Name: thinned-skull cortical window technique for in vivo optical coherence tomography imaging
Uploaded: 2012-11-19T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging at JoVE.com

Dit werk werd ondersteund door de UC Discovery Proof of Concept subsidie ​​en door de NIH (R00 EB007241). De auteurs willen ook graag Jacqueline Hubbard bedanken voor haar hulp bij dit experiment.

1. Chirurgische Voorbereiding <ol><li> Vrouwelijke CD 1 muizen in de leeftijd van 6-8 weken werden in onze experimenten. </li><li> Verdoven de muis met een intraperitoneale injectie van ketamine en xylazine combinatie (80 mg / kg ketamine/10 mg / kg xylazine). Plaats de muis op een homeothermic pad om een ​​optimale lichaamstemperatuur te garanderen bij ~ 37 ° C Continu monitoren niveau van de anesthesie door het testen van dier reflexen (bv, knijpen de voet met stompe pincet) en meer injecteren verdovin...

<ol>
	<li>Bizheva, K., Unterhuber, A., Hermann, B., Povazay, B., Sattmann, H., Drexler, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+ex+vivo+and+in+vitro+brain+morphology+in+animal+models+with+ultrahigh+resolution+optical+coherence+tomography.">Imaging ex vivo and in vitro brain morphology in animal models with ultrahigh resolution optical coherence tomography.</a> Journal of Biomedical Optics. 9, 719-724 (2004).</li><li>Fujimoto, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography+for+ultrahigh+resolution+in+vivo+imaging.">Optical coherence tomography for ultrahigh resolution in vivo imaging.</a> Nature Biotechnology. 21, 1361-1367 (2003).</li><li>Wantanabe, H., Rajagopalan, U. M., Nakamichi, Y., Igarashi, K. M., Kadono, H., Tanifuji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Swept+source+optical+coherence+tomography+as+a+tool+for+real+time+visualization+and+localization+of+electrodes+used+in+electrophysiological+studies+of+brain+in+vivo.">Swept source optical coherence tomography as a tool for real time visualization and localization of electrodes used in electrophysiological studies of brain in vivo.</a> Biomedical Optics Express. 2, 3129-3134 (2011).</li><li>Huang, D., Swanson, E. A., Lin, C. P., Schuman, J. S., Stinson, W. G., Chang, W., Hee, M. R., Flottee, T., Gregory, K., Puliafito, C. A., Fujimoto, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography.">Optical coherence tomography.</a> Science. 254, 1178-1181 (1991).</li><li>Mitsui, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+range+of+optical+reflectometry+with+spectral+interferometry.">Dynamic range of optical reflectometry with spectral interferometry.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 38, 6133-6137 (1999).</li><li>de Boer, J. F., Cense, B., Park, B. H., Pierce, M. C., Tearney, G. J., Bouma, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+signal-to-noise+ratio+in+spectral-domain+compared+with+time-domain+optical+coherence+tomograhy.">Improved signal-to-noise ratio in spectral-domain compared with time-domain optical coherence tomograhy.</a> Optics Letters. 28, 2067-2069 (2003).</li><li>de Boer, 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=Ch.+5.">Ch. 5.</a> Optical Coherence Tomography: Technology and Applications. , (2008).</li><li>Choma, M. A., Sarunic, M. V., Yang, C., Izatt, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitivity+advantage+of+swept+source+and+fourier+domain+optical+coherence+tomography.">Sensitivity advantage of swept source and fourier domain optical coherence tomography.</a> Optics Express. 11, 2183-2189 (2003).</li><li>Leitgeb, R. A., Drexler, W., Unterhuber, A., Hermann, B., Bajraszewski, T., Le, T., Stingl, A., Fercher, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh+resolution+fourier+domain+optical+coherence+tomography.">Ultrahigh resolution fourier domain optical coherence tomography.</a> Optics Express. 12, 2156-2165 (2004).</li><li>Drew, P. J., Shih, A. Y., Driscoll, J. D., Knutsen, P. M., Blinder, P., Davalos, D., Akassoglou, K., Tsai, P. S., Kleinfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+optical+access+through+a+polished+and+reinforced+thinned+skull.">Chronic optical access through a polished and reinforced thinned skull.</a> Nature Methods. 7, 981-984 (2010).</li><li>Shih, A. Y., Mateo, C., Drew, P. J., Tsai, P. S., Kleinfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Polished+and+Reinforced+Thinned-skull+Window+for+Long-term+Imaging+of+the+Mouse.">A Polished and Reinforced Thinned-skull Window for Long-term Imaging of the Mouse.</a> J. Vis. Exp. 61, e3742 (2012).</li><li>Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thinned-skull+cranial+window+technique+for+long-term+imaging+of+the+cortex+in+live+mice.">Thinned-skull cranial window technique for long-term imaging of the cortex in live mice.</a> Nature Protocols. 5, (2010).</li><li>Lu, M., Majewska, S., K, A., Gelbard, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Thin-skull+Window+Technique+for+Chronic+Two-photon+In+vivo+Imaging+of+Murine+Microglia+in+Models+of+Neuroinflammation.">A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation.</a> J. Vis. Exp. (43), e2059 (2010).</li><li>Wang, Y., Oh, C. M., Oliveira, M. C., Islam, M. S., Ortega, A., Park, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GPU+accelerated+real-time+multi-functional+spectral-domain+optical+coherence+tomography+system+at+1300nm.">GPU accelerated real-time multi-functional spectral-domain optical coherence tomography system at 1300nm.</a> Optics Express. 20, 14797-14813 (2012).</li><li>Aguirre, A. D., Chen, Y., Fujimoto, 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=Depth-resolved+imaging+of+functional+activation+in+the+rat+cerebral+cortex+using+optical+coherence+tomography.">Depth-resolved imaging of functional activation in the rat cerebral cortex using optical coherence tomography.</a> Opt. Lett. 31, 3459-3461 (2006).</li><li>Chen, Y., Aguirre, A. D., Ruvinskaya, L., Devor, A., Boas, D. A., Fujimoto, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography+(OCT)+reveals+depth-resolved+dynamics+during+functional+brain+activation.">Optical coherence tomography (OCT) reveals depth-resolved dynamics during functional brain activation.</a> Journal of Neuroscience Methods. 178, 162-173 (2009).</li><li>Liang, C., Wierwille, J., Moreira, T., Schwartzbauer, G., Jafri, M. S., Tang, C., Chen, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+forward-imaging+needle-type+OCT+probe+for+image+guided+stereotactic+procedures.">A forward-imaging needle-type OCT probe for image guided stereotactic procedures.</a> Opt Express. 19, 26283-26294 (2011).</li><li>Srinivasan, V. J., Sakadzic, S., Gorczynska, I., Ruvinskaya, S., Wu, W., Fugimoto, J. G., 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=Quantitative+cerebral+blood+flow+with+optical+coherence+tomography.">Quantitative cerebral blood flow with optical coherence tomography.</a> Optics Express. 18, 2477-2494 (2010).</li><li>Galetta, K. M., Calabresi, P. A., Frohman, E. M., Balcer, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Coherence+Tomography+(OCT):+imaging+the+visual+pathway+as+a+model+for+neurodegeneration.">Optical Coherence Tomography (OCT): imaging the visual pathway as a model for neurodegeneration.</a> The Journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics. 8, 117-132 (2011).</li><li>Seigo, M. A., Sotirchos, E. S., Newsome, S., Babiarz, A., Eckstein, C., Ford, E., Oakley, J. D., Syc, S. B., Frohman, T. C., Ratchford, J. N., Balcer, L. J., Frohman, E. M., Calabresi, P. A., Saidha, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+assessment+of+retinal+neuronal+layers+in+multiple+sclerosis+with+maual+and+automated+optical+coherence+tomography+segementation+techniques.">In vivo assessment of retinal neuronal layers in multiple sclerosis with maual and automated optical coherence tomography segementation techniques.</a> J. Neurol. , (2012).</li><li>Frohman, E. M., Fujimoto, J. G., Frohman, T. C., Calabresi, P. A., Cutter, G., Balcer, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography:+a+window+into+the+mechanisms+of+multiple+sclerosis.">Optical coherence tomography: a window into the mechanisms of multiple sclerosis.</a> Nature Clinical Practice. 4, 664-675 (2008).</li><li>Gill, A. S., Rajneesh, K. F., Owen, C. M., Yeh, J., Hsu, M., Binder, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+optical+detection+of+cerebral+edema+in+vivo.">Early optical detection of cerebral edema in vivo.</a> J. Neurosurg. 114, 470-477 (2011).</li></ol>

Imaging met OCT en een uitgedunde schedel is een nieuwe neuro-imaging techniek die pas onlangs onderzocht 15, 16. In onze experimenten hebben we aangetoond dat het mogelijk SD-OCT beeldvorming door middel van een TSCW in een muismodel in vivo. Van onze resultaten wordt de schedel verdund tot ongeveer 55 pm en de penetratiediepte wordt verkregen bij ongeveer 1 mm in resolutie van 8 urn en 20 um in de axiale en laterale richting, respectievelijk. In de signaalsterkte profiel, OCT imaging door een TSCW ...

Sinds de introductie in het begin van 1990, is oktober op grote schaal gebruikt voor biologische beeldvorming van weefsel structuur en functie 2. Oktober genereert cross-sectionele beelden door het meten van echo vertragingstijd van teruggekaatste licht 4 door het implementeren van lage samenhang lichtbron met een glasvezel-Michelson interferometer 2,4. SD-OCT, ook wel bekend als Fourier-domein OCT (FD-OCT), werd voor het eerst geïntroduceerd in 1995 5 en biedt een superieure beeldvormende modaliteit ten opzichte van traditionele tijdsdomein OCT (TD-OCT). In SD-OCT, wordt de verwijzing arm stationair gehouden wat resulteert in een hoge snelheid en hoge resolutie beeldacquisitie 6-9. Momenteel hebben TSCW modellen grotendeels gebruikt in vivo brain imaging toepassingen van twee-foton microscopie in plaats van een traditionele craniotomie. Deze TSCW zijn gelijktijdig wordt gebruikt met een aangepaste schedel plaat of een glazen dekglaasje 10 tot 13 ​​extra ima gevenGing stabiliteit. In onze studies hebben we waargenomen dat accessoires zoals deze niet noodzakelijk zijn voor oktober imaging wanneer TSCW gebruikt. Daarom is het ontbreken van een schedel plaat of glazen dekglaasjes zorgt voor een breder scala van beeldvormende venstergrootte omdat hierdoor interferentie met de optische bundel en veranderen oktober afbeeldingen. Een verdund-schedel voorbereiding heeft bewezen voordelig te zijn in de beeldvorming studies van de hersenen met behulp van twee-foton microscopie 10-13. In onze experimenten hebben we gebruik maken van een SD-OCT systeem om het imago van de cortex in vivo door middel van een TSCW. Onze eigen SD-OCT imaging setup bevat een breedband, low-coherentie lichtbron bestaande uit twee superluminescent diodes (SLD) gecentreerd op 1295 nm met een bandbreedte van 97 nm resulteert in een axiale en laterale resolutie van 8 urn en 20 urn, respectievelijk 14 . Met onze optische imaging-apparaat, zien wij dat beeldvorming door middel van een TSCW groot potentieel heeft bij het identificeren en visualiseren van structuren en functies in de optically dichte hersenweefsel.

<table border="1"><tbody><tr><td> Materieel </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> Ketamine </td><td> Phoenix Pharmaceuticals </td><td> 57319-542-02 </td><td></td></tr><tr><td> Xylazine </td><td> Akorn, Inc </td><td> 139 tot 236 </td><td></td></tr><tr><td> Kunsttranen Zalf </td><td> Rugby </td><td> 0536-6550-91 </td><td></td></tr><tr><td> Nair </td><td> Church &amp; Dwight Co, Inc </td><td> 4010130 </td><td></td></tr><tr><td> Steriele Alcohol Prep Pad </td><td> Kendall Healthcare </td><td> 6818 </td><td></td></tr><tr><td> Katoen Fooi Applicators </td><td> Fisherbrand </td><td> 23-400-115 </td><td></td></tr><tr><td> Betadine Oplossing Swabstick </td><td> Purdue Producten &lt;/ Td&gt; <td> 67618-153-01 </td><td></td></tr><tr><td> Zoutoplossing, 0,9% </td><td> Phoenix Pharmaceuticals </td><td> 57319-555-08 </td><td></td></tr><tr><td> Stereotactische Frame </td><td> Stoelting </td><td></td><td></td></tr><tr><td> High Speed ​​Chirurgische Handboor </td><td> Foredom </td><td></td><td> 38.000 rpm </td></tr><tr><td> Carbide Round Bur </td><td> Stoelting </td><td></td><td> 0,75 mm </td></tr><tr><td> Dura-Green Stones </td><td> Shofu </td><td></td><td> Shank: HP Vorm: BA1 </td></tr><tr><td> CompoMaster Grof &amp; CompoMaster polijstmachine </td><td> Shofu </td><td></td><td> Vorm: Mini-Pt. </td></tr><tr><td> SpaceDrapes </td><td> Braintree Scientific, Inc </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

thinned-skull cortical window technique for in vivo optical coherence tomography imaging

Optical Coherence Tomography (OCT) is een biomedisch beeldvormende techniek met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie. Met zijn minimaal invasieve benadering oktober wordt veelvuldig gebruikt in de oogheelkunde, dermatologie, gastro-enterologie en 1-3. Met behulp van een verdund-schedel corticale venster (TSCW), maken we gebruik spectrale-domein OCT (SD-OCT) modaliteit als een instrument om het imago van de cortex in vivo. Gewoonlijk een open-schedel is gebruikt voor neuro-imaging omdat het meer veelzijdigheid echter een TSCW benadering is minder invasief en is een effectief middel voor langdurige imaging in neuropathologie studies. Hier geven we een methode om een TSCW in een muismodel voor in vivo beeldvorming oktober van de cerebrale cortex.

Nadat een verdund venster over de cerebrale cortex het vaatstelsel nu meer beeldbepalende (figuur 1) en maakt het mogelijk een diepere imaging diepte (tot 1 mm). De rechter cortex wordt verdund tot ongeveer 55 urn in vergelijking met een normale schedel gemeten op 140 urn (figuur 1) en biedt een betere optische helderheid. Worden verdund tot 10-15 urn kan 11 echter niet noodzakelijk het gebruik van glazen dekglaasjes en schedel platen niet worden toegepast in onze experimente...

Watch this Scientific Journal Video about Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging at JoVE.com

Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging

Presenteren we een methode om een ​​uitgedunde schedel corticale venster (TSCW) in een muizenmodel voor<em&gt; In vivo</em&gt; Oktober beeldvorming van de cerebrale cortex.

Verdund-schedel Corticale Venster Techniek voor<em&gt; In Vivo</em&gt; Optical Coherence Tomography Imaging

Optical coherence tomography (OCT) is a biomedical imaging technique  with high spatial-temporal resolution. With its minimally invasive approach OCT  has ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging

A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation

A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation

Een dunne-schedel Window Techniek voor chronische Twee-foton In vivo Imaging Murine Microglia in modellen van ontstekingsprocessen

Traditionally in neuroscience, in vivo two photon imaging of the murine central nervous system has either involved the use of open-skull1,2 or ...

Chronic Imaging of Mouse Visual Cortex Using a Thinned-skull Preparation

Chronische Imaging van de muis visuele cortex met behulp van een verdunde-schedel Voorbereiding

In vivo imaging using two-photon laser scanning microscopy (2PLSM) allows the study of living cells and neuronal processes in the intact brain. The ...

A Polished and Reinforced Thinned-skull Window for Long-term Imaging of the Mouse Brain

Een gepolijste en gewapend verdund-schedel Venster voor de lange termijn beeldvorming van de hersenen van muizen

In vivo imaging of cortical function requires optical access to the brain without disruption of the intracranial environment. We present a method to form ...

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

In vivo twee-foton beeldvorming van ervaring-afhankelijke moleculaire veranderingen in corticale neuronen

The brain's ability to change in response to experience is essential for healthy brain function, and abnormalities in this process contribute to a variety ...

Two-Photon in vivo Imaging of Dendritic Spines in the Mouse Cortex Using a Thinned-skull Preparation

Two-Photon in vivo Imaging of Dendritic Spines in the Mouse Cortex Using a Thinned-skull Preparation

Twee-Photon<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging van vertakte stekels in de Mouse Cortex met een uitgedunde schedel Voorbereiding

In the mammalian cortex, neurons form extremely complicated networks and exchange information at synapses. Changes in synaptic strength, as well as ...

Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo

Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo

Optische coherentie tomografie: Beeldvorming muis retinale Ganglion cellen In Vivo

Structural changes in the retina are common manifestations of ophthalmic diseases. Optical coherence tomography (OCT) enables their identification in ...

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

In Vivo Two-photon Imaging of Cortical Neurons in Neonatal Mice

In Vivo Twee-foton beeldvorming van corticale neuronen in neonatale muizen

Two-photon imaging is a powerful tool for the in vivo analysis of neuronal circuits in the mammalian brain. However, a limited number of in vivo imaging ...

Using Optical Coherence Tomography and Optokinetic Response As Structural and Functional Visual System Readouts in Mice and Rats

Met behulp van optische coherentie tomografie en Optokinetic reactie als structurele en functionele visuele systeem uitlezingen in muizen en ratten

Optical coherence tomography (OCT) is a fast, non-invasive, interferometric technique allowing high-resolution retinal imaging. It is an ideal tool for ...

Retinal Vascular Reactivity as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography

Retinale vasculaire reactiviteit zoals beoordeeld door optische coherentie tomografie Angiografie

The vascular supply to the retina has been shown to dynamically adapt through vasoconstriction and vasodilation to accommodate the metabolic demands of ...

Implantation of a Cranial Window for Repeated In Vivo Imaging in Awake Mice

Implantation of a Cranial Window for Repeated In Vivo Imaging in Awake Mice

Implantatie van een schedelvenster voor herhaalde in vivo beeldvorming bij wakkere muizen

To fully understand the cellular physiology of neurons and glia in behaving animals, it is necessary to visualize their morphology and record their ...