Name: utilizing 3d printing technology to merge mri with histology: a protocol for brain sectioning
Uploaded: 2016-12-06T13:00:00
Duration: 15 min 53 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Utilizing 3D Printing Technology to Merge MRI with Histology: A Protocol for Brain Sectioning at JoVE.com

The Intramural Research Program of NINDS supported this study. We thank the NIH Functional Magnetic Resonance Imaging Facility. We thank Jennifer Lefeuvre and Cecil Chern-Chyi Yen for assistance with postmortem MRI acquisition. We thank John Ostuni and the Section on Instrumentation Core Facility for assistance with 3D printing. Figure 1 of this work used snapshots from MeshLab, a tool developed with the support of the 3D-CoForm project.

<ol>
	<li>Evans, A. C., Frank, J. A., Antel, J., Miller, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+MRI+in+clinical+trials+of+multiple+sclerosis:+comparison+of+image+processing+techniques.">The role of MRI in clinical trials of multiple sclerosis: comparison of image processing techniques.</a> Ann Neurol. 41 (1), 125-132 (1997).</li><li>'t Hart, B. A., van Kooyk, Y., Geurts, J. J. G., Gran, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+primate+autoimmune+encephalomyelitis+model;+a+bridge+between+mouse+and+man.">The primate autoimmune encephalomyelitis model; a bridge between mouse and man.</a> Ann Clin Transl Neurol. 2 (5), 581-593 (2015).</li><li>Ontaneda, D., Hyland, M., Cohen, 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=Multiple+sclerosis:+new+insights+in+pathogenesis+and+novel+therapeutics.">Multiple sclerosis: new insights in pathogenesis and novel therapeutics.</a> Annu Rev Med. 63, 389-404 (2012).</li><li>Guy, J. R., Sati, P., Leibovitch, E., Jacobson, S., Silva, A. C., Reich, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Custom+fit+3D-printed+brain+holders+for+comparison+of+histology+with+MRI+in+marmosets.">Custom fit 3D-printed brain holders for comparison of histology with MRI in marmosets.</a> J Neurosci Methods. 257, 55-63 (2016).</li><li>Breen, M. S., Lazebnik, R. S., Wilson, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+registration+of+magnetic+resonance+image+data+to+histological+sections+with+model-based+evaluation.">Three-dimensional registration of magnetic resonance image data to histological sections with model-based evaluation.</a> Ann Biomed Eng. 33 (8), 1100-1112 (2005).</li><li>Dauguet, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+reconstruction+of+stained+histological+slices+and+3D+non-linear+registration+with+in-vivo+MRI+for+whole+baboon+brain.">Three-dimensional reconstruction of stained histological slices and 3D non-linear registration with in-vivo MRI for whole baboon brain.</a> J Neurosci Methods. 164 (1), 191-204 (2007).</li><li>McGrath, D. M., Vlad, R. M., Foltz, W. D., Brock, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technical+note:+fiducial+markers+for+correlation+of+whole-specimen+histopathology+with+MR+imaging+at+7+tesla.">Technical note: fiducial markers for correlation of whole-specimen histopathology with MR imaging at 7 tesla.</a> Med Phys. 37, 2321-2328 (2010).</li><li>Schormann, T., Zilles, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+linear+and+nonlinear+transformations:+An+integration+of+light+microscopical+and+MRI+data.">Three-Dimensional linear and nonlinear transformations: An integration of light microscopical and MRI data.</a> Hum Brain Mapp. 6, 339-347 (1998).</li><li>Jiang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+MR,+fluorescence+and+histology+imaging+strategy+in+a+human+breast+tumor+xenograft+model.">Combined MR, fluorescence and histology imaging strategy in a human breast tumor xenograft model.</a> NMR Biomed. 26 (3), 285-298 (2013).</li><li>Absinta, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postmortem+magnetic+resonance+imaging+to+guide+the+pathologic+cut:+individualized,+3-dimensionally+printed+cutting+boxes+for+fixed+brains.">Postmortem magnetic resonance imaging to guide the pathologic cut: individualized, 3-dimensionally printed cutting boxes for fixed brains.</a> J Neuropathol Exp Neurol. 73 (8), 780-788 (2014).</li><li>Gait&#225;n, M. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perivenular+brain+lesions+in+a+primate+multiple+sclerosis+model+at+7-tesla+magnetic+resonance+imaging.">Perivenular brain lesions in a primate multiple sclerosis model at 7-tesla magnetic resonance imaging.</a> Mult Scler. 20 (1), 64-71 (2014).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

הפרוטוקול המתואר כאן מאפשר השוואה מדויקת בין MRI וחתכים היסטולוגיה. הפרוטוקול מוצג במתכונת אחידה כי ניתן להחיל על מוחם של בני אדם או בעלי חיים קטנים, כגון מרמוסטים או מכרסמים. הבדלים ספציפיים גדול (אדם) וקטנים (פרימטים לא אנושיים ו מכרסם) מוח מודגש, ובסרטון ודמויות המצורפים אנחנו מדגימים את היישום המרמוסט. למרות הגישה היא פשוטה, השיטה דורשת צעדים רבים, כמו גם את השימוש כמה סוגים של תוכנה. יתר על כן, מספר בעיות שעלולים להשפיע על הדיוק של שיטה זו הן חשובות להזכיר. איכות התמונה של MRI in vivo היא גורם חשוב. כדי למזער את הפער רזולוציית תמונה בין MRI ותמונות היסטולוגיה דיגיטליות, גודל voxel MRI הקטן ביותר האפשרי אמור לשמש. מושג זה חל גם על איכות התמונה של ה- MRI לאחר המוות. בעוד גדלרכישת הזמן ב- MRI לאחר המוות מאפשר רזולוציית תמונה גבוהה בהרבה, ההכנה יכולה להציג ממצאי תמונה כגון נשירת אות מוקדים הקשורים בועות אוויר. ממצאים אלה יכולים לטשטש אזורים של רקמות וכן להשפיע קונטור שלה. יתר על כן, את הממדים של הרקמה על MRI לאחר המוות צפויים להיות מושפעים על ידי תהליך קיבוע ומשך. בעוד in vivo כדי משחק vivo לשעבר MRI יכול להיות מקורב מקרוב על ידי ניצול ציוני דרך אנטומיים בהגדרת גיאומטריה פרוסה במהלך הרכישה נעשה רישום שאינו ליניארי עדיין יהיה צורך להגיע רמה גבוהה יותר של דיוק בהתאמת שתי התמונות האלה MRI. העיצוב של בעל מוח מבצעה הוא גם צעד מכריע. ביצירת המודל הדיגיטלי של המוח, אלגוריתם החלקה מוחל שמביאה להגדלה ביחס המודל מעט למוח הקבוע. זה מאפשר החדרה קלה של המוח לתוך המחזק שלו ואת מבצעה ומפחית קצוות חדים במחזיק &amp;# 39; קונטור s. עם זאת, אם המודל הוא גדול מדי (למשל, על ידי יותר מ -5%), המוח יכול לזוז במהלך MRI לאחר המוות ו / או החתך. נקודה חשובה נוספת היא להתאים את העיצוב של דגם המוח כך המוח הקטן ממוקם כראוי בתוך האובייקט מודפס 3D. זה יכול להיות מאתגר במיוחד כאשר המוח הקטן נפגע במהלך חילוץ מוח הנתיחה. בעת הדפסת מבצעה במוח בעל, את סוג מדפסת 3D חייב גם להיות שנבחר בקפידה. חלק מדפסות רב-סילון דורשים שלאחר עיבוד באמצעות תנור להסיר חומר תמיכה. בעוד מדפסות אלה יכולים לייצר אובייקטים למים יחסית עמיד יותר ממדפסות דוגמנות בתצהיר התמזגו שולחן העבודה (FDM), תהליך החימום להסיר תומך לשבש את הקופסה מילימטרים ספורים, יצירת פערים להב שאינם ניצבים באופן מושלם את חיטובי המוח. תהליך חתך המוח הוא עוד צעד חיוני. לפני חיתוך המוח הדואר כולו לתוך לוחות, חשוב לוודא כי המוח יושב בחוזקה בתוך מבצעה במוח: לא אמור להיות תנועה כאשר לחצו קל מוחל על המוח. זה יעשה את זה אפשרי עבור הלהבים לחתוך דרך המוח נכחה בזירה שקבע החוקרים. לחץ רצוף, מאוזן צריך להיות מוחל על שני בעלי הלהב בעת חיתוך. בהתאם החד של הלהבים הנוקש של הרקמות, בתנועות חיתוך רוחביות קלות יכולות להיות יתרון עבור שמירת משטחי חתך שטוחים. תהליך ההטבעה-פרפין יכול להיות גם מקור של חוסר תיאום בין MRI ו היסטולוגיה. אם לוח הרקמות אינו יושב שטוחים על הקלטת בתהליך ההטבעה, תהיה הטיה בין מטוס החיתוך של microtome ומקום השטח של הלוח. זה ידרוש קיצוץ בסעיפים שמישים למצוא מישור שטוח שבו כל הרקמה חשופה. דרך אחת לתקן את ההטיההיא על ידי שינוי הזווית של המטוס לצפייה MRI לאחר המוות גבוהה איזוטרופיים ברזולוציה. עם זאת, זה כמעט בלתי אפשרי לבצע על MRI vivo ב כי היא רכשה בדרך כלל עם רזולוצית איזוטרופי (בדרך כלל פרוסות העטרה עבות). לבסוף, הרקמה יכולה לחוות כמה עיוות במהלך תקופת הקיבוע בפורמלין והטבעת פרפין (הצטמקות), כמו גם במהלך תקופת ההכנה של שקופיות (מתקפלים, פיצוח, קמטים). חלק דפורמציות אלה ניתן לתקן על ידי צבת 4-5 מיקרומטר החלקים באמבט מים לפני ההעברה על גבי שקופיות. ניתן דפורמציות אחרים נפתרה חלקית על ידי ביצוע coregistration תמונה ובר-עיוות של תמונות דיגיטציה היסטולוגית לתמונות MRI לאחר המוות. אף על פי כן, מזעור דפורמציות עם תרגול זהיר ומיומן היא הגישה היעילה ביותר כדי התאמת כמויות MRI כדי היסטולוגיה סעיפים. לסיכום, המתודולוגיה הציג כאן מאפשר investigators להעריך את הפתולוגיה הבסיסית במדויק ממצאי ה- MRI. באופן כללי יותר, היא גישה מבטיחה לזיהוי ו / או על מנת לאשר ביומרקרים MRI רומן ללימודי מחקר למקד תהליכים פתולוגיים ספציפיים, כגון דלקת או מיאלין מחדש.

In vivo MRI provides a noninvasive and sensitive measure of tissue integrity at the macroscopic level. Changes in MRI signal intensity seen in vivo are outcome measures in many ongoing clinical trials.1 While the intensity changes seen via MRI can identify areas of abnormality in the context of the whole brain, they are often not sufficiently specific to differentiate pathological processes. This is especially true of dynamic processes involving multiple pathologies. For example, in multiple sclerosis (MS) or its animal model, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), inflammation, edema, myelin degradation, axonal destruction, gliosis, and neuronal death overlap. 2, 3 To obtain the necessary specificity regarding the underlying pathology, context must be taken into account, together with knowledge of the histology of the MRI-identified abnormal tissues.
However, even in well-controlled animal experiments, matching histology with in vivo MRI is fundamentally challenging for various reasons. First, the difference in dimensional scales between histology sections and MRI is of several orders of magnitude.4 Second, for proper comparison, the orientation of MRI slice plane must match the sectioning plane of the brain tissue when cut. Due to the shape of the brain, it is very difficult to make consistently straight and accurate cuts when the brain is sitting on a flat surface. Third, the large size of the brain relative to a potentially small area of interest (lesion, tumor, etc.) creates a "needle-in-a-haystack" scenario for the pathologist processing the tissue. Fourth, even when the target tissue is found, it is commonly processed in such a way as to render virtually impossible an association with the original MRI data. Finally, traditional pathological sectioning of brain tissue is often imprecise and inconsistent, further complicating the comparison between histology sections and MRI images. 
 Previous attempts to overcome these challenges relied on the use of deformational algorithms to coregister the data and/or placement of fiducial markers within or around the tissue as a reference.5, 6, 7, 8 The former approach requires complex computational models that are particularly susceptible to complications due to data formatting, imaging artifacts, and changes caused by tissue processing.4 On the other hand, the latter approach introduces the possibility of contaminating or otherwise harming the tissue itself.9
The approach described here improves the transition between modalities through the use of postmortem MRI to bridge the gap between in vivo MRI and histology. Postmortem MRI provides three-dimensional (3D) images of the brain at higher resolution than can be achieved in vivo and furthermore provides the data needed for producing a morphologically accurate model of the brain surface. This digital model can then be used to create a 3D-printed custom holder for the brain. With careful positioning, the brain holder allows for precise, MRI-oriented brain sectioning, reducing the need for complex mathematical algorithms, and enables a focus on specific regions for targeted sampling. 
Our laboratory recently introduced new methods for creating custom brain holders and slicers using postmortem MRI and 3D-printing technology for human10 and marmoset brains.4 The two methods allow for a more accurate correlation between MRI and histology in a research setting, and ultimately allow a deeper understanding of the specific pathology underlying MRI abnormalities. Carefully designed experiments, in which the brain is sampled repeatedly over time in vivo, can provide context for interpretation of the pathology, which in turn can add specificity to interpretation of the MRI. Here, we present a modified protocol in a unified framework that can be applied to any brain tissue, whether it derive from nonhuman primates, rodents, or humans. We provide detailed instructions, and a corresponding video, for the marmoset sectioning. Although the overall protocol applies to any type of brain, due to differences in MRI acquisition and tissue size, as well as the challenges encountered when dealing with specific brain types, there are some differences in the approach depending on the type of brain being processed. In this presentation, sections with "human" will denote differences in protocol specific to the human brain.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="352">
	<colgroup>
		<col span="4" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:88px;">7T/30cm USR AVIII Bruker MRI</td>
			<td style="width:88px;">Bruker Biospin</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">38 mm Bruker Biospin volume coil</td>
			<td style="width:88px;">Bruker Biospin</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:88px;">Fomblin</td>
			<td style="width:88px;">Solvay Solexis</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:88px;">50 ml Falcon Centrifuge Tubes, Polypropylene, Sterile</td>
			<td style="width:88px;">Corning</td>
			<td style="width:88px;">21008-951</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:88px;">Fisherbrand Gauze Sponges</td>
			<td style="width:88px;">Fisher Scientrific</td>
			<td style="width:88px;">13-761-52</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Parafilm M All-Purpose Laboratory Film</td>
			<td style="width:88px;">Bemis</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Leica RM2235 rotary microtome&#160;</td>
			<td style="width:88px;">Leica</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Leica Disposable Blades, low profile (819)</td>
			<td style="width:88px;">Leica</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:88px;">Cresyl Violet Acetate, 0.1% Aqueous</td>
			<td style="width:88px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:88px;">26089-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Luxol Fast Blue, 0.1% in 95% Alcohol</td>
			<td style="width:88px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:88px;">26056-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:88px;">ETOH</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:88px;">Ultimaker 2 Extended&#160;</td>
			<td style="width:88px;">Ultimaker</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="189">
			<td height="189" style="height:189px;width:88px;">.75 kg Official Ultimaker Branded PLA&#160; Filament, 2.85 mm, Silver Metallic</td>
			<td style="width:88px;">Ultimaker</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:88px;">Axio Observer.Z1</td>
			<td style="width:88px;">Zeiss</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:88px;">Zen 2 (Blue Edition)</td>
			<td style="width:88px;">Zeiss</td>
			<td style="width:88px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Netfabb Professional 5.0.1</td>
			<td style="width:88px;">Netfabb</td>
			<td style="width:88px;">http://www.netfabb.com/professional.php</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:88px;">Meshmixer 10.9.332</td>
			<td style="width:88px;">Autodesk</td>
			<td style="width:88px;">http://www.meshmixer.com/download.html</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:88px;">Mipav 7.2</td>
			<td style="width:88px;">NIH CIT</td>
			<td colspan="2">http://mipav.cit.nih.edu</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:88px;">Cura</td>
			<td style="width:88px;">Ultimaker</td>
			<td style="width:88px;">https://ultimaker.com/en/products/cura-software</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

utilizing 3d printing technology to merge mri with histology: a protocol for brain sectioning

Magnetic resonance imaging (MRI) allows for the delineation between normal and abnormal tissue on a macroscopic scale, sampling an entire tissue volume three-dimensionally. While MRI is an extremely sensitive tool for detecting tissue abnormalities, association of signal changes with an underlying pathological process is usually not straightforward. In the central nervous system, for example, inflammation, demyelination, axonal damage, gliosis, and neuronal death may all induce similar findings on MRI. As such, interpretation of MRI scans depends on the context, and radiological-histopathological correlation is therefore of the utmost importance. Unfortunately, traditional pathological sectioning of brain tissue is often imprecise and inconsistent, thus complicating the comparison between histology sections and MRI. This article presents novel methodology for accurately sectioning primate brain tissues and thus allowing precise matching between histology and MRI. The detailed protocol described in this article will assist investigators in applying this method, which relies on the creation of 3D printed brain slicers. Slightly modified, it can be easily implemented for brains of other species, including humans.

זרימת העבודה של שיטה זו מסוכמת באיור 1. ברגע שהמוח הוא פרוס, השוואה ויזואלית בין תמונות MR ותמונות של המשטחים השטחיים של לוחות מראה משחק אורינטציה טוב חוצה רצועות מרובות (איור 2). אחרי לוחות מוטבעי פרפין, הם הם מחולקים על microtome ומוכתמת. השוואה יסודית יותר בין ברזולוציה הגבוהה MRI לאחר מוות ואת הסעיפים היסטולוגיה המוכתמים מדגימה התאמה מדויקת ועקבית בכל המבנים של המוח המרמוסט (איור 3). במודל חיה זו של MS, החיות לפתח נגעים בחומר הלבן הפזורים ברחבי החומר הלבן במוח. נגעים אלה יכולים להיות מזוהים פולשנית על ידי ביצוע MRI. איור 4 מדגים את היכולת של טכניקה זו על מנת להבהיר את המצע פתולוגית של ממצאי ה- MRI. נגעים קטנים שזוהו ב- MRI in vivo יכוללהיות במעקב משני MRI ו היסטולוגיה לאחר המוות. כפי שניתן לראות את ריבועי, פגיעה במיאלין בתוך נגעים הוא אחד המרכיבים העיקריים נהיגה שיתחלף הרמזור MR (והיפראינטנסיות לעומת הרקמה הסובבת). בדיקת ה- MRI היסטולוגיה לאחר המוות גם יכול להראות נגעים החמיצו על in vivo MRI (איור 4). <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig1.jpg" /> איור 1. Workflow ליצירת תיבת מבצעה המרמוסט המוח. המוח הוא קבוע עם פורמלין (A1) וכן MRI משוקלל T2 נרכש עם ווקסלים איזוטרופיים של 150 מיקרומטר לכל קצה (A2). תמונות מעובדים thresholded ליצור מסכה בינארי (A3). המשטח הוא שניתנו אז תוכנת מודלים 3D (A4). חיסור בוליאני בין תבנית מבצעה ומודל המוח יוצר מודל דיגיטלי של מבצעה במוח (B1). תיבת מבצעה המוח מודפסת במדפסת 3D (B2). המוח הוא הניח אז בתקיפות בתיבת מבצעה עבורחיתוך (B3). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig2.jpg" /> איור 2. משמאל לימין: בשנת vivo MRI, לאחר מות MRI, ולצלם לוח רקמות. מטוסי חיתוך נקבעו בהתבסס על MRI (B) לאחר המוות חזותי לעומת פרוסת MRI vivo המקבילה (א). המוח נחתך ואז, ואת הלוחות וכתוצאה מכך נמצאו להיות עקבי (C). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig3.jpg" /> MRI לאחר המוות ברזולוציה גבוהה איור 3. היסטולוגיההתאמת סעיף. לוחות היו מוטבע פרפין, לחתוך עם microtome ל -4 מיקרומטר חלקים, ומוכתמת עם סגול כחול cresyl מהיר (B). הסעיפים מכן הותאמו ויזואלית עם T2 100 מיקרומטר * משוקלל MRI מבוסס על מבנים מוחיים (א). פרטים לרכישת התמונה מופיעים בקטע המשלימה מטעם הפרוטוקול ומבני מוח בטבלת 1.: (1) חץ אדום = כמוסה פנימית, חץ כחול = השליך קדמי; (2) חץ אדום = putamen, חץ כחול = בדרכים אופטיות; (3) חץ אדום = caudate, חץ כחול = ההיפוקמפוס; (4) חץ אדום = כפיס מוח, חץ כחול = אמת מוחות; (5) חץ אדום = colliculus נחה, חץ כחול = בדרכי פירמידה. התיבה המקווקות B1 מצביעה על פרוסה שבו, או במהלך חיתוך במוח או הטבעת פרפין, שגיאה גרמה סיבוב קל על ציר Y, ​​מה שמוביל התאמה של השליך הקדמי בצד השמאל. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג</a>גרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig4.jpg" /> איור 4. מעקב נגעים מ MRI in vivo סעיף היסטולוגיה. תפקידיו של מוסד vivo MRI לא הראה שום ראיות משכנעות של אות והיפראינטנסיות נורמלית להציע נגעים או בדרכים אופטיות (A1). עם זאת, MRI לאחר המוות ברזולוציה הגבוה מראה ברורי יתר קווים אינטנסיביים בשני שטחים האופטיים (A2). הכתם הסגול הכחול / cresyl המהיר של קטע היסטולוגיה 4 מיקרומטר מראה כי באזורי hyperintense לראות על vivo לשעבר MRI הם demyelinated (A3). ב החומר הלבן במוח, את in vivo MRI מראה והיפראינטנסיות עדין בילטרלי (B1 שהורחבה את ריבועי). אזורי hyperintense יותר ברורים על ברזולוציה הגבוהה לאחר מות MRI (B2). כתם LFB של קטע היסטולוגיה 4 מיקרומטר מראה כי באזורים אלה demyelinated (B3). לאחר השוואה עם ה- i הבסיסn vivo MRI וכתם hemotoxylin-ו-eosin, בצד ימין היה נחוש בדעתו להיות חריגות אנטומי, לא נגע demyelinated. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="קבצי קוד משלימה" src="/files/ftp_upload/54780/54780supplementalfiles.jpg" /> קבצי קוד משלימה. Brain_Slicer_Parts_Marmoset.stl: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54780/Brain_Slicer_Parts_Marmoset.stl" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.</a> Brain_Slicer_Parts_Human.stl: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54780/Brain_Slicer_Parts_Human.stl" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.</a> Cap_Insert.stl: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54780/Cap_Insert.stl" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Utilizing 3D Printing Technology to Merge MRI with Histology: A Protocol for Brain Sectioning at JoVE.com

Utilizing 3D Printing Technology to Merge MRI with Histology: A Protocol for Brain Sectioning

המטרה הכללית של פרוטוקול זה היא ליישר הדמיה בתהודה מגנטית במדויק כרכי תמונה (MRI) עם קטעים היסטולוגיה באמצעות יצירת בעלי המוח 3D מודפס אישית ותיבות מבצעה.

ניצול טכנולוגיית הדפסה 3D כדי מיזוג MRI עם היסטולוגיה: פרוטוקול המוח חתך

Magnetic resonance imaging (MRI) allows for the delineation between normal and abnormal tissue on a macroscopic scale, sampling an entire tissue volume ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

TMS: שימוש בפרוטוקול תטא-Burst לחקור Mechasnism של פלסטיות של אנשים עם תסמונת X שביר אוטיזם ו

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

התקן TMS NeuroStar: ניהול ה-FDA פרוטוקול מאושר לטיפול דיכאון

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

הדמייה תפקודית באמצעות שיבוש Ultrasonic הדם למוח הגדר מנגן משופרת MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

A Dual Tracer PET-MRI Protocol for the Quantitative Measure of Regional Brain Energy Substrates Uptake in the Rat

We present a method for comparing the uptake of the brain&#39;s two key energy substrates: glucose and ketones (acetoacetate [AcAc] in this case) in the ...

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

ברזולוציה גבוהה<em&gt; In vivo</em&gt; פרוטוקול פילוח ידני לאדם בהיפוקמפוס תת תחומים באמצעות הדמיה בתהודה מגנטית 3T

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has ...

Modification of a Colliculo-thalamocortical Mouse Brain Slice, Incorporating 3-D printing of Chamber Components and Multi-scale Optical Imaging

שינוי של Colliculo-thalamocortical עכבר המוח פרוסה, שילוב הדפסת 3-D של לשכת רכיבים ודימות אופטי רב בקנה מידה

The ability of the brain to process sensory information relies on both ascending and descending sets of projections. Until recently, the only way to study ...

Combining Optogenetics with Artificial microRNAs to Characterize the Effects of Gene Knockdown on Presynaptic Function within Intact Neuronal Circuits

שילוב Optogenetics עם מיקרו Rna מלאכותי כדי לאפיין תופעות נוקאאוט גנטי על פונקציה Presynaptic בתוך מעגלים עצביים ללא פגע

The purpose of this protocol is to characterize the effect of gene knockdown on presynaptic function within intact neuronal circuits. We describe a ...

Adaptation of Microelectrode Array Technology for the Study of Anesthesia-induced Neurotoxicity in the Intact Piglet Brain

עיבוד של טכנולוגיית מערך Microelectrode לחקר הרדמה-induced Neurotoxicity במוח חזרזיר שלם

Every year, millions of children undergo anesthesia for a multitude of procedures. However, studies in both animals and humans have called into question ...

3D Scanning Technology Bridging Microcircuits and Macroscale Brain Images in 3D Novel Embedding Overlapping Protocol

3D סריקה תלת-ממדית מיקרומעגלים ותמונות המוח המקברקנה בתלת-ממד הטבעה בפרוטוקול החופף

The human brain, being a multiscale system, has both macroscopic electrical signals, globally flowing along thick white-matter fiber bundles, and ...

Functional MRI in Conjunction with a Novel MRI-compatible Hand-induced Robotic Device to Evaluate Rehabilitation of Individuals Recovering from Hand Grip Deficits

MRI פונקציונלי בשילוב עם ה-MRI הרומן תואם יד המכשיר הרובוטי כדי להעריך שיקום של אנשים התאוששות מאחוז אחיזת ידיים

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a non-invasive magnetic resonance imaging technique that images brain activation in vivo, using endogenous ...