Name: thinned-skull cortical window technique for in vivo optical coherence tomography imaging
Uploaded: 2012-11-19T13:00:00
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Este trabajo fue apoyado por la prueba de UC Discovery subvención Concepto y por el NIH (R00 EB007241). Los autores también desean agradecer a Jacqueline Hubbard por su ayuda en este experimento.

1. Preparación quirúrgica <ol><li> Ratones hembra CD 1 entre las edades de 6-8 semanas se usaron en nuestros experimentos. </li><li> Se anestesia el ratón con una inyección intraperitoneal de una combinación de ketamina y xilazina (80 mg / kg ketamine/10 mg / kg de xilazina). Coloque el ratón sobre una almohadilla homeotérmico para garantizar una temperatura corporal óptima a ~ 37 ° C. Supervisar continuamente el nivel de anestesia por probar reflejos animal (por ejemplo, pellizcar pie con fórceps r...

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	<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>

Proyección de imagen con OCT y un cráneo adelgazado-es una novela de neuroimagen técnica que sólo se ha investigado recientemente 15, 16. En nuestros experimentos, hemos demostrado la viabilidad de la SD-OCT imágenes a través de un TSCW en un modelo de ratón in vivo. A partir de nuestros resultados, el cráneo se adelgaza a aproximadamente 55 micras y con la profundidad de penetración se obtiene en aproximadamente 1 mm con una resolución de imagen de 8 micras y 20 micras en la dirección axi...

Desde su introducción en la década de 1990, octubre se ha utilizado ampliamente para formación de imágenes biológicas de la estructura tisular y la función 2. Octubre genera imágenes transversales mediante la medición de retardo del eco de tiempo de 4 luz dispersada por la aplicación de fuente bajo la luz coherencia con un interferómetro de Michelson fibra óptica 2,4. SD-OCT, también conocido como dominio de Fourier OCT (OCT-DF), fue introducido por primera vez en 1995 5, y ofrece una modalidad de imagen superior en comparación con el tradicional dominio de tiempo OCT (OCT-DT). En SD-octubre, el brazo de referencia se mantiene estacionaria que resulta en una velocidad alta y ultra adquisición de imagen de alta resolución 6-9. Actualmente, los modelos TSCW se han utilizado en gran medida para aplicaciones in vivo de imágenes del cerebro de dos fotones microscopía en lugar de una craneotomía tradicional. Estos TSCW se han utilizado conjuntamente con una placa de cráneo personalizado o un cubreobjetos de vidrio 10-13 para proporcionar adicional imaging estabilidad. En nuestros estudios, hemos observado que los accesorios de este tipo no son necesarios para octubre de imagen cuando se utiliza un TSCW. Por lo tanto, la falta de una placa de cráneo o cubierta de vidrio se desliza permite una gama más amplia de tamaño de imagen de la ventana ya que pueden interferir con el haz óptico y modificar las imágenes octubre Una preparación adelgazada cráneo ha demostrado ser ventajosa en los estudios de imágenes del cerebro usando microscopía de dos fotones 10-13. En nuestros experimentos, utilizamos un sistema SD-OCT para la imagen de la corteza en vivo a través de un TSCW. Nuestra costumbre SD-OCT configuración de imagen contiene una banda ancha, de baja coherencia fuente de luz que consiste en dos diodos superluminiscente (SLD) con centro en 1295 nm con un ancho de banda de 97 nm que resulta en una resolución axial y lateral de 8 micras y 20 micras, respectivamente 14 . Con nuestro dispositivo de formación de imágenes ópticas, prevemos que las imágenes a través de un TSCW tiene un gran potencial en la identificación y la visualización de las estructuras y funciones en la juntacerebro ptically denso tejido.

<table border="1"><tbody><tr><td> Materiales </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentarios </td></tr><tr><td> La ketamina </td><td> Phoenix Pharmaceuticals </td><td> 57319-542-02 </td><td></td></tr><tr><td> Xilazina </td><td> Akorn, Inc. </td><td> 139-236 </td><td></td></tr><tr><td> Lágrimas artificiales Ungüento </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> Estéril Alcohol Prep Pad </td><td> Kendall Healthcare </td><td> 6818 </td><td></td></tr><tr><td> Aplicadores con punta de algodón </td><td> Fisherbrand </td><td> 23-400-115 </td><td></td></tr><tr><td> Betadine solución bastoncillo con hisopo </td><td> Purdue Productos &lt;/ Td&gt; <td> 67618-153-01 </td><td></td></tr><tr><td> Solución salina, 0,9% </td><td> Phoenix Pharmaceuticals </td><td> 57319-555-08 </td><td></td></tr><tr><td> Estereotáctica Frame </td><td> Stoelting </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Alta velocidad Taladro quirúrgico </td><td> Foredom </td><td></td><td> 38.000 rpm </td></tr><tr><td> Carburo de fresa redonda </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 Forma: BA1 </td></tr><tr><td> CompoMaster gruesa y pulidora CompoMaster </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

Tomografía de Coherencia Óptica (OCT) es una técnica de imagen biomédica con alta resolución espacial y temporal. Con su enfoque mínimamente invasivo octubre se ha utilizado ampliamente en oftalmología, dermatología, gastroenterología y 1-3. Usando una ventana adelgazado-skull cortical (TSCW), empleamos dominio espectral OCT (SD-OCT) modalidad como una herramienta para la imagen de la corteza en vivo. Comúnmente, un cráneo abierto-se ha utilizado para neuroimagen, ya que proporciona más versatilidad, sin embargo, un enfoque TSCW es menos invasiva y es un medio eficaz para la formación de imágenes a largo plazo en los estudios de neuropatología. Aquí, se presenta un método de creación de un TSCW en un modelo de ratón para la formación de imágenes in vivo octubre de la corteza cerebral.

Después de crear una ventana adelgazada sobre la corteza cerebral de la vasculatura ahora debería ser más visualmente prominente (Figura 1) y permitirá una profundidad de imagen más profundo (hasta 1 mm). La corteza derecha se adelgaza a aproximadamente 55 micras, en comparación con un cráneo normal medido a 140 micras (figura 1) y proporciona una mayor claridad óptica. Además adelgazamiento a 10-15 micras es posible 11 no obstante, es necesario que el uso de cubreob...

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

Se presenta un método de creación de una ventana adelgazada cráneo cortical (TSCW) en un modelo de ratón para<em&gt; In vivo</em&gt; Imágenes de OCT de la corteza cerebral.

Diluido-skull técnica de ventana cortical para<em&gt; En Vivo</em&gt; Tomografía de Coherencia Óptica de imagen

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

Una delgada del cráneo ventana Técnica para la crónica de dos fotones En vivo Imágenes de la microglía murina en los modelos de la neuroinflamación

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

Investigación

Neurociencias

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

Imagen crónica de la corteza visual del ratón usando una preparación de Diluido-cráneo

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 pulido y reforzado Diluido cráneo-Ventana para a largo plazo de imágenes del cerebro de ratón

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

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In vivo de dos fotones de imágenes de dependientes Experience-Los cambios moleculares en las neuronas corticales

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

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De dos fotones<em&gt; In vivo</em&gt; Imágenes de las espinas dendríticas en la corteza del ratón Usando un Diluido-cráneo Preparación

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

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Tomografía de coherencia óptica: Proyección de imagen de ratón ganglionares de la retina las células 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

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En Vivo Proyección de imagen de dos fotones de neuronas corticales en ratones neonatales

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

Utilizando tomografía de coherencia óptica y respuesta Optokinetic como lecturas de sistema Visual estructural y funcional en ratones y ratas

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

Reactividad Vascular Retinal evaluada por Angiografía por Tomografía de Coherencia Óptica

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

Implantación de una ventana craneal para imágenes repetidas in vivo en ratones despiertos

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