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.

प्रोटोकॉल यहाँ उल्लिखित एमआरआई और ऊतक विज्ञान वर्गों के बीच एक सटीक तुलना में सक्षम बनाता है। प्रोटोकॉल के लिए एक एकीकृत स्वरूप है कि इस तरह के marmosets या कृन्तकों के रूप में मनुष्य या छोटे जानवरों के दिमाग के लिए लागू किया जा सकता है में प्रस्तुत किया है। बड़े (मानव) के लिए विशिष्ट और छोटे (nonhuman रहनुमा और कृंतक) दिमाग डाला जाता है, और साथ वीडियो और आंकड़ों में अंतर हम एक प्रकार का बंदर में आवेदन प्रदर्शित करता है। हालांकि दृष्टिकोण स्पष्ट है, विधि कई कदम के साथ ही सॉफ्टवेयर के कई प्रकार के उपयोग की आवश्यकता है। इसके अलावा, कई मुद्दों संभवतः इस विधि की सटीकता को प्रभावित करने का उल्लेख करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। इन विवो एमआरआई की छवि गुणवत्ता एक महत्वपूर्ण कारक है। एमआरआई और digitalized ऊतक विज्ञान छवियों के बीच छवि संकल्प में असमानता को कम करने के लिए, छोटी संभव एमआरआई voxel आकार इस्तेमाल किया जाना चाहिए। इस अवधारणा को भी पोस्टमार्टम के एमआरआई की छवि गुणवत्ता के लिए लागू होता है। जबकि वृद्धिपोस्टमार्टम एमआरआई में अधिग्रहण के समय में बहुत अधिक छवि संकल्प तैयारी ऐसी हवा के बुलबुले से संबंधित फोकल संकेत छोड़ने वाले बच्चों के रूप में छवि कलाकृतियों को पेश कर सकते हैं अनुमति देता है। इन कलाकृतियों ऊतक के क्षेत्रों अस्पष्ट कर सकते हैं और साथ ही अपनी समोच्च प्रभावित करते हैं। इसके अलावा, पोस्टमार्टम एमआरआई पर ऊतक के आयामों के निर्धारण की प्रक्रिया और अवधि से प्रभावित होने की संभावना है। जबकि पूर्व vivo एमआरआई मैच के लिए इन विवो बारीकी अधिग्रहण के दौरान टुकड़ा ज्यामिति सेटअप में संरचनात्मक स्थलों के उपयोग के द्वारा अनुमानित किया जा सकता है, एक गैर रेखीय पंजीकरण अभी भी उन दो एमआरआई छवियों से मेल खाते में सटीकता की एक उच्च डिग्री तक पहुंचने के लिए आवश्यक होगा। मस्तिष्क धारक और स्लाइसर की डिजाइन भी एक महत्वपूर्ण कदम है। मस्तिष्क के डिजिटल मॉडल बनाने में, एक समरेखण एल्गोरिथ्म लागू किया जाता है कि थोड़ा मायनों में इजाफा तय मस्तिष्क के लिए मॉडल रिश्तेदार। यह अपनी धारक और स्लाइसर में मस्तिष्क की आसान प्रविष्टि सक्षम बनाता है और धारक में तेज किनारों को कम करता है और# 39; s समोच्च। हालांकि, अगर मॉडल बहुत बड़ा है (उदाहरण के लिए, 5% से अधिक) के द्वारा, मस्तिष्क पोस्टमार्टम एमआरआई और / या सेक्शनिंग दौरान कदम हो सकता है। एक अन्य महत्वपूर्ण बिंदु मस्तिष्क मॉडल के डिजाइन अनुकूलित करने के लिए इतना है कि सेरिबैलम ठीक से 3 डी मुद्रित वस्तु के अंदर रखा गया है। यह विशेष रूप से चुनौतीपूर्ण हो सकता है जब सेरिबैलम शव परीक्षा में मस्तिष्क निकासी के दौरान क्षतिग्रस्त हो गया है। मस्तिष्क स्लाइसर और धारक जब मुद्रण, 3 डी प्रिंटर के प्रकार भी ध्यान से चुना जाना चाहिए। कुछ मल्टी-जेट प्रिंटर समर्थन सामग्री को हटाने के लिए एक ओवन का उपयोग कर बाद के प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। इन प्रिंटर वस्तुओं है कि निर्विवाद और डेस्कटॉप इनकार बयान मॉडलिंग (FDM) प्रिंटर की तुलना में अपेक्षाकृत अधिक टिकाऊ होते हैं उत्पादन कर सकते हैं, वहीं गर्म करने की प्रक्रिया का समर्थन करता है को दूर करने के लिए थोड़ा बॉक्स ताना कर सकते हैं, ब्लेड अंतराल है कि पूरी तरह से मस्तिष्क समोच्च को सीधा नहीं कर रहे हैं बनाने। मस्तिष्क सेक्शनिंग प्रक्रिया में एक और महत्वपूर्ण कदम है। वें काटने से पहलेई स्लैब में पूरे दिमाग, यह सुनिश्चित करें कि मस्तिष्क मस्तिष्क स्लाइसर अंदर कसकर बैठा है बनाने के लिए महत्वपूर्ण है: कोई प्रस्ताव जब थोड़ा दबाव मस्तिष्क पर लागू किया जाता है वहाँ होना चाहिए। यह संभव ब्लेड जांचकर्ताओं द्वारा निर्धारित सटीक स्थान पर मस्तिष्क के माध्यम से कटौती करने के लिए कर देगा। जब काटने के लिए एक सतत, संतुलित दबाव दोनों ब्लेड धारकों के लिए लागू किया जाना चाहिए। ब्लेड की कुशाग्रता और ऊतकों की कठोरता के आधार पर, एक मामूली अनुप्रस्थ काटने गति फ्लैट में कटौती सतहों को बनाए रखने के लिए फायदेमंद हो सकता है। आयल embedding प्रक्रिया भी एमआरआई और ऊतक विज्ञान के बीच misalignment का एक स्रोत हो सकता है। ऊतक स्लैब एम्बेडिंग प्रक्रिया के दौरान कैसेट के खिलाफ फ्लैट बैठा नहीं है, तो वहाँ microtome के काटने के विमान और स्लैब की सतह जगह के बीच एक झुकाव होगा। यह व्यर्थ वर्गों को काटने एक फ्लैट विमान, जिसमें सभी ऊतक सामने आ रहा है पता लगाने के लिए की आवश्यकता होगी। एक तरीका यह झुकाव के लिए सही करने के लिएउच्च isotropic संकल्प पोस्टमार्टम एमआरआई पर देखने विमान के कोण बदलने की है। हालांकि, इस विवो एमआरआई कि आम तौर पर anisotropic संकल्प (आम तौर पर मोटी राज्याभिषेक स्लाइस) के साथ अधिग्रहण कर लिया है पर प्रदर्शन करने के लिए लगभग असंभव है। अंत में, ऊतक, साथ ही स्लाइड (तह, खुर, झुर्रियाँ) की तैयारी के दौरान formalin निर्धारण अवधि और आयल एम्बेडिंग (संकोचन) के दौरान कुछ विरूपण अनुभव कर सकते हैं। इन विकृतियों के कुछ स्लाइड पर स्थानांतरित करने से पहले एक नहाने के पानी में 4-5 माइक्रोन वर्गों डालने से सुधारा जा सकता है। अन्य विकृतियों को आंशिक रूप से पोस्टमार्टम एमआरआई छवियों ऊतकीय डिजीटल छवियों के विरूप्य की छवि coregistration प्रदर्शन से हल किया जा सकता है। फिर भी, सावधान और कुशल अभ्यास के साथ विकृतियों को कम मात्रा में एमआरआई मिलान वर्गों ऊतक विज्ञान के लिए सबसे प्रभावी तरीका है। अंत में, कार्यप्रणाली यहां पेश चालान में सक्षम बनाता हैestigators सही एमआरआई निष्कर्षों के अंतर्निहित विकृति का आकलन करने के लिए। आम तौर पर, यह पहचान करने और / या अनुसंधान अध्ययनों कि इस तरह की सूजन या remyelination के रूप में विशिष्ट रोग प्रक्रियाओं, लक्ष्य के लिए उपन्यास एमआरआई बायोमार्कर मान्य करने के लिए एक आशाजनक दृष्टिकोण है।

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.

इस विधि के कार्यप्रवाह चित्रा 1 में संक्षेप बार मस्तिष्क कटा हुआ है, एमआर छवियों और स्लैब की ऊपरी सतहों के चित्रों के बीच एक दृश्य तुलना कई स्लैब भर में एक अच्छा उन्मुखीकरण मैच (चित्रा 2) से पता चलता है। बाद स्लैब पैराफिन में एम्बेडेड रहे हैं, वे एक microtome पर sectioned और दाग रहे हैं। उच्च संकल्प पोस्टमार्टम एमआरआई और दाग ऊतक विज्ञान वर्गों के बीच एक और अधिक पूरी तरह से तुलना दर्शाता एक प्रकार का बंदर मस्तिष्क के सभी संरचनाओं के पार एक सटीक और लगातार मैच (चित्रा 3)। एमएस के इस पशु मॉडल में, जानवरों सफेद पदार्थ मस्तिष्क सफेद बात भर में फैले हुए घावों का विकास। इन घावों एमआरआई प्रदर्शन से noninvasively का पता लगाया जा सकता है। चित्रा 4 एमआरआई निष्कर्षों के रोग सब्सट्रेट स्पष्ट करने के लिए इस तकनीक की क्षमता को दर्शाता है। छोटे घावों में विवो एमआरआई पर पता चला सकते हैंदोनों पोस्टमार्टम एमआरआई और ऊतक विज्ञान पर नज़र रखी जा। जैसा कि insets में दिखाया गया है, घावों के भीतर माइलिन रहित मुख्य घटक एमआर संकेत परिवर्तन (आसपास के ऊतकों की तुलना में hyperintensity) ड्राइविंग में से एक है। ऊतक विज्ञान और पोस्टमार्टम एमआरआई भी इन विवो एमआरआई (चित्रा 4) पर याद किया घावों दिखा सकते हैं। <img alt="आकृति 1" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig1.jpg" /> एक प्रकार का बंदर मस्तिष्क स्लाइसर बॉक्स बनाने के लिए चित्रा 1. कार्यप्रवाह। मस्तिष्क formalin (A1) और एक टी 2 भारित एमआरआई बढ़त प्रति 150 माइक्रोन (A2) की isotropic voxels के साथ अधिग्रहण कर लिया है के साथ तय हो गई है। छवियाँ संसाधित और एक द्विआधारी मुखौटा (ए 3) बनाने के लिए thresholded रहे हैं। सतह तो 3 डी मॉडलिंग सॉफ्टवेयर (ए 4) में गाया जाता है। एक स्लाइसर टेम्पलेट और मस्तिष्क मॉडल के बीच एक बूलियन घटाव मस्तिष्क स्लाइसर (B1) की एक डिजिटल मॉडल बनाता है। मस्तिष्क स्लाइसर बॉक्स एक 3 डी प्रिंटर (B2) पर छपा हुआ है। मस्तिष्क के लिए तो स्लाइसर बॉक्स में मजबूती से रखा गया हैकाटने (बी 3)। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig1large.jpg" target="_blank">यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a> <img alt="चित्र 2" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig2.jpg" /> चित्रा 2. बाएं से दाएं: vivo एमआरआई, पोस्टमार्टम एमआरआई, और ऊतक स्लैब तस्वीर। टुकड़ा करने की क्रिया विमानों पोस्टमार्टम एमआरआई (बी) के आधार पर स्थापित किए गए थे और नेत्रहीन इसी इन विवो एमआरआई टुकड़ा (ए) की तुलना में। मस्तिष्क तो कट गया था, और जिसके परिणामस्वरूप स्लैब संगत (सी) पाए गए। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig2large.jpg" target="_blank">यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a> <img alt="चित्र तीन" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig3.jpg" /> चित्रा 3. उच्च संकल्प पोस्टमार्टम एमआरआई और ऊतक विज्ञानखंड मिलान। स्लैब पैराफिन में एम्बेडेड थे, 4 माइक्रोन वर्गों में एक microtome साथ में कटौती, और तेजी से नीले और बैंगनी cresyl (बी) के साथ दाग। वर्गों तो नेत्रहीन 100 माइक्रोन टी 2 * भारित एमआरआई मस्तिष्क संरचना (ए) पर आधारित के साथ मिलान किया गया। इस छवि को प्राप्त करने के लिए विवरण प्रोटोकॉल और तालिका 1. मस्तिष्क संरचना का अनुपूरक अनुभाग में हैं: (1) लाल तीर = आंतरिक कैप्सूल, नीले तीर = पूर्वकाल संयोजिका; (2) लाल तीर = putamen, नीले तीर = ऑप्टिक पथ; (3) लाल तीर = पूंछवाला, नीले तीर = हिप्पोकैम्पस; (4) लाल तीर = महासंयोजिका, नीले तीर = मस्तिष्क जलसेतु; (5) लाल तीर = अवर colliculus, नीले तीर = पिरामिड पथ। बी 1 में धराशायी बॉक्स एक टुकड़ा जहां, या तो मस्तिष्क काटने या आयल embedding के दौरान एक त्रुटि वाई अक्ष के बारे में एक मामूली रोटेशन के कारण होता है, बाईं तरफ पूर्वकाल संयोजिका के बेमेल के लिए अग्रणी इंगित करता है। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig3large.jpg" target="_blank">एक देखने के लिए यहाँ क्लिक करें</a>यह आंकड़ा का बड़ा संस्करण। <img alt="चित्रा 4" src="/files/ftp_upload/54780/54780fig4.jpg" /> चित्रा 4. ऊतक विज्ञान अनुभाग के लिए इन विवो एमआरआई से घावों ट्रैकिंग। इन विवो एमआरआई असामान्य hyperintensity संकेत का कोई ठोस सबूत या तो ऑप्टिक पथ (A1) में घावों करने के लिए सुझाव दिखाया। हालांकि, उच्च संकल्प पोस्टमार्टम एमआरआई दोनों ऑप्टिक इलाकों (A2) में स्पष्ट अति तीव्र लाइनों से पता चलता है। तेजी से नीले / cresyl एक 4 माइक्रोन ऊतक विज्ञान खंड के बैंगनी दाग से पता चलता है कि hyperintense क्षेत्रों पूर्व vivo एमआरआई पर देखा demyelinated कर रहे हैं (ए 3)। मस्तिष्क सफेद बात में, इन विवो एमआरआई सूक्ष्म hyperintensity द्विपक्षीय (बी 1, insets में बढ़े हुए) से पता चलता। hyperintense क्षेत्रों उच्च संकल्प पोस्टमार्टम एमआरआई (B2) पर और अधिक स्पष्ट कर रहे हैं। एक 4 माइक्रोन ऊतक विज्ञान खंड के LFB दाग से पता चलता है कि इन क्षेत्रों (बी 3) demyelinated रहे हैं। आधारभूत मैं के साथ तुलना करने के बादn विवो एमआरआई और एक hemotoxylin और eosin दाग, दाईं ओर एक संरचनात्मक विषमता नहीं, एक demyelinated घाव होने के लिए निर्धारित किया गया था। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54780/54780fig4large.jpg" target="_blank">यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a> <img alt="पूरक कोड फ़ाइलों" src="/files/ftp_upload/54780/54780supplementalfiles.jpg" /> पूरक कोड फ़ाइलों। Brain_Slicer_Parts_Marmoset.stl: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54780/Brain_Slicer_Parts_Marmoset.stl" target="_blank">इस फाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।</a> Brain_Slicer_Parts_Human.stl: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54780/Brain_Slicer_Parts_Human.stl" target="_blank">इस फाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।</a> Cap_Insert.stl: <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54780/Cap_Insert.stl" target="_blank">इस फाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।</a>

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

इस प्रोटोकॉल के समग्र लक्ष्य सही अनुकूलित 3 डी-मुद्रित मस्तिष्क धारकों और स्लाइसर बक्से के सृजन के माध्यम से ऊतक विज्ञान वर्गों के साथ चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) छवि संस्करणों के लिए पंक्ति में है।

उपयोग 3 डी प्रिंटिंग तकनीक ऊतक विज्ञान के साथ एमआरआई मर्ज करने के लिए: मस्तिष्क के लिए एक प्रोटोकॉल सेक्शनिंग

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

टीएमएस: थीटा - फट प्रोटोकॉल का उपयोग करने के लिए नाजुक एक्स सिंड्रोम और Autism के साथ व्यक्तियों में plasticity की Mechasnism अन्वेषण

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

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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

कार्यात्मक न्यूरोइमेजिंग अल्ट्रासोनिक रक्त मस्तिष्क बाधा विघटन और मैंगनीज बढ़ाकर एमआरआई का उपयोग

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

उच्च संकल्प<em&gt; Vivo</em&gt; 3T चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग का उपयोग मानव हिप्पोकैम्पस उपक्षेत्रों के लिए मैनुअल विभाजन प्रोटोकॉल

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

एक Colliculo-thalamocortical माउस मस्तिष्क टुकड़ा के संशोधन, 3-डी चैंबर अवयव के मुद्रण और बहु ​​पैमाने ऑप्टिकल इमेजिंग शामिल

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

कृत्रिम microRNAs के साथ Optogenetics का मेल करने के लिए बरकरार न्यूरॉन सर्किट के भीतर Presynaptic समारोह पर जीन पछाड़ना के प्रभाव की विशेषता

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

बरकरार घेंटा मस्तिष्क में संज्ञाहरण प्रेरित Neurotoxicity के अध्ययन के लिए Microelectrode सरणी प्रौद्योगिकी के अनुकूलन

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

3 डी स्कैनिंग प्रौद्योगिकी ब्रिजिंग माइक्रोसर्किट और Macroscale मस्तिष्क छवियाँ 3 डी उपन्यास एम्बेडिंग ओवरलैपिंग प्रोटोकॉल में

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

हाथ पकड़ घाटे से उबरने वाले व्यक्तियों के पुनर्वास का मूल्यांकन करने के लिए एक उपन्यास एमआरआई संगत हाथ से प्रेरित रोबोट डिवाइस के साथ संयोजन के रूप में कार्यात्मक एमआरआई

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