Name: functional magnetic resonance spectroscopy at 7 t in the rat barrel cortex during whisker activation
Uploaded: 2019-02-08T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Functional Magnetic Resonance Spectroscopy at 7 T in the Rat Barrel Cortex During Whisker Activation at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af LabEx TRAIL grant, reference ANR-10-LABX-57, og en fransk-schweiziske ANR-FNS tildele reference ANR-15-CE37-0012. Forfatterne vil gerne takke Aurélien Trotier for hans teknisk support.

Alle dyr procedurer blev gennemført i overensstemmelse med retningslinjerne dyr eksperimenter i de europæiske Fællesskaber Rådets direktiv af 24 November 1986 (86/609/EØF). Protokollen mødte de etiske retningslinjer for det franske ministerium for landbrug og skove og blev godkendt af de lokale etiske udvalg (Comité d 'éthique pour L' expérimentation Animale Bordeaux n ° 50112090-A).
Bemærk: Under hr. målinger, et passende niveau af anæstesi og fysiologiske overvågning (kropstemp...

<ol>
	<li>Pellerin, 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=Activity-dependent+regulation+of+energy+metabolism+by+astrocytes:+an+update.">Activity-dependent regulation of energy metabolism by astrocytes: an update.</a> Glia. 55, 1251-1262 (2007).</li><li>Pellerin, L., Magistretti, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glutamate+uptake+into+astrocytes+stimulates+aerobic+glycolysis:+a+mechanism+coupling+neuronal+activity+to+glucose+utilization.">Glutamate uptake into astrocytes stimulates aerobic glycolysis: a mechanism coupling neuronal activity to glucose utilization.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91, 10625-10629 (1994).</li><li>Cholet, N., 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=Local+injection+of+antisense+oligonucleotides+targeted+to+the+glial+glutamate+transporter+GLAST+decreases+the+metabolic+response+to+somatosensory+activation.">Local injection of antisense oligonucleotides targeted to the glial glutamate transporter GLAST decreases the metabolic response to somatosensory activation.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metabolism. 21, 404-412 (2001).</li><li>Voutsinos-Porche, B., 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=Glial+Glutamate+Transporters+Mediate+a+Functional+Metabolic+Crosstalk+between+Neurons+and+Astrocytes+in+the+Mouse+Developing+Cortex.">Glial Glutamate Transporters Mediate a Functional Metabolic Crosstalk between Neurons and Astrocytes in the Mouse Developing Cortex.</a> Neuron. 37, 275-286 (2003).</li><li>Zimmer, E. R., 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=[18F]FDG+PET+signal+is+driven+by+astroglial+glutamate+transport.">[18F]FDG PET signal is driven by astroglial glutamate transport.</a> Nature Neuroscience. 20 (3), 393-395 (2017).</li><li>Haiss, F., 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=Improved+in+vivo+two-photon+imaging+after+blood+replacement+by+perfluorocarbon.">Improved in vivo two-photon imaging after blood replacement by perfluorocarbon.</a> The Journal of Physiology. , (2009).</li><li>Mullins, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+a+theory+of+functional+magnetic+resonance+spectroscopy+(fMRS):+A+meta-analysis+and+discussion+of+using+MRS+to+measure+changes+in+neurotransmitters+in+real+time.">Towards a theory of functional magnetic resonance spectroscopy (fMRS): A meta-analysis and discussion of using MRS to measure changes in neurotransmitters in real time.</a> Scandinvian Journal of Psychology. 59, 91-103 (2018).</li><li>Wong-Riley, M. T., Welt, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histochemical+changes+in+cytochrome+oxidase+of+cortical+barrels+after+vibrissal+removal+in+neonatal+and+adult+mice.">Histochemical changes in cytochrome oxidase of cortical barrels after vibrissal removal in neonatal and adult mice.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 77, 2333-2337 (1980).</li><li>Petersen, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+functional+organization+of+the+barrel+cortex.">The functional organization of the barrel cortex.</a> Neuron. 56, 339-355 (2007).</li><li>Cox, S. B., Woolsey, T. A., Rovainen, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localized+dynamic+changes+in+cortical+blood+flow+with+whisker+stimulation+corresponds+to+matched+vascular+and+neuronal+architecture+of+rat+barrels.">Localized dynamic changes in cortical blood flow with whisker stimulation corresponds to matched vascular and neuronal architecture of rat barrels.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metabolism. 13, 899-913 (1993).</li><li>Feldmeyer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitatory+neuronal+connectivity+in+the+barrel+cortex.">Excitatory neuronal connectivity in the barrel cortex.</a> Frontiers in Neuroanatomy. 6, 24 (2012).</li><li>Boussida, S., Traore, A. S., Durif, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+of+the+brain+hemodynamic+responses+to+sensorimotor+stimulation+in+a+rodent+model:+A+BOLD+fMRI+study.">Mapping of the brain hemodynamic responses to sensorimotor stimulation in a rodent model: A BOLD fMRI study.</a> PLoS One. 12, e0176512 (2017).</li><li>Heinke, W., Koelsch, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+anesthetics+on+brain+activity+and+cognitive+function.">The effects of anesthetics on brain activity and cognitive function.</a> Current Opinion in Anesthesiology. 18, 625-631 (2005).</li><li>Horn, T., Klein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lactate+levels+in+the+brain+are+elevated+upon+exposure+to+volatile+anesthetics:+a+microdialysis+study.">Lactate levels in the brain are elevated upon exposure to volatile anesthetics: a microdialysis study.</a> Neurochemistry International. 57, 940-947 (2010).</li><li>Boretius, S., 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=Halogenated+volatile+anesthetics+alter+brain+metabolism+as+revealed+by+proton+magnetic+resonance+spectroscopy+of+mice+in+vivo.">Halogenated volatile anesthetics alter brain metabolism as revealed by proton magnetic resonance spectroscopy of mice in vivo.</a> Neuroimage. 69, 244-255 (2013).</li><li>Sinclair, M. 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+review+of+the+physiological+effects+of+alpha2-agonists+related+to+the+clinical+use+of+medetomidine+in+small+animal+practice.">A review of the physiological effects of alpha2-agonists related to the clinical use of medetomidine in small animal practice.</a> Canadian Veterinary Journal. 44, 885-897 (2003).</li><li>Weber, R., 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=A+fully+noninvasive+and+robust+experimental+protocol+for+longitudinal+fMRI+studies+in+the+rat.">A fully noninvasive and robust experimental protocol for longitudinal fMRI studies in the rat.</a> Neuroimage. 29, 1303-1310 (2006).</li><li>Hartmann, M. J., Johnson, N. J., Towal, R. B., Assad, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+characteristics+of+rat+vibrissae:+resonant+frequencies+and+damping+in+isolated+whiskers+and+in+the+awake+behaving+animal.">Mechanical characteristics of rat vibrissae: resonant frequencies and damping in isolated whiskers and in the awake behaving animal.</a> The Journal of Neuroscience. 23, 6510-6519 (2003).</li><li>Prichard, 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=Lactate+rise+detected+by+1H+NMR+in+human+visual+cortex+during+physiologic+stimulation.">Lactate rise detected by 1H NMR in human visual cortex during physiologic stimulation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 88, 5829-5831 (1991).</li><li>Sappey-Marinier, D., 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=Effect+of+photic+stimulation+on+human+visual+cortex+lactate+and+phosphates+using+1H+and+31P+magnetic+resonance+spectroscopy.">Effect of photic stimulation on human visual cortex lactate and phosphates using 1H and 31P magnetic resonance spectroscopy.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metabolism. 12, 584-592 (1992).</li><li>Mazuel, 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=A+neuronal+MCT2+knockdown+in+the+rat+somatosensory+cortex+reduces+both+the+NMR+lactate+signal+and+the+BOLD+response+during+whisker+stimulation.">A neuronal MCT2 knockdown in the rat somatosensory cortex reduces both the NMR lactate signal and the BOLD response during whisker stimulation.</a> PLoS One. 12, e0174990 (2017).</li><li>Castellano, G., 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=NAA+and+NAAG+variation+in+neuronal+activation+during+visual+stimulation.">NAA and NAAG variation in neuronal activation during visual stimulation.</a> Brazilian Journal of Medical and Biological Research. 45, 1031-1036 (2012).</li><li>Sarchielli, P., 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=Functional+1H-MRS+findings+in+migraine+patients+with+and+without+aura+assessed+interictally.">Functional 1H-MRS findings in migraine patients with and without aura assessed interictally.</a> Neuroimage. 24, 1025-1031 (2005).</li><li>Baslow, M. H., Hrabe, J., Guilfoyle, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+relationship+between+neurostimulation+and+N-acetylaspartate+metabolism+in+the+human+visual+cortex:+evidence+that+NAA+functions+as+a+molecular+water+pump+during+visual+stimulation.">Dynamic relationship between neurostimulation and N-acetylaspartate metabolism in the human visual cortex: evidence that NAA functions as a molecular water pump during visual stimulation.</a> Journal of Molecular Neuroscience. 32, 235-245 (2007).</li><li>Mangia, S., Tkac, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+relationship+between+neurostimulation+and+N-acetylaspartate+metabolism+in+the+human+visual+cortex:+evidence+that+NAA+functions+as+a+molecular+water+pump+during+visual+stimulation.">Dynamic relationship between neurostimulation and N-acetylaspartate metabolism in the human visual cortex: evidence that NAA functions as a molecular water pump during visual stimulation.</a> Journal of Molecular Neuroscience. 35, 245-248 (2008).</li><li>Baslow, M. H., Hrabal, R., Guilfoyle, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+of+the+authors+to+the+Letter+by+Silvia+Mangia+and+Ivan+Tkac.">Response of the authors to the Letter by Silvia Mangia and Ivan Tkac.</a> Journal of Molecular Neuroscience. 35, 247-248 (2008).</li><li>Barros, L. F., Weber, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CrossTalk+proposal:+an+important+astrocyte-to-neuron+lactate+shuttle+couples+neuronal+activity+to+glucose+utilisation+in+the+brain.">CrossTalk proposal: an important astrocyte-to-neuron lactate shuttle couples neuronal activity to glucose utilisation in the brain.</a> The Journal of Physiology. 596, 347-350 (2018).</li><li>Bak, L. K., Walls, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CrossTalk+opposing+view:+lack+of+evidence+supporting+an+astrocyte-to-neuron+lactate+shuttle+coupling+neuronal+activity+to+glucose+utilisation+in+the+brain.">CrossTalk opposing view: lack of evidence supporting an astrocyte-to-neuron lactate shuttle coupling neuronal activity to glucose utilisation in the brain.</a> The Journal of Physiology. 596, 351-353 (2018).</li></ol>

Tønde cortex, også kaldet S1BF for somatosensoriske cortex eller tønde felt, er en region inden for den kortikale lag IV, som kan observeres ved hjælp af cytokrom c oxidase farvning9, og dets organisation er kendt, da det har været stort set beskrevet 10,11. En vibrissa er forbundet til en tønde, hvor omkring 19.000 neuroner er organiseret i en kolonne12. Bakkenbart til tønde cortex pathway har flere fordele....

Hjernen besidder iboende mekanismer, der tillader regulering af sin store substrat (dvs., glukose), både for sine bidrag og sin udnyttelse, afhængigt af variationer i lokale hjerneaktiviteten. Selvom glukose er den største energi substrat for hjernen, har eksperimenter udført i de seneste år vist at laktat, som er produceret af astrocytter, kunne være en effektiv energi substrat for neuroner. Dette rejser hypotese af laktat transport mellem astrocytter og neuroner1. Kendt som ANLS, for astrocyte-neuron laktat shuttle2, teorien er stadig stærkt debatteret men har ført til forslaget om at glukose, i stedet for at gå direkte til neuroner, kan indtaste astrocytter, hvor det metaboliseres til laktat, en metabolit, der er , derefter overført til neuroner, der anvender det som effektiv energi substrat. Hvis sådan en shuttle findes i vivo, ville det have flere vigtige konsekvenser, både for forståelse af de grundlæggende teknikker i funktionel cerebral skanning (positron emissions tomografi [kæledyr]) og decifrere stofskifteforandringer observeret i hjernen patologier.
At studere hjernens stofskifte og, især, metabolisk interaktioner mellem neuroner og astrocytter, fire vigtigste teknikker er til rådighed (ikke herunder mikro-/ sensorer): Autoradiografi, PET, to-photon fluorescerende Konfokal mikroskopi og fru. Autoradiografi var en af de første metoder foreslået og giver billeder af den regionale akkumulering af radioaktivt 14C-2-deoxyglucose i hjernen skiver, mens PET udbytter i vivo billeder af den regionale udbredelse af radioaktivt 18 F-deoxyglucose. De begge har Ulempen ved at bruge irradiative molekyler samtidig producerer billeder i lav-rumlige opløsning. To-foton mikroskopi giver cellulære opløsning af fluorescerende sonder, men lysspredning af væv begrænser de billeddiagnostiske dybde. Disse tre teknikker har været brugt tidligere til at studere neuroenergetics i gnavere under bakkenbart stimulation3,4,5,6. In vivo MRS har den dobbelte fordel at være noninvasive og ikke-radioaktive, og enhver hjerne struktur kan udforskes. Derudover kan MRS udføres under neuronal aktivering, en teknik kaldet funktionelle MRS (fMRS), som er blevet udviklet for nylig i gnavere7. Derfor foreslås en protokol til at overvåge hjernens stofskifte under hjerneaktiviteten ved 1H-MRS i vivo og noninvasively. Proceduren er beskrevet i voksen sund rotter med hjerne aktivering fremstillet ved en luft-puff bakkenbart stimulation udføres direkte i en 7 T magnetisk resonans (MR) imager men kan tilpasses i genetisk modificerede dyr, såvel som i enhver patologisk tilstand .

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.5 mL syringe with needle</td>
			<td>Becton, Dickinson and Company, USA</td>
			<td>2020-10</td>
			<td>0.33 mm (29 G) x 12.7 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1H spectroscopy surface coil</td>
			<td>Bruker, Ettlingen, Germany</td>
			<td>T116344</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7T Bruker Biospec system</td>
			<td>Bruker, Ettlingen, Germany</td>
			<td>70/20 USR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino Uno based pulsing device</td>
			<td>custom made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atipamezole</td>
			<td>V&#233;toquinol, S.A., France</td>
			<td>V8335602</td>
			<td>Antisedan, 4.28 mg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Breathing mask</td>
			<td>custom made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye ointment</td>
			<td>TVM laboratoire, France</td>
			<td>40365</td>
			<td>Ocry gel 10 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Induction chamber</td>
			<td>custom made</td>
			<td></td>
			<td>30x17x15 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inlet flexible pipe</td>
			<td>Gardena, Germany</td>
			<td>1348-20</td>
			<td>4.6-mm diameter, 3m long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane pump, Model 100 series vaporizer, classic T3</td>
			<td>Surgivet, Harvard Apparatus</td>
			<td>WWV90TT</td>
			<td>from OH 43017, U.S.A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane, liquid for inhalation</td>
			<td>Vertflurane, Virbac, France</td>
			<td>QN01AB06</td>
			<td>1000 mg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KD Scientific syringe pump</td>
			<td>KD sientific, Holliston, USA</td>
			<td>Legato 110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LCModel software</td>
			<td>LCModel Inc., Ontario, Canada</td>
			<td>6.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medetomidine hydrochloride</td>
			<td>V&#233;toquinol, S.A., France</td>
			<td>QN05CM91</td>
			<td>Domitor, 1 mg/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropore roll of adhesive plaster</td>
			<td>3M micropore, Minnesota, United States</td>
			<td>MI912</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropore roll of adhesive plaster</td>
			<td>3M micropore, Minnesota, United States</td>
			<td>MI925</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monitoring system of physiologic parameter</td>
			<td>SA Instruments, Inc, Stony Brook, NY, USA</td>
			<td>Model 1025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Fresenius Kabi, Germany</td>
			<td>B05XA03</td>
			<td>0.9 % 250 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Outlet flexible pipe</td>
			<td>Gardena, Germany</td>
			<td>1348-20</td>
			<td>4.6-mm diameter, 4m long</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paravision software</td>
			<td>Bruker, Ettlingen, Germany</td>
			<td>6.0.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peripheral intravenous catheter</td>
			<td>Terumo, Shibuya, Tokyo, Japon</td>
			<td>SP500930S</td>
			<td>22 G x 1&#34;, 0.85x25 mm, 35 mL/min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rat head coil</td>
			<td>Bruker, Ettlingen, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodic heparin, injectable solution</td>
			<td>Choai, Sanofi, Paris, France</td>
			<td>B01AB01</td>
			<td>5000 IU/mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solenoid control valves, plunger valve 2/2 way direct-acting</td>
			<td>Burkert, Germany</td>
			<td>3099939</td>
			<td>Model type 6013</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terumo 2 ml syringe</td>
			<td>Terumo, Shibuya, Tokyo, Japon</td>
			<td>SY243</td>
			<td>with 21 g x 5/8&#34; needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terumo 5 mL syringe</td>
			<td>Terumo, Shibuya, Tokyo, Japon</td>
			<td>05SE1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wistar RJ-Han rats</td>
			<td>Janvier Laboratories, France</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

functional magnetic resonance spectroscopy at 7 t in the rat barrel cortex during whisker activation

Kernemagnetisk resonans (NMR) spektroskopi tilbyder mulighed for at måle cerebral metabolit indholdet i vivo og noninvasively. Takket være den teknologiske udvikling over det sidste årti og stigningen i magnetisk feltstyrke er det nu muligt at få god opløsning spektre i vivo i rotte hjernen. Neuroenergetics (dvs., undersøgelse af hjernens stofskifte) og, især, metabolisk interaktioner mellem de forskellige celletyper har tiltrukket flere og flere interesse i de seneste år. Blandt disse metaboliske interaktioner drøftes eksistensen af laktat transport mellem neuroner og astrocytter stadig. Det er således af stor interesse at udføre funktionelle proton Kernemagnetisk resonans-spektroskopi (1H-MRS) i en rotte model af hjernen aktivering og overvåge laktat. Men methyl laktat peak overlapper lipid resonans toppe og er vanskeligt at kvantificere. Protokollen beskrevet nedenfor giver mulighed for metaboliske og laktat udsving skal overvåges i en aktiveret hjernen område. Cerebral aktivering er fremstillet af bakkenbart stimulation og 1H-MRS udføres i tilsvarende aktiveret tønde cortex, hvis område er opdaget ved hjælp af blod-ilt-niveau-afhængige funktionel magnetisk resonans imaging (fed fMRI). Alle trin er fuldt beskrevet: valget af anæstetika, spoler og sekvenser, at opnå effektiv bakkenbart stimulation direkte i magnet og databehandling.

Denne protokol giver mulighed for kvantificering af metabolitten udsving under cerebral aktivering, der er fremstillet ved højre bakkenbart stimulation direkte i magneten.
I denne undersøgelse var det overordnede mål med fed fMRI til at kontrollere, at bakkenbart stimulation var effektiv, at visualisere det aktiverede S1BF område og korrekt finde voxel for 1H-fMRS. Enheden er bygget til bakkenbart aktivering er ef...

Watch this Scientific Journal Video about Functional Magnetic Resonance Spectroscopy at 7 T in the Rat Barrel Cortex During Whisker Activation at JoVE.com

Functional Magnetic Resonance Spectroscopy at 7 T in the Rat Barrel Cortex During Whisker Activation

Funktionel magnetisk resonans-spektroskopi på 7 T i rotte tønde Cortex under bakkenbart aktivering

Efter kontrol af blod-ilt-niveau-afhængige funktionel magnetisk resonans imaging (fed fMRI), at tilsvarende somatosensoriske tønde felt cortex området (kaldet S1BF) er korrekt aktiveret, vigtigste mål for denne undersøgelse er at kvantificere laktat indhold udsving i de aktiverede rotte hjerner af lokaliserede proton Kernemagnetisk resonans-spektroskopi (1H-MRS) på 7 T.

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy offers the opportunity to measure cerebral metabolite contents in vivo and noninvasively. Thanks to ...

Denne metode kan hjælpe med at besvare centrale spørgsmål inden for neuro genetik og dechifrere de metaboliske ændringer, der opstår mellem hvile og aktiverede tilstande. Den største fordel ved denne teknik er at følge denne variation in vivo i realtid i en ikke-invasiv måde. Især denne teknik kan anvendes på patologiske eller genetisk modificerede dyr, for eksempel at bestemme den rolle, som et bestemt protein i metabolisk interaktion mellem neuroner og lyocells. Begynd med at placere en vejrtrækningssensor på magnetsengen og overføre rotten til magnetsengen i udsat position med næsen i isofluranmasken og med åndedrætssensoren placeret mellem brystkassen og magnetsengen. Sørg for, at de rigtige knurhår er frie og fastgør rotten med tape. Brug tape til at foretage et salg, der fælder alle de rigtige whiskers og tilpasse den fleksible udløb rør af luft puff system langs rotten MR-seng, således at den del, der forlader røret er vinkelret og omkring halvanden centimeter fra salget. Fastgør derefter røret på plads med mere tape. Næste forbinde den fleksible indløbsrør fra en trykluftkilde til en magnet kontrol ventil indgang og udløbsrøret til solenoid kontrol ventil udgang, idet det pasning af, at magneten kontrolventil forbliver uden for magnetrummet. Brug transistortransistor-logikporten til at sætte den pulserende enhed i magnetventilen og magneten og konfigurere enheden, så den pulserende frekvens er otte Hertz, pulseretiden er 20 sekunder, og hviletiden er 10 sekunder. For whisker stimulation placere rotten med hjernen i opretstående position og sikre dyret med ørestænger. Placer volumen array spole over hovedet og fastgør array med tape. Tænd for luft puff system for at kontrollere, at salget bevæger sig i anteroposterior retning uden rotation og ingen friktion. Sluk derefter luft puff system og placere sengen ende spole ind i midten af magneten. For blod ilt niveau afhængige funktionel resonans imaging, kontrollere salget bevægelse igen og bruge en lokalisering sekvens for at bekræfte, at rotten er godt positioneret. Træk fanen localizer-sekvens til instruktionsnavnet, og klik på Fortsæt. Hvis placeringen er i orden, skal du trække fanen T2 Star FID EPI-sekvens til instruktionsnavnet, centrere synsfeltet midt i hjernen og klik på justeringsplatform for at åbne den redigerede scanningsinstruktion. Optag derefter et B0-kort, og start T2 Star FID EPI-sekvensen. Erhverve en anden lokalisering sekvens som netop vist at sammenligne med den første og kontrollere, om rotten har flyttet under T2 Star FID EPI sekvens. Derefter returneres sengen til sin oprindelige position og fjern volumen array coil. Hvis du vil behandle billederne, skal du åbne T2 Star FID EPI-filen og læse T2 Star FID EPI-billedet på billeddisplayet. Åbn startvinduet for den funktionelle controller, og vælg det funktionelle billedvindue under fanen behandling. Definer stimuleringsprotokollen, og vælg protokolvinduet, og angiv perioden til 40 og slukket til 20.Klik inverter tilskrivningen, og træk skyderen stimuleringstilstand til venstre for at vælge en værdi af en. I forbehandlingsvinduet skal du indstille medianfilteret i almindeligt forbehandling og medianfilteret 2D 3D til efterbehandling. Klik derefter på udfør. Træk i markerne for at justere opslagstabellen overlejring, og visualisere det aktiverede hjerneområde. For korrekt placering af overfladespolen til protonmagelig resonansspektroskopi eller MRS, drej hovedet ca. 30 grader med uret, så overfladespolen kan placeres lige over venstre tøndebarken i en vandret position og placeret i magnetcentret, når det er inde i magneten. Sæt overfladespolen og fastgør spolen på plads med tape. Kontroller, at salget stadig kan bevæge sig korrekt, når luftpustsystemet er tændt. Derefter placere sengen i magneten og kontrollere salget bevægelse igen.Bekræft dyrets korrekte placering med lokaliseringssekvensen som vist, og træk fanen T2-TurboRARE-sekvens ind i instruktionsvinduet. Klik derefter fortsætte med at udføre scanningsprogrammet og for at tillade den korrekte lokalisering af voxel inden for somatosensoriske tønde felt cortex. I slutningen af scanningen trække laser sekvens fanen i instruktionen navn vinduet og placere voxel i midten af somatosensoriske tønde felt cortex område. Klik justering platform for at åbne den redigerede scanning instruktion og klik wobble at lidt ændre impedansen af modtageren spole til tuning. Når justeringen er færdig, skal du klikke på Anvend for at lukke instruktionseditoren og anvende ændringerne i den redigerede instruktion. Optag et B0-kort og start pro diem MRS erhvervelse i en hvileperiode. Erhverve en anden lokalisering sekvens til at sammenligne med den første og bekræfte, at rotten ikke bevæge sig under laser erhvervelse. Tænd derefter for luft puff system og bruge laser sekvens til at udføre en anden proton MRS. Udfør en endelig lokaliseringssekvens for at kontrollere, om rotten er flyttet, før sengetiden returneres til dens oprindelige position. Fjern derefter overfladespolen og vend rotten tilbage til bænken med overvågning, indtil den er fuld helbredelse. For at behandle MRS-billederne skal du åbne den lineære kombination af modelspektre- eller LC-modelsoftware og vælge den relevante datatype og fil. Klik på okay, og angiv en titel manuelt i titelsektionen, og definer en passende reservedels pr. milliliterområde. Klik derefter på kør LC-model for at starte LC-modellens kvantificering. Når højre whiskers stimuleres ved hjælp af den hjemmelavede luft puff system som vist en positiv FED signal detekteres i venstre tønde cortex, også kaldet somatosensory tønde felt. Ved hjælp af anatomiske magnetiske resonans billeder og en rotte hjerne atlas ordning aktiveret hjernen område visualiseret af BOLD funktionelle MR tillader en voxel, der skal placeres i somatosensoriske tønde felt område, der aktiveres under whisker stimulation. Når paradigmet for whisker stimulation er slået på en stigning i laktat indhold er observeret i venstre somatosensoriske tønde felt. For bedre at visualisere de metaboliske udsving mellem hvile og aktiverede perioder kan der udføres en spektral subtraktion. Fra dette subtraherede spektrum kan stigningen i laktatindhold med hjerneaktivering visualiseres meget lettere. For eksempel i denne rotte N-Acetylaspartate signalet var lidt faldet. Mens laktat peak er næppe opdaget på denne in vivo deconvolution spektrum i hvile LC model var i stand til at kvantificere toppen med en god nøjagtighed og Cram

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

High-Resolution Magic Angle Spinning (HRMAS) proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) is a novel non-destructive technique that improves spectral ...

Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

Drug self-administration procedures are commonly used to study behavioral and neurochemical changes associated with human drug abuse, addiction and ...

High-resolution Functional Magnetic Resonance Imaging Methods for Human Midbrain

Høj opløsning funktionel magnetisk resonans Metoder til human midthjernen

Functional MRI (fMRI) is a widely used tool for non-invasively measuring correlates of human brain activity. However, its use has mostly been focused upon ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

Brug af Magnetic Resonance Spectroscopy som et værktøj til måling af Bi-halvkugleformet Transkranial Electric Stimulation Virkninger på Primary Motor Cortex Metabolisme

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

Metabolomic Analysis of Rat Brain by High Resolution Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy of Tissue Extracts

Metabolomiske Analyse af rotte hjerne ved High Resolution Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy af vævsekstrakter

Studies of gene expression on the RNA and protein levels have long been used to explore biological processes underlying disease. More recently, genomics ...

Utilizing Combined Methodologies to Define the Role of Plasma Membrane Delivery During Axon Branching and Neuronal Morphogenesis

Udnytte Kombineret Metoder til Definer rolle plasmamembranen Delivery Under Axon Forgrening og neuronal Morfogenese

During neural development, growing axons extend to multiple synaptic partners by elaborating axonal branches. Axon branching is promoted by extracellular ...

A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia

En magnetisk resonans protokol for slagtilfælde indsættende tid skøn i Permanent Cerebral iskæmi

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat ...

Combined Transcranial Magnetic Stimulation and Electroencephalography of the Dorsolateral Prefrontal Cortex

Kombinerede transkranial magnetisk Stimulation og electroencefalografi i den Dorsolateral præfrontale Cortex

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive method that produces neural excitation in the cortex by means of brief, time-varying magnetic ...

Conducting Hyperscanning Experiments with Functional Near-Infrared Spectroscopy

Gennemføre Hyperscanning eksperimenter med funktionelle nær-infrarød spektroskopi

Concurrent brain recordings of two or more interacting persons, an approach termed hyperscanning, are gaining increasing importance for our understanding ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression

Diffusion tensor magnetisk resonans imaging i kronisk rygmarv kompression

Chronic spinal cord compression is the most common cause of spinal cord impairment in patients with nontraumatic spinal cord damage. Conventional magnetic ...