Name: functional imaging of auditory cortex in adult cats using high-field fmri
Uploaded: 2014-02-19T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI at JoVE.com

Forfatterne ønsker å erkjenne bidrag fra Kyle Gilbert, som designet den tilpassede RF coil, og Kevin Barker, som har designet den MR-kompatible slede. Dette arbeidet ble støttet av den kanadiske Institutes of Health Research (CIHR), naturvitenskap og Engineering Research Council of Canada (NSERC), og Canada Foundation for innovasjon (CFI).

Følgende prosedyre kan brukes på alle bilde eksperiment hvor bedøvet katter blir brukt. Trinn som er spesielt nødvendig for auditive eksperimenter (trinn 1.1 til 1.7, 2.8, 4.1) kan bli endret for å imøtekomme andre sensoriske stimuli protokoller. Alle eksperimentelle prosedyrer fått godkjenning fra Animal Bruk Subcommittee ved University Council on Animal Care ved University of Western Ontario og fulgt retningslinjene angitt av den kanadiske Council on Animal Care (CCAC) 44.</sup...

I utformingen av en fMRI-eksperiment for en bedøvet dyremodell av auditiv funksjon, bør følgende problemstillinger gis nøye vurderes: (i) virkningen av anestesi på cortical responser, (ii) effekten av bakgrunnsskannerstøy, og (iii) optimalisering av datainnsamlingsfasen av den eksperimentelle prosedyre. Mens en bedøvet preparat har den viktige fordelen at det dannes en forlenget periode med sedasjon og minimalisere potensialet hode bevegelse under en funksjonell avbildning økt, anest...

Dagens forståelse av lyd-behandlingen i pattedyr er i hovedsak hentet fra invasive elektrofysiologiske studier hos aper 1-5, ildere 6-10, flaggermus 11-14, gnagere 15-19, og katter 20-24. Elektrofysiologiske teknikker som vanligvis benytter ekstracellulære microelectrodes å registrere aktiviteten til én og flere nevroner innenfor et lite område av nevrale vev rundt elektrodespissen. Etablert funksjonell imaging metoder, som for eksempel optisk bildebehandling og funksjonell magnetisk resonans imaging (fMRI), tjene som nyttige supplement til ekstracellulære opptak ved å tilby et makroskopisk perspektiv samtidig drevet aktivitet på tvers av flere, romlig forskjellige regioner av hjernen. Intrinsic signal optisk avbildning bedre visualisering av evoked aktivitet i hjernen ved å måle aktivitetsrelaterte endringer i refleksjonsegenskaper overflaten vev mens fMRI benytter blod-oksygennivået avhengig (BOLD)kontrast å måle stimulanse-fremkalt hemodynamiske endringer i hjernen som er aktive under en bestemt oppgave. Optisk bildebehandling krever direkte eksponering av kortikale overflaten måler endringer i overflatevevet refleksjon som er relatert til stimulus-fremkalt aktivitet 25. Til sammenligning er fMRI-invasiv og utnytter de paramagnetiske egenskaper deoxygenated blod for å måle både kortikale overflaten 26-28 og sulcus basert 27,29 evoked aktivitet innenfor en intakt skallen. Sterke korrelasjoner mellom BOLD signal og neuronal aktivitet i ikke-menneskelige primater visuell cortex 30 og i menneskelig auditiv cortex 31 validere fMRI som et nyttig verktøy for å studere sensorisk funksjon. Siden fMRI har vært brukt mye for å studere funksjonene i hørselsbanen som tonotopic organisasjon 32-36, lateralization av auditiv funksjon 37, mønstre av kortikal aktivering, identifisering av kortikale regioner 38, effekten av lydIntensiteten på hørselsresponsegenskaper 39,40, samt egenskapene til den BOLD responstid selvfølgelig 29,41 i humant, ape-og rottemodeller, utvikling av en egnet funksjonell avbildningsprotokoll for å studere hørselsfunksjonen i katten ville være et nyttig supplement til funksjonell avbildning litteratur. Mens fMRI har også blitt brukt til å utforske ulike funksjonelle aspekter av det visuelle cortex i bedøvet katt 26-28,42, har få studier brukt denne teknikken for å undersøke sensorisk prosessering i katten auditiv cortex. Hensikten med den foreliggende protokoll, er å etablere en effektiv metode for å bruke fmri å kvantifisere funksjon i hørsels cortex hos en bedøvet katt. De eksperimentelle prosedyrer som er beskrevet i dette manuskriptet har blitt brukt for å beskrive funksjonene i BOLD responstid kurs i voksen katt auditiv cortex 43.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Material</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Atropine sulphate injection 0.5 mg/mL</td>
 <td>Rafter 8 Products</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Acepromazine 5 mg/mL</td>
 <td>Vetoquinol Inc.</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ketamine hydrochloride 100 mg/mL</td>
 <td>Bimeda-MTC</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Dexmedetomidine hydrochloride (Dexdomitor 0.5 mg/mL)</td>
 <td>Orion Pharma</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Isoflurane 99.9%</td>
 <td>Abbott Laboratories</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Lidocaine (Xylocaine endotracheal 10 mg/metered dose)</td>
 <td>Astra Zeneca</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Lubricating opthalmic ointment (Refresh Lacri Lube)</td>
 <td>Allergan Inc.</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Saline 0.95%</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>IV Catheter 22g (wings)</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>IV Extension Set</td>
 <td>Codan US Corp.</td>
 <td>BC 269</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>IV Administration Set 10 drips/mL</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Endotracheal tube 4.0</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Heating pads (Snuggle Safe)</td>
 <td>Lenric C21 Ltd.</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Syringe 60 mL</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Equipment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>External sound card</td>
 <td>Roland Corporation</td>
 <td>Cakewalk UA-25EX</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Stereo power amplifier</td>
 <td>Pyle Audio Inc.</td>
 <td>Pyle Pro PCAU11</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MRI-compatible insert earphone system</td>
 <td>Sensimetric Corporation</td>
 <td>Model S14</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Foam ear tips for insert earphones</td>
 <td>E-A-R Auditory Systems</td>
 <td>Earlink 3B</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>End-tidal CO2 monitor</td>
 <td>Nellcor&nbsp;</td>
 <td>N-85</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>MRI-compatible pulse oximeter</td>
 <td>Nonin Medical Inc.</td>
 <td>Model 7500</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Syringe pump</td>
 <td>Harvard Apparatus</td>
 <td>70-2208</td>
 <td></td>
 </tr>
 </tbody>
 </table>

functional imaging of auditory cortex in adult cats using high-field fmri

Nåværende kunnskap om sensorisk prosessering i pattedyr hørselssystemet er hovedsakelig avledet fra elektrofysiologiske studier i en rekke dyremodeller, inkludert aper, ildere, flaggermus, gnagere, og katter. For å trekke egnede paralleller mellom menneske-og dyremodeller av auditiv funksjon, er det viktig å etablere en bro mellom humane funksjonelle avbildningsstudier og animalske elektrofysiologiske studier. Funksjonell magnetisk resonans imaging (fMRI) er en etablert, minimal invasiv metode for måling brede mønstre av hemodynamisk aktivitet på tvers av ulike regioner i hjernebarken. Denne teknikken er mye brukt til å sondere sensorisk funksjon i den menneskelige hjerne, er et nyttig verktøy i å knytte studier av auditiv prosessering i både mennesker og dyr, og har blitt brukt til å undersøke auditiv funksjon hos aper og gnagere. Den følgende protokoll beskrives en eksperimentell prosedyre for å undersøke hørselsfunksjon i bedøvede voksnekatter ved å måle stimulans-fremkalt hemodynamiske endringer i auditiv cortex ved hjelp av fMRI. Denne metoden muliggjør sammenligning av de hemodynamiske respons på tvers av ulike modeller av auditiv funksjon og dermed fører til en bedre forståelse av artsuavhengige funksjoner på pattedyr auditiv cortex.

Representative funksjonelle data ble kjøpt i en 7T horisontal boring scanner og analysert ved hjelp av Statistisk Parametric Mapping verktøykasse i MATLAB. Robuste kortikale hemodynamiske responser til auditiv stimulering har stadig blitt observert hos katter ved hjelp av den beskrevne eksperimentelle protokoll 43.. Figur 6 illustrerer BOLD aktivering i 2 dyr som respons på en 30 sek bredbåndsstøy stimulus presentert i en blokkdesign. T-statistiske kart over bredbånd støy vs baseline (...

Watch this Scientific Journal Video about Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI at JoVE.com

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Funksjonelle studier av hørselssystemet hos pattedyr har tradisjonelt blitt utført med romlig-fokuserte teknikker som elektrofysiologiske opptak. Den følgende protokoll beskriver en fremgangsmåte for å visualisere store mønstre av fremkalt hemodynamisk aktivitet i katten auditive cortex ved hjelp av funksjonell magnetisk resonans-avbildning.

Funksjonell Imaging av auditive cortex hos voksne katter ved hjelp av høy-feltet fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

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

Correlating Behavioral Responses to fMRI Signals from Human Prefrontal Cortex: Examining Cognitive Processes Using Task Analysis

Samkjøre Behavioral Responses til fMRI Signaler fra Menneskelig prefrontal cortex: Undersøke kognitive prosesser Bruke Task Analysis

The aim of this methods paper is to describe how to implement a neuroimaging technique to examine complementary brain processes engaged by two similar ...

Co-analysis of Brain Structure and Function using fMRI and Diffusion-weighted Imaging

The study of complex computational systems is facilitated by network maps, such as circuit diagrams. Such mapping is particularly informative when ...

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

Dyp hjernestimulering med Simultaneous fMRI i Gnagere

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

Live Imaging of Mitosis in the Developing Mouse Embryonic Cortex

Levende Imaging av Mitosis i utviklings Mouse Embryonic Cortex

Although of short duration, mitosis is a complex and dynamic multi-step process fundamental for development of organs including the brain. In the ...

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

To-Photon<em&gt; In vivo</em&gt; Imaging av dendrittutløperne i Mouse Cortex Bruke en Tynnet-skalle Forberedelse

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

Live Imaging of Primary Cerebral Cortex Cells Using a 2D Culture System

Live bildebehandling av primære hjernebarken celler ved hjelp av en 2D kultur-systemet

During cerebral cortex development, progenitor cells undergo several rounds of symmetric and asymmetric cell divisions to generate new progenitors or ...

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Imaging Neural Activity in the Primary Somatosensory Cortex Using Thy1-GCaMP6s Transgenic Mice

Imaging nevrale aktivitet i primære Somatosensory Cortex ved hjelp av Thy1-GCaMP6s transgene mus

The mammalian brain exhibits marked symmetry across the sagittal plane. However, detailed description of neural dynamics in symmetric brain regions in ...

Real-Time fMRI Brain Mapping in Animals

Sanntids fMRI-hjernekartlegging hos dyr

Dynamic fMRI responses vary largely according to the physiological conditions of animals either under anesthesia or in awake states. We developed a ...

Electrocorticographic Recording of Cerebral Cortex Areas Manipulated Using an Adeno-Associated Virus Targeting Cofilin in Mice

Elektrokortikografisk opptak av hjernebarkområder manipulert ved hjelp av et adeno-assosiert virus rettet mot cofilin hos mus

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. ...