Name: thinned-skull cortical window technique for in vivo optical coherence tomography imaging
Uploaded: 2012-11-19T13:00:00
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Questo lavoro è stato sostenuto dalla prova UC Discovery di concessione Concept e dal NIH (R00 EB007241). Gli autori desiderano inoltre ringraziare Jacqueline Hubbard per la sua assistenza in questo esperimento.

1. Preparazione chirurgica <ol><li> Femmina CD 1 topi di età compresa tra 6-8 settimane sono state utilizzate nei nostri esperimenti. </li><li> Anestetizzare il mouse con una iniezione intraperitoneale di una combinazione di chetamina e xilazina (80 mg / kg ketamine/10 mg / kg xilazina). Posizionare il mouse su un tappetino omeotermi per garantire una temperatura ottimale del corpo a ~ 37 ° C. Monitorare costantemente il livello di anestesia testando riflessi dell&#39;animale (ad esempio, pizzicando piedi c...

<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 con OCT e assottigliato-teschio è un romanzo neuro-imaging tecnica che è solo stato recentemente studiato 15, 16. Nei nostri esperimenti, abbiamo dimostrato la fattibilità di SD-OCT immagini attraverso un TSCW in un modello di topo in vivo. Dai risultati ottenuti, il cranio è assottigliata a circa 55 micron e la profondità di penetrazione è ottenuta a circa 1 mm con risoluzione di immagine di 8 um e 20 um in direzione assiale e laterale, rispettivamente. Nel profilo di intensità di seg...

Dalla sua introduzione nei primi anni del 1990, ottobre è stato ampiamente utilizzato per l&#39;imaging biologico della struttura dei tessuti e la funzione 2. Ottobre genera immagini in sezione trasversale misurando il tempo di ritardo dell&#39;eco di 4 luce riflessa mediante l&#39;attuazione di bassa coerenza con sorgente di luce a fibre ottiche 2,4 interferometro di Michelson. SD-OCT, noto anche come dominio di Fourier ottobre (FD-OCT), è stato introdotto nel 1995 5 e offre una modalità di imaging superiore rispetto alla tradizionale dominio del tempo OCT (TD-OCT). In SD-ottobre, il braccio di riferimento viene mantenuto fermo con conseguente alta velocità e ad altissima risoluzione di acquisizione dell&#39;immagine 6-9. Attualmente, i modelli TSCW sono stati ampiamente utilizzati in applicazioni per brain imaging in vivo di due fotoni microscopia in luogo di una craniotomia tradizionale. Questi TSCW sono stati utilizzati in concomitanza con un piatto cranio personalizzato o un foglio di copertura in vetro 10-13 per fornire ulteriori imaging stabilità. Nei nostri studi, abbiamo osservato che gli accessori come questi non sono necessari per l&#39;imaging ottobre quando un TSCW viene utilizzato. Pertanto, la mancanza di una piastra cranio o vetrini di vetro consente una più ampia gamma di dimensioni di imaging finestra in quanto potrebbero interferire con il fascio ottico e modificare immagini ottobre A assottigliata-cranio preparazione ha dimostrato di essere vantaggioso in studi di imaging del cervello utilizzando due fotoni microscopia 10-13. Nei nostri esperimenti, ci avvaliamo di un sistema SD-OCT per l&#39;immagine del corteccia in vivo attraverso un TSCW. La nostra misura SD-OCT installazione di imaging contiene una, la banda larga a bassa coerenza sorgente luminosa costituita da due diodi superluminescenti (SLD) centrato a 1295 nm con una larghezza di banda di 97 nm con un conseguente risoluzione assiale e laterale di 8 micron e 20 micron, rispettivamente 14 . Con il nostro dispositivo di imaging ottico, prevediamo che l&#39;imaging attraverso un TSCW ha un grande potenziale per individuare e visualizzare le strutture e le funzioni in otessuti del cervello ptically denso.

<table border="1"><tbody><tr><td> Materiale </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Commenti </td></tr><tr><td> Ketamina </td><td> Phoenix Pharmaceuticals </td><td> 57319-542-02 </td><td></td></tr><tr><td> Xylazina </td><td> Akorn, Inc. </td><td> 139-236 </td><td></td></tr><tr><td> Artificial Tears Unguento </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> Alcool sterile Prep Pad </td><td> Kendall Healthcare </td><td> 6818 </td><td></td></tr><tr><td> Cotone Tipped Applicatori </td><td> FISHERBRAND </td><td> 23-400-115 </td><td></td></tr><tr><td> Betadine Soluzione Swabstick </td><td> Purdue Prodotti &lt;/ Td&gt; <td> 67618-153-01 </td><td></td></tr><tr><td> Soluzione salina, 0,9% </td><td> Phoenix Pharmaceuticals </td><td> 57319-555-08 </td><td></td></tr><tr><td> Stereotassica Telaio </td><td> Stoelting </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Trapano a mano ad alta velocità chirurgica </td><td> Foredom </td><td></td><td> 38.000 rpm </td></tr><tr><td> Carbide rotonda Bur </td><td> Stoelting </td><td></td><td> 0,75 millimetri </td></tr><tr><td> Dura-verdi Pietre </td><td> Shofu </td><td></td><td> Shank: HP Forma: BA1 </td></tr><tr><td> CompoMaster grossa &amp; CompoMaster Lucidatore </td><td> Shofu </td><td></td><td> Forma: 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

Tomografia a coerenza ottica (OCT) è una tecnica di imaging biomedico ad alta risoluzione spazio-temporale. Con il suo approccio mini-invasivo ottobre è stato ampiamente utilizzato in oftalmologia, dermatologia, gastroenterologia e 1-3. Utilizzando una finestra assottigliata cranio-corticale (TSCW), ci avvaliamo di spectral-domain OCT (SD-OCT) modalità come strumento per l&#39;immagine della corteccia in vivo. Comunemente, un aperto-cranio è stato utilizzato per neuro-imaging in quanto fornisce una maggiore versatilità, tuttavia, un approccio TSCW è meno invasiva ed è un mezzo efficace per l&#39;imaging lungo termine in studi neuropatologia. Qui, presentiamo un metodo per creare un TSCW in un modello di topo per l&#39;imaging in vivo ottobre della corteccia cerebrale.

Dopo aver creato una finestra assottigliata sulla corteccia cerebrale vascolarizzazione dovrebbe essere ora evidenziare visivamente (Figura 1) e consentirà una profondità di imaging profondo (fino a 1 mm). La corteccia destra viene diluito a circa 55 micron, rispetto ad un teschio normale misurato a 140 micron (Figura 1) e fornisce maggiore chiarezza ottica. Ulteriori diradamento a 10-15 micron è possibile 11 Non occorre tuttavia che l&#39;uso di vetrini in vetro e piastre...

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

Vi presentiamo un metodo per creare un assottigliata-teschio finestra corticale (TSCW) in un modello di topo per<em&gt; In vivo</em&gt; Ottobre immagini della corteccia cerebrale.

Diluito-cranio Tecnica finestra corticale per<em&gt; In Vivo</em&gt; Tomografia a coerenza ottica 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

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Un sottile cranio Tecnica Finestra per cronica a due fotoni In vivo</emImaging> della microglia nei modelli murini di neuroinfiammazione

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

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Neuroscienze

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

Imaging cronica di mouse corteccia visiva Utilizzando un Assottigliato-teschio di preparazione

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

Un lucido e rinforzato Assottigliato cranio-Window a lungo termine Imaging del cervello di topo

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

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

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