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

Dit werk werd gesteund door de subsidie LabEx TRAIL referentie ANR-10-LABX-57, en een Frans-Zwitsers ANR-FNS verlenen referentie ANR-15-CE37-0012. De auteurs bedanken Aurélien Trotier voor zijn technische ondersteuning.

Alle dierlijke procedures werden uitgevoerd overeenkomstig de dier experimenten richtsnoeren van de Europese Gemeenschappen richtlijn van de Raad van 24 November 1986 (86/609/EEG). Het protocol ontmoette de ethische richtsnoeren van het Franse Ministerie van landbouw en bossen en is goedgekeurd door de plaatselijke ethische comités (Comité d 'éthique pour L' expérimentation Animale Bordeaux n ° 50112090-A).
Opmerking: Tijdens de metingen van de heer, een adequaat niveau van anesthesie en ...

<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>

De vat cortex, ook wel genoemd S1BF voor de Somatosensorische cortex of vat veld, is een regio binnen de corticale laag IV die kan worden waargenomen met behulp van cytochroom c oxidase kleuring9, en de organisatie is bekend sinds het grotendeels beschreven 10,11. Een vibrissa is verbonden met één vat, waarop ongeveer 19.000 neuronen zijn georganiseerd in een kolom12. De Bakkebaard-naar-vat cortex-traject heeft ve...

De hersenen bezit intrinsieke mechanismen waarmee de regulering van zijn grote substraat (d.w.z., glucose), zowel voor haar bijdrage en haar gebruik, afhankelijk van de variaties in plaatselijke cerebrale activiteit. Hoewel glucose de voornaamste energie-substraat voor de hersenen is, hebben experimenten uitgevoerd in de afgelopen jaren aangetoond dat lactaat, die wordt geproduceerd door de astrocyten, zou een substraat van de energie-efficiëntie voor de neuronen. Dit roept de hypothese van een lactaat shuttle tussen astrocyten en neuronen1. Bekend als ANLS, voor Astrocyt-neuron lactaat shuttle2, de theorie is nog steeds zeer besproken maar heeft geleid tot het voorstel dat glucose, in plaats van te gaan rechtstreeks in neuronen, kan het invoeren van de astrocyten, waar het wordt gemetaboliseerd in lactaat, een metaboliet die is , vervolgens overgebracht naar de neuronen, die het gebruiken als substraat van de energie-efficiëntie. Als dergelijke een shuttle in vivobestaat, zou hebben verscheidene belangrijke gevolgen, zowel voor het begrijpen van basistechnieken in functionele cerebrale beeldvorming (positron emissie tomografie [PET]) en voor het ontcijferen van de metabole wijzigingen waargenomen in de hersenen pathologieën.
Om te studeren van de stofwisseling van de hersenen en, vooral, metabole interacties tussen neuronen en astrocyten, vier voornaamste technieken beschikbaar zijn (niet met inbegrip van micro-/ nanosensors): autoradiografie, PET, twee-foton fluorescerende confocale microscopie, en MEVR. Autoradiografie was een van de eerste voorgestelde methoden en levert beelden van de regionale cumulatie van radioactieve 14C-2-deoxyglucose in plakjes van de hersenen, terwijl PET opbrengsten in vivo afbeeldingen van de regionale opname van radioactieve 18 F-deoxyglucose. Beiden hebben het nadeel van het gebruik van irradiative moleculen terwijl de productie van lage-ruimtelijke resolutiebeelden. Twee-foton microscopie cellulaire cijferreeks van fluorescerende sondes, maar lichtverstrooiing door weefsel beperkt de imaging diepte. Deze drie technieken hebben eerder is gebruikt om te neuroenergetics in knaagdieren studeren tijdens friemeltje stimulatie3,4,5,6. In vivo MRS heeft het dubbele voordeel dat noninvasive en nonradioactive, en elke hersenstructuur kan worden verkend. MRS kan bovendien worden uitgevoerd tijdens de neuronale activering, een techniek genaamd functionele MRS (fMRS), die zeer onlangs in knaagdieren7heeft ontwikkeld. Dus, een protocol bij het controleren van de stofwisseling van de hersenen tijdens de cerebrale activiteit door 1H-mevrouw in vivo en noninvasively wordt voorgesteld. De procedure is beschreven in volwassen gezonde ratten met hersenen activering verkregen door een lucht-bladerdeeg friemeltje stimulatie uitgevoerd direct in een 7 T magnetische resonantie (MR) imager maar kan worden aangepast in genetisch gemodificeerde dieren, alsmede in een pathologische aandoening .

<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

Nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie biedt de mogelijkheid voor het meten van cerebrale metaboliet inhoud in vivo en noninvasively. Dankzij de technologische ontwikkelingen van het afgelopen decennium en de stijging van de magnetische veldsterkte is het nu mogelijk om goede resolutie spectra in vivo in de rat hersenen. Neuroenergetics (dat wil zeggen, de studie van het metabolisme van de hersenen) en, vooral, metabole interacties tussen de verschillende soorten cellen hebben steeds meer belangstelling in de afgelopen jaren aangetrokken. Onder deze metabole interacties, is het bestaan van een lactaat shuttle tussen neuronen en astrocyten nog besproken. Het is dus van groot belang voor het uitvoeren van functionele proton magnetische resonantie spectroscopie (1H-mevrouw) in het model van een rat van hersenen activering en monitor lactaat. Echter, de methyl lactaat piek overlapt lipide resonantie pieken en is moeilijk te kwantificeren. Het protocol hieronder beschreven staat metabole en lactaat schommelingen te worden gevolgd in een gebied van de hersenen geactiveerd. Cerebrale activering wordt verkregen door friemeltje stimulatie en 1H-mevrouw wordt uitgevoerd in de overeenkomstige cortex geactiveerd vat, wiens gebied wordt gedetecteerd met behulp van bloed-zuurstof-niveau-afhankelijke functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI vet). Alle stappen worden volledig beschreven: de keuze van anesthetica, spoelen en sequenties, bereiken van efficiënte friemeltje stimulatie rechtstreeks in de magneet, en verwerking van gegevens.

Dit protocol staat toe de kwantificering van de metaboliet schommelingen tijdens de cerebrale activering, die wordt verkregen door juiste friemeltje stimulatie rechtstreeks in de magneet.
In deze studie was het algemene doel van vet fMRI om te controleren dat de Bakkebaard stimulatie efficiënt was, te visualiseren de geactiveerde S1BF-gebied, en om correct vinden de voxel voor 1H-fMRS. Het apparaat gebouwd voor friem...

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

Functionele magnetische resonantie spectroscopie op 7 T in de Rat vat Cortex tijdens de Whisker activering

Nadat u hebt gecontroleerd door bloed-zuurstof-niveau-afhankelijke functionele magnetische resonantie imaging (fMRI vet) thats het overeenkomstige vat Somatosensorische cortex gebied (genoemd S1BF) correct geactiveerd, de belangrijkste doel van deze studie is te kwantificeren lactaat inhoud schommelingen in de hersenen geactiveerd rat door gelokaliseerde proton magnetische resonantie spectroscopie (1H-mevrouw) bij 7 T.

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

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van neuro genetica en het ontcijferen van de metabolische veranderingen die optreden tussen rust en geactiveerde toestanden. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is om deze variatie in vivo in real time in real time te volgen op een niet-invasieve manier. Met name deze techniek kan worden toegepast op pathologische of genetisch gemodificeerde dieren, bijvoorbeeld om de rol van een specifiek eiwit in metabole interactie tussen neuronen en lyocellen te bepalen. Begin met het plaatsen van een ademhalingssensor op het magneetbed en breng de rat naar het magneetbed in de gevoelige positie met zijn neus in het isoflurane masker en met de ademhalingssensor tussen de ribbenkast en het magneetbed. Zorg ervoor dat de juiste snorharen vrij zijn en beveilig de rat met tape. Gebruik tape om een verkoop die alle van de juiste snorharen vallen en uitlijnen van de flexibele uitlaat pijp van de lucht puff systeem langs de rat MRI bed, zodat het deel verlaten van de buis is loodrecht en ongeveer anderhalve centimeter van de verkoop. Bevestig vervolgens de pijp in positie met meer tape. Sluit vervolgens de flexibele inlaatpijp van een persluchtbron aan op een solenoïde regelklepingang en de uitlaatpijp op de solenoïde regelklepoutout, waarbij de solenoïde regelklep buiten de magneetruimte blijft. Gebruik de transistor transistor-logische poort om het pulserende apparaat aan te sluiten op de solenoïde klep en de magneet en configureer het apparaat zodat de pulsfrequentie acht Hertz is, de pulserende tijd is 20 seconden en de rusttijd is 10 seconden. Voor snorharenstimulatie plaatst u de rat met de hersenen rechtop en beveilig het dier met oordoppen. Plaats de volumearrayspoel boven het hoofd en bevestig de array met tape. Zet het luchtfluissysteem aan om te controleren of de verkoop in de richting van de anteroposterior beweegt zonder rotatie en zonder wrijving. Schakel vervolgens het luchtfofsysteem uit en plaats de bedeindspoel in het midden van de magneet. Voor zuurstofgehalte in het bloed afhankelijk functionele resonantie beeldvorming, controleer de verkoop beweging opnieuw en gebruik een lokalisatie sequentie om te bevestigen dat de rat goed gepositioneerd is. Sleep het tabblad localizerreeks naar de instructienaam en klik op Doorgaan. Als de locatie in orde is, sleept u het tabblad T2 Star FID EPI-reeks in de instructienaam, centreer het gezichtsveld in het midden van de hersenen en klikt u op het aanpassingsplatform om de bewerkte scaninstructie te openen. Neem vervolgens een B0-kaart op en start de T2 Star FID EPI-reeks. Verwerven van een andere lokalisatie sequentie zoals net aangetoond te vergelijken met de eerste en controleer of de rat is verhuisd tijdens de T2 Star FID EPI sequentie. Breng het bed vervolgens terug naar de oorspronkelijke positie en verwijder de volumearrayspoel. Als u de afbeeldingen wilt verwerken, opent u het T2 Star FID EPI-bestand en leest u de T2 Star FID EPI-afbeelding in het beeldscherm. Open het opstartvenster van de functionele controller en selecteer op het tabblad verwerking het venster functionele beeldvorming. Definieer het stimulatieprotocol en selecteer het protocolvenster, stel de op-periode in op 40 en de uitperiode op 20.Klik op attributie omkeren en sleep de schuifregelaar voor de stimulatiestatus naar links om een waarde van één te selecteren. Stel in het voorbewerkingsvenster het mediane filter in voor voor verwerking en het mediane filter 2D 3D voor nabewerking. Klik vervolgens op uitvoeren. Sleep de cursors om de opzoekttafel voor overlay aan te passen en visualiseer het geactiveerde hersengebied. Om de oppervlaktespoel correct te positioneren voor proton magnetische resonantiespectroscopie of MRS, draait u het hoofd ongeveer 30 graden met de klok mee, zodat de oppervlaktespoel net boven de linkertonschors in een horizontale positie kan worden geplaatst en zich in het magneetcentrum bevindt wanneer deze zich in de magneet bevindt. Sluit de oppervlaktespoel aan en bevestig de spoel met tape. Controleer of de verkoop nog steeds goed kan bewegen wanneer het luchtrooksysteem is ingeschakeld. Plaats het bed vervolgens in de magneet en controleer de verkoopbeweging opnieuw.Bevestig de juiste positie van het dier met de lokalisatievolgorde zoals aangetoond en sleep het tabblad T2-TurboRARE-reeks naar het instructienaamvenster. Klik vervolgens verder met het uitvoeren van het scanprogramma en om de juiste lokalisatie van de voxel binnen de somatosensorische draaiveldschors mogelijk te maken. Sleep aan het einde van de scan het tabblad laserreeks in het venster van de instructienaam en plaats de voxel in het midden van het somatosensorische draaiveldschorsgebied. Klik op aanpassingsplatform om de bewerkte scaninstructie te openen en klik op wiebelen om de impedantie van de ontvangerspoel enigszins te veranderen voor tuning. Wanneer de afstemming is voltooid, klikt u op toepassen om de instructieeditor te sluiten en de wijzigingen in de bewerkte instructie toe te passen. Neem een B0-kaart op en start de pro diem MRS-acquisitie tijdens een rustperiode. Verwerf een andere lokalisatievolgorde om te vergelijken met de eerste en bevestig dat de rat niet bewoog tijdens de laserverwerving. Zet vervolgens het luchtrooksysteem aan en gebruik de laserreeks om een tweede proton MRS uit te voeren. Voer een definitieve lokalisatiesequentie uit om te controleren of de rat is verhuisd voordat u het bed naar zijn oorspronkelijke positie terugplaatst. Verwijder vervolgens de oppervlaktespoel en breng de rat terug naar de bank met controle tot volledig herstel. Als u de MRS-afbeeldingen wilt verwerken, opent u de lineaire combinatie van modelspectra- of LC-modelsoftware en selecteert u het juiste gegevenstype en bestand. Klik goed en voer in de titelsectie handmatig een titel in en definieer een voldoende onderdelen per milliliterbereik. Klik vervolgens op HET LC-model uitvoeren om de KWANTIFICERING van het LC-model te starten. Wanneer rechter snorharen worden gestimuleerd met behulp van de zelfgemaakte lucht puff systeem zoals aangetoond een positieve BOLD signaal wordt gedetecteerd in de linker vat cortex, ook wel de somatosensorische vat veld. Met behulp van anatomische magnetische resonantie beelden en een rat hersenen atlas regeling de geactiveerde hersenen gebied gevisualiseerd door BOLD functionele MRI maakt het mogelijk een voxel worden geplaatst in de somatosensorische vat veld gebied dat wordt geactiveerd tijdens de snorharen stimulatie. Wanneer het paradigma voor snorharentimulatie wordt ingeschakeld, wordt een toename van het lactaatgehalte waargenomen in het linker somatosensorische vatveld. Om de metabolische schommelingen tussen rust- en geactiveerde perioden beter te visualiseren, kan een spectrale aftrekking worden uitgevoerd. Van dit afgetrokken spectrum kan de toename van lactaatgehalte met hersenactivatie veel gemakkelijker worden gevisualiseerd. Bijvoorbeeld in deze rat werd het N-Acetylaspartaat signaal licht verminderd. Terwijl de lactaat piek is nauwelijks gedetecteerd op dit in vivo deconvolution spectrum in rust de LC-model was in staat om de piek te kwantificeren met een goede nauwkeurigheid en 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

Magnetische Resonantie Spectroscopie van leven Drosophila melanogaster Met behulp van 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

Beoordeling van Ultrasone Spreken Tijdens Drug Zelf-toediening bij ratten

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

Hoge resolutie functionele magnetische resonantie imaging methoden voor Human middenhersenen

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

Het gebruik van Magnetic Resonance Spectroscopy als een instrument voor het meten van Bi-hemisferische Transcraniale Elektrische Stimulatie Beïnvloeding van de Primaire 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

Metabolomic Analyse van de hersenen van de rat door de hoge resolutie nucleaire magnetische resonantie spectroscopie van Tissue Extracten

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

Gebruik makend van gecombineerde methoden om de rol van de plasmamembraan Delivery Tijdens Axon vertakking en neuronale Morphogenesis Definieer

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

Een magnetische resonantie beeldvorming Protocol voor beroerte begin tijd schatting in permanente cerebrale ischemie

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

Gecombineerde Transcraniële magnetische stimulatie en elektro-encefalografie van de Dorsolateral van de prefrontale 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

Hyperscanning experimenten met functionele nabij-infrarood spectroscopie

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

Diffusie strekspier Magnetic resonance imaging in chronische ruggenmerg compressie

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