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

Detta arbete stöddes av UC Discovery Proof of Concept bidrag och av NIH (R00 EB007241). Författarna vill också tacka Jacqueline Hubbard för hennes hjälp i detta experiment.

1. Kirurgisk beredning <ol><li> Honkön CD 1-möss i åldrarna 6-8 veckor användes i våra experiment. </li><li> Söva musen med en intraperitoneal injektion av en ketamin och xylazin kombination (80 mg / kg ketamine/10 mg / kg xylazin). Placera musen på en homeothermic pad att säkerställa optimal kroppstemperatur vid ~ 37 ° C. Kontinuerligt övervaka nivån av anestesi genom att testa djurets reflexer (t.ex. nyper fot med trubbiga pincett) och injicera mer anestesi vid behov. </li><li> Smörj båda ögo...

<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>

Avbildning med oktober och en förtunnad-skalle är en ny neuro-bildteknik som bara har nyligen undersökts 15, 16. I våra experiment visade vi genomförbarheten av SD-OKT avbildning genom en TSCW i en musmodell in vivo. Från våra resultat är skallen förtunnas till ca 55 um och inträngningsdjupet erhålls vid approximativt 1 mm med bildupplösning på 8 pm och 20 pm i den axiella och laterala riktningen. I signalintensiteten profilen ökar oktober avbildning genom en TSCW signalintensiteten och...

Sedan introduktionen i början av 1990-talet har oktober använts i stor utsträckning för biologisk avbildning av vävnad struktur och funktion 2. Oktober genererar tvärsnittsdata bilder genom att mäta fördröjningen ekotid av bakåtspritt ljus 4 genom att genomföra låg källa samstämmighet ljus med en fiberoptisk Michelson-interferometer 2,4. SD-oktober, även känd som Fourier-domänen oktober (FD-oktober), introducerades för första gången 1995 5 och erbjuder en överlägsen avbildning modalitet jämfört med traditionell tidsdomän oktober (TD-oktober). I SD-oktober, är hänvisningen armen hålls stilla vilket resulterar i en hög hastighet och extremt hög upplösning förvärv 6-9. För närvarande har TSCW modeller använts i stor utsträckning för in vivo hjärnröntgen tillämpningar av två-foton mikroskopi i stället för en traditionell kraniotomi. Dessa TSCW har använts samtidigt med en anpassad skalle platta eller ett glas täckglas 10-13 för att ge ytterligare imaging stabilitet. I våra studier har vi observerat att tillbehör som dessa är inte nödvändiga för oktober avbildning när TSCW används. Därför medger avsaknaden av en skalle platta eller glas glider täckning för ett bredare spektrum av avbildande fönsterstorlek som de kan störa den optiska strålen och ändra oktober bilder. En förtunnade-skalle preparat har visat sig vara fördelaktig i avbildande studier av hjärnan med användning av två-foton-mikroskopi 10-13. I våra experiment använder vi en SD-oktober för att bilden cortex in vivo genom TSCW. Vår egen SD-OKT avbildning installation innehåller ett bredband, låg-samstämmighet ljuskälla bestående av två superluminiscenta dioder (SLD) centrerade vid 1295 nm med en bandbredd av 97 nm resulterar i en axiell och lateral upplösning av 8 pm och 20 pm, respektive 14 . Med vår optisk avbildning enhet föreställer vi oss att avbildning genom TSCW har stor potential i att identifiera och visualisera strukturer och funktioner i Optically tät hjärnvävnad.

<table border="1"><tbody><tr><td> Material </td><td> Företag </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer </td></tr><tr><td> Ketamin </td><td> Phoenix Pharmaceuticals </td><td> 57319-542-02 </td><td></td></tr><tr><td> Xylazin </td><td> Akorn, Inc. </td><td> 139-236 </td><td></td></tr><tr><td> Artificiella tårar Salva </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> Steril Alkohol Prep Pad </td><td> Kendall Healthcare </td><td> 6818 </td><td></td></tr><tr><td> Bomull Kommentar Applikatorer </td><td> Fisherbrand </td><td> 23-400-115 </td><td></td></tr><tr><td> Betadinlösning tampongpinnen </td><td> Purdue Produkter &lt;/ Td&gt; <td> 67618-153-01 </td><td></td></tr><tr><td> Saltlösning, 0,9% </td><td> Phoenix Pharmaceuticals </td><td> 57319-555-08 </td><td></td></tr><tr><td> Stereotaktisk ram </td><td> Stoelting </td><td></td><td></td></tr><tr><td> High Speed ​​Kirurgisk handborr </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-gröna stenar </td><td> Shofu </td><td></td><td> Shank: HP Form: BA1 </td></tr><tr><td> CompoMaster Grov &amp; CompoMaster Polermaskin </td><td> Shofu </td><td></td><td> Form: 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

Optisk koherens tomografi (oktober) är en biomedicinsk bildteknik med hög rumslig-tidsupplösning. Med sin minimalinvasiv metod oktober har använts i stor utsträckning i oftalmologi, dermatologi och gastroenterologi 1-3. Med hjälp av en tunnare, skalle kortikal fönster (TSCW), använder vi spektrala-domän oktober (SD-oktober) modalitet som ett verktyg för bild cortex in vivo. Vanligen har en öppnad-skalle använts för neuro-avbildning, eftersom det ger mer mångsidighet, emellertid, är en metod TSCW mindre invasiv och är ett effektivt medel för långsiktig avbildning i neuropatologiska studier. Här presenterar vi en metod för att skapa en TSCW i en musmodell för in vivo oktober avbildning av hjärnbarken.

När du skapat ett förtunnat fönster över hjärnbarken kärlsystemet bör nu vara mer visuellt framträdande (figur 1) och kommer att möjliggöra en djupare avbildning djup (upp till 1 mm). Den högra cortex förtunnas till ca 55 | im, jämfört med en vanlig skalle mätt vid 140 nm (fig 1) och ger en större optisk klarhet. Ytterligare gallring till 10-15 um är möjligt 11 men inte nödvändigt eftersom användningen av täckglas och plattor skalle inte genomförs i vå...

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

Vi presenterar en metod för att skapa en tunnare, skalle kortikal fönster (TSCW) i en musmodell för<em&gt; In vivo</em&gt; Oktober avbildning av hjärnbarken.

Förtunnas-skalle Kortikal fönster Teknik för<em&gt; In Vivo</em&gt; Optisk koherens tomografi 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

En tunn-skalle Fönster Teknik för kronisk två-photon In vivo Imaging av murina mikroglia i modeller av Neuroinflammation

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

Kronisk Imaging av Mouse syncentrum Använda en uttunnade skallen Förberedelser

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

En polerad och förstärkt Gallrad-skalle Fönster för långsiktig Imaging för mus Brain

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 Två-foton avbildning av erfarenhet beroende molekylära förändringar i kortikala neuron

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

Two-Photon<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging av Dendritutskotten i mus Cortex Använda en förtunnad-skalle Förberedelse

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

Optisk koherenstomografi: Imaging mus Retinal Ganglion celler 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 Två-foton avbildning av kortikala nervceller hos neonatala möss

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

Med optisk koherenstomografi och Optokinetic svar som strukturella och funktionella visuella systemet avläsning på möss och råttor

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

Retinal Vaskulär reaktivitet som bedöms av optisk koherens Tomography Angiography

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

Implantation av ett kranialfönster för upprepad in vivo-avbildning hos vakna möss

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