+multislice+echo+planar+imaging.">Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 55, 316-324 (2006).</li><li>Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+the+rodent+somatosensory+pathway+using+multislice+echo+planar+imaging.">Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging.</a> Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 52, 89-99 (2004).</li><li>Goloshevsky, A. G., Silva, A. C., Dodd, S. J., Koretsky, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BOLD+fMRI+and+somatosensory+evoked+potentials+are+well+correlated+over+a+broad+range+of+frequency+content+of+somatosensory+stimulation+of+the+rat+forepaw.">BOLD fMRI and somatosensory evoked potentials are well correlated over a broad range of frequency content of somatosensory stimulation of the rat forepaw.</a> Brain Research. 1195, 67-76 (2008).</li><li>Kida, I., Yamamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulus+frequency+dependence+of+blood+oxygenation+level-dependent+functional+magnetic+resonance+imaging+signals+in+the+somatosensory+cortex+of+rats.">Stimulus frequency dependence of blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging signals in the somatosensory cortex of rats.</a> Neuroscience Research. 62, 25-31 (2008).</li><li>Poirier, C., Boumans, T., Verhoye, M., Balthazart, J., Van der Linden, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Own-song+recognition+in+the+songbird+auditory+pathway:+selectivity+and+lateralization.">Own-song recognition in the songbird auditory pathway: selectivity and lateralization.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29, 2252-2258 (2009).</li><li>Poirier, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Own+song+selectivity+in+the+songbird+auditory+pathway:+suppression+by+norepinephrine.">Own song selectivity in the songbird auditory pathway: suppression by norepinephrine.</a> PloS ONE. 6, e20131 (2011).</li><li>Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurophysiological+investigation+of+the+basis+of+the+fMRI+signal.">Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal.</a> Nature. 412, 150-157 (2001).</li></ol>

En este reporte se describe un protocolo optimizado para la detallada caracterización in vivo de sustratos neurales de estimulación auditiva en los pinzones cebra anestesiados. De acuerdo con el protocolo presentado, la mayoría de los estudios de activación cerebral funcionales en animales utilizando fMRI BOLD, anestesiar a los animales durante la adquisición. Animales de capacitación para acostumbrarlos al entorno imán y el ruido del escáner durante los períodos de estudio...

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of the reagent/equipment</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalogue number</td>
 <td>Comments </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Isoflurane anaesthetic</td>
 <td>Isoflo</td>
 <td>05260-05</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>PC-Sam hardware/software</td>
 <td>SA-Instruments</td>
 <td></td>
 <td><a href="http://www.i4sa.com" target="_blank">http://www.i4sa.com</a></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Monitoring and gating system</td>
 <td></td>
 <td>1025</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MR-compatible small rodent heater system</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Model 1025 compatible</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Rectal temperature probe</td>
 <td></td>
 <td>RTP-102B</td>
 <td>7'', 0.044'' </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>7T MR scanner</td>
 <td>Bruker Biospin</td>
 <td>PHS 70/16 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Paravision software</td>
 <td></td>
 <td>5.1</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gradient Insert</td>
 <td></td>
 <td>BGA9S</td>
 <td>400 mT/m, 300A, 500V</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Gradient Amplifiers</td>
 <td>Copley Co., USA</td>
 <td>C256</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Transmit resonators</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Inner diameter: 72 mm, transmit only, active decoupled</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Receiver antenna - 20 mm quadrature Mouse Head</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Receive only, active decoupled</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>WaveLab software</td>
 <td>Steinberg</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Praat software</td>
 <td>Paul Boersma, University of Amsterdam</td>
 <td></td>
 <td><a href="http://www.praat.org" target="_blank">http://www.praat.org</a></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Non-magnetic dynamic speakers</td>
 <td>Visation, Germany</td>
 <td>HK 150</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Fiber optic microphone</td>
 <td>Optoacoustics, </td>
 <td>Optimic 1160</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Sound amplifier</td>
 <td>Phonic corporation</td>
 <td>MM 1002a</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Presentation software</td>
 <td>Neurobehavioral Systems Inc.</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MRIcro</td>
 <td>Chris Rorden</td>
 <td></td>
 <td><a href="http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/" target="_blank">http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/</a></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Statistical Parametric Mapping (SPM)</td>
 <td>Welcome Trust Centre for Neuroimaging</td>
 <td>8</td>
 <td><a href="http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/" target="_blank">http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/</a></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

functional magnetic resonance imaging (fmri) with auditory stimulation in songbirds

La neurobiología del canto de los pájaros, como un modelo para el habla humana, es una zona marcada de la investigación en neurociencia conductual. Mientras que los enfoques de electrofisiología y moleculares permiten la investigación de cualquiera de los diferentes estímulos en pocas neuronas, o un estímulo en grandes partes del cerebro, el nivel de oxigenación de la sangre dependiente (BOLD), la resonancia magnética funcional (fMRI) permite combinar ambas ventajas, es decir, comparar la activación neural inducida por diferentes estímulos en todo el cerebro a la vez. fMRI en pájaros cantores es difícil debido al pequeño tamaño de sus cerebros y porque sus huesos y especialmente de su cráneo comprenden numerosas cavidades de aire, provocando importantes artefactos de susceptibilidad. Gradiente eco (GE) BOLD fMRI se ha aplicado con éxito a los pájaros cantores 1-5 (para una revisión, ver 6). Estos estudios se centraron en las áreas cerebrales auditivas primarias y secundarias, que son regiones libres de artefactos de susceptibilidad. Sin embargo, debido a proccesos de interés pueden producirse más allá de estas regiones, se requiere toda BOLD fMRI del cerebro usando una secuencia de MRI menos susceptibles a estos artefactos. Esto se puede lograr mediante el uso de eco de espín (SE) BOLD fMRI 7,8. En este artículo se describe cómo utilizar esta técnica en los pinzones cebra (Taeniopygia guttata), que son pequeños pájaros con un peso corporal de 15 a 25 g ampliamente estudiado en neurociencias del comportamiento de los pájaros. El tema principal de los estudios de resonancia magnética funcional en los pájaros cantores es la percepción de la canción y aprendizaje de la canción. La naturaleza auditiva de los estímulos combinados con la débil sensibilidad BOLD de SE (en comparación con GE) basadas en secuencias de resonancia magnética funcional hace que la aplicación de esta técnica muy difícil.

<html> Nosotros aquí presentamos visualmente una secuencia optimizada de los procedimientos de formación de imágenes exitosa de sustratos neurales de los estímulos auditivos en el cerebro del pinzón cebra. En primer lugar, el procedimiento descrito para la preparación de los estímulos auditivos resultados en los estímulos que se puede incorporar en un ON / OFF paradigma bloque (Figura 2) y que se normalizan para eliminar las posibles diferencias en nivel de presión de sonido que podría evocar u...

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Functional Magnetic Resonance Imaging fMRI with Auditory Stimulation in Songbirds

En este artículo se muestra un procedimiento optimizado para obtener imágenes de los sustratos neurales de estimulación auditiva en el cerebro de un pájaro usando resonancia magnética funcional (fMRI). Se describe la preparación de los estímulos de sonido, el posicionamiento del sujeto y la adquisición y el análisis posterior de los datos de resonancia magnética funcional.

Resonancia magnética funcional (fMRI) con estimulación auditiva en Songbirds

The neurobiology of birdsong, as a model for human speech, is a pronounced area of research in behavioral neuroscience. Whereas electrophysiology and ...

Research

JoVE Journal

Behavior

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) with Auditory Stimulation in Songbirds

Best Current Practice for Obtaining High Quality EEG Data During Simultaneous fMRI

Mejor práctica actual de obtención de datos de alta calidad EEG durante fMRI simultánea

Simultaneous  EEG-fMRI allows the excellent temporal resolution of EEG to be combined with the  high spatial accuracy of fMRI. The data  from these two ...

Investigación

Comportamiento

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