Name: functional magnetic resonance spectroscopy at 7 t in the rat barrel cortex during whisker activation
Uploaded: 2019-02-08T14:00:00
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Ce travail a été soutenu par l’octroi de LabEx TRAIL, référence ANR-10-LABX-57 et un Français-Swiss ANR-FNS accorde référence ANR-15-CE37-0012. Les auteurs remercient Aurélien Trotier pour son soutien technique.

Toutes les procédures d’animaux ont été effectuées conformément aux directives expérimentation animale européenne communautés la directive du Conseil du 24 novembre 1986 (86/609/CEE). Le protocole a rencontré les directives éthiques du Ministère Français de l’Agriculture et des forêts et a été approuvé par les comités d’éthique locaux (Comité d « éthique versez L » expérimentation Animale Bordeaux n ° 50112090-A).
NOTE : Lors de la mesure de Monsieur, un niveau...

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	<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>

Le cortex de baril, également appelé S1BF pour le cortex somatosensoriel ou champ de canon, est une région au sein de la couche corticale IV que l'on peut observer à l’aide de la cytochrome c oxydase coloration9, et son organisation est bien connue car elle a été largement décrit 10,11. Un vibrissa est connecté à un tonneau, dans lequel environ 19 000 neurones sont organisés en une colonne12. La voie de ...

Le cerveau possède des mécanismes intrinsèques qui permettent la régulation de son principal substrat (c.-à-d., glucose), tant pour sa contribution et son utilisation, selon les variations de l’activité cérébrale locale. Bien que le glucose est le substrat de l’énergie principale pour le cerveau, les expériences réalisées ces dernières années ont montré que lactate, qui est produite par les astrocytes, pourrait être un substrat d’efficacité énergétique pour les neurones. Cela soulève l’hypothèse d’une navette de lactate entre les neurones et les astrocytes1. Connu comme ANLS, astrocyte-neurone lactate navette2, la théorie est encore très débattue mais a conduit à proposer ce glucose, plutôt que d’entrer directement dans les neurones, peut entrer les astrocytes, où il est métabolisé en lactate, un métabolite qui est , puis, transférée aux neurones, qui sert de substrat énergétique efficace. Si telle une navette existe en vivo, cela aurait plusieurs conséquences importantes, tant pour la compréhension des techniques de base en imagerie cérébrale fonctionnelle (tomographie par émission de positons [PET]) que pour déchiffrer les altérations métaboliques observées dans les pathologies cérébrales.
Pour étudier le métabolisme cérébral et, particulièrement, les interactions métaboliques entre les neurones et les astrocytes, les quatre principales techniques sont disponibles (non compris les micro / nano-capteurs) : autoradiographie, PET, microscopie confocal fluorescence biphotonique et Mme. Autoradiographie était l’une des premières méthodes proposées et fournit des images de l’accumulation régionale de radioactif 14C-2-désoxyglucose dans des tranches de cerveau, tout en PET rendements in vivo des images de la capture régionale de radioactifs 18 F-désoxyglucose. Les deux ont l’inconvénient de l’utilisation de molécules irradiative tout en produisant des images à résolution spatiale faible. Microscopie biphotonique offre une résolution cellulaire des sondes fluorescentes, mais la diffusion de la lumière par le tissu limite la profondeur d’imagerie. Ces trois techniques ont servi auparavant à étudier les neuroenergetics chez les rongeurs pendant whisker stimulation3,4,5,6. In vivo MRS a le double avantage d’être non invasive et non radioactif, et toute la structure du cerveau peut être explorée. En outre, MRS peut être effectuée au cours de l’activation neuronale, une technique appelée MRS fonctionnelle (rapports de gestion financière), qui a été développé très récemment dans les rongeurs7. Par conséquent, un protocole pour contrôler le métabolisme cérébral au cours de l’activité cérébrale par 1H-MRS in vivo et de façon non invasive est proposé. La procédure est décrite chez des rats adultes en bonne santé avec activation du cerveau obtenue par une stimulation de moustaches air-pouf effectuée directement dans un imageur par résonance magnétique (RM) de T à l’adresse 7 mais peut être adaptée chez les animaux génétiquement modifiés, ainsi que dans un état pathologique .

<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

Spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) offre la possibilité de mesurer le métabolite cérébral contenu in vivo et non invasive. Grâce aux développements technologiques au cours de la dernière décennie et l’augmentation de l’intensité du champ magnétique, il est maintenant possible d’obtenir bonne résolution spectres in vivo dans le cerveau de rat. Neuroenergetics (c'est-à-dire, l’étude du métabolisme cérébral) et, surtout, les interactions métaboliques entre les différents types de cellules ont suscité un intérêt de plus en plus ces dernières années. Parmi ces interactions métaboliques, l’existence d’une navette de lactate entre les neurones et les astrocytes est encore discutée. Il est, donc, d’un grand intérêt à effectuer la spectroscopie de résonance magnétique de proton fonctionnelle (1H-MRS) dans un modèle de rat de lactate de moniteur et d’activation cérébrale. Toutefois, le pic de lactate de méthyle chevauche les pointes de résonance des lipides et est difficile à quantifier. Le protocole décrit ci-dessous permet métabolique et les fluctuations à surveiller dans une zone du cerveau activées du lactate. Activation cérébrale est obtenue par la stimulation de la moustache et 1H-MRS est exécuté dans le cortex de baril activés correspondantes, dont la superficie est détectée à l’aide de l’oxygène-sang-dépendante du niveau fonctionnel résonance magnétique (IRMf BOLD). Toutes les étapes sont décrites en détail : le choix des anesthésiques, bobines et séquences, réaliser une stimulation efficace whisker directement dans l’aimant et le traitement des données.

Ce protocole permet la quantification des fluctuations de métabolite lors de l’activation cérébrale, qui est obtenue par la stimulation de la moustache droite directement dans l’aimant.
Dans cette étude, l’objectif global de l’IRMf BOLD était de vérifier que la stimulation de la moustache était efficace, pour visualiser la zone de S1BF activée et localiser correctement le voxel pour 1H-rapports de gest...

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

La spectroscopie par résonance magnétique fonctionnelle à 7 T dans le Cortex de baril de Rat pendant l’Activation de Whisker

Après avoir vérifié par sang-oxygène-dépendante du niveau fonctionnel de l’imagerie par résonance magnétique (IRMf BOLD) que la superficie correspondante de cortex champ de baril somatosensoriel (appelée S1BF) est bien activée, le principal objectif de cette étude est de quantifier la teneur en lactates fluctuations dans le cerveau de rat activés par spectroscopie de résonance magnétique de proton localisé (1H-MRS) à 7 T.

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

Cette méthode peut aider à répondre aux questions clés dans le domaine de la neurogéné génétique et à déchiffrer les changements métaboliques qui se produisent entre le repos et les états activés. Le principal avantage de cette technique est de suivre cette variation in vivo en temps réel d’une manière non invasive. Cette technique peut notamment être appliquée aux animaux pathologiques ou génétiquement modifiés, par exemple pour déterminer le rôle d’une protéine spécifique dans l’interaction métabolique entre les neurones et les lyocellules. Commencez par placer un capteur respiratoire sur le lit magnétique et transférer le rat au lit aimanté en position couchée avec son nez dans le masque isoflurane et avec le capteur respiratoire situé entre la cage thoracique et le lit magnétique. Assurez-vous que les moustaches droites sont libres et fixez le rat avec du ruban adhésif. Utilisez du ruban adhésif pour faire une vente qui emprisonne toutes les moustaches droites et aligner le tuyau de sortie flexible du système de bouffée d’air le long du lit d’IRM rat de sorte que la partie sortant du tube est perpendiculaire et à environ un centimètre et demi de la vente. Ensuite, fixez le tuyau en position avec plus de ruban adhésif. Ensuite, connectez le tuyau d’entrée flexible à partir d’une source d’air comprimé à une entrée de soupape de commande solénoïde et le tuyau de sortie à la sortie de la valve de commande solénoïde, en prenant soin que la valve de commande solénoïde reste à l’extérieur de la salle d’aimant. Utilisez le port transistor-logique transistor pour brancher le dispositif de pulsation dans la valve solénoïde et l’aimant et configurer l’appareil de sorte que la fréquence de pulsation est de huit Hertz, le temps de pulsation est de 20 secondes, et le temps de repos est de 10 secondes. Pour la stimulation de moustache placer le rat avec le cerveau dans une position verticale et fixer l’animal avec des barres d’oreille. Placez la bobine de tableau de volume au-dessus de la tête et fixez le tableau avec du ruban adhésif. Allumez le système de bouffée d’air pour vérifier que la vente se déplace dans la direction entéroposteriore sans rotation et sans frottement. Ensuite, éteignez le système de bouffées d’air et placez la bobine de l’extrémité du lit au centre de l’aimant. Pour l’imagerie par résonance fonctionnelle dépendante du niveau d’oxygène dans le sang, vérifiez à nouveau le mouvement de vente et utilisez une séquence de localisation pour confirmer que le rat est bien positionné. Faites glisser l’onglet séquence de localisateur dans le nom de l’instruction et cliquez sur continuer. Si l’emplacement est correct, faites glisser l’onglet séquence T2 Star FID EPI dans le nom d’instruction, centrez le champ de vision au milieu du cerveau et cliquez sur la plate-forme d’ajustement pour ouvrir l’instruction de balayage modifiée. Enregistrez ensuite une carte B0 et démarrez la séquence T2 Star FID EPI. Acquérir une autre séquence de localisation comme il vient de le démontrer pour comparer avec la première et vérifier si le rat s’est déplacé au cours de la séquence T2 Star FID EPI. Ensuite, retournez le lit à sa position initiale et retirez la bobine du tableau de volume. Pour traiter les images, ouvrez le fichier T2 Star FID EPI et lisez l’image T2 Star FID EPI dans l’affichage de l’image. Ouvrez la fenêtre de démarrage du contrôleur fonctionnel et dans l’onglet traitement sélectionnez la fenêtre d’imagerie fonctionnelle. Définissez le protocole de stimulation et sélectionnez la fenêtre protocole, en définissant la période à 40 et la période de congé à 20.Cliquez sur l’attribution inverse et faites glisser le curseur d’état de stimulation vers la gauche pour sélectionner une valeur d’un. Dans la fenêtre de pré-traitement mis le filtre médian en plaine pour le pré-traitement et le filtre médian 2D 3D pour le post-traitement. Cliquez ensuite sur exécuter. Faites glisser les curseurs pour ajuster la table de recherche de superposition et visualiser la zone activée du cerveau. Pour positionner correctement la bobine de surface pour la spectroscopie par résonance magnétique proton ou MRS, faites pivoter la tête d’environ 30 degrés dans le sens des aiguilles d’une montre afin que la bobine de surface puisse être placée juste au-dessus du cortex du canon gauche en position horizontale et située au centre de l’aimant lorsqu’elle se trouve à l’intérieur de l’aimant. Branchez la bobine de surface et fixez la bobine en place avec du ruban adhésif. Vérifiez que la vente peut toujours se déplacer correctement lorsque le système de bouffée d’air est en place. Ensuite, placez le lit dans l’aimant et vérifiez à nouveau le mouvement de vente.Confirmez la position correcte de l’animal avec la séquence de localisation comme démontré et faites glisser l’onglet séquence T2-TurboRARE dans la fenêtre de nom d’instruction. Ensuite, cliquez continuer à exécuter le programme de balayage et de permettre la localisation correcte du voxel dans le cortex du champ de canon somatosensory. À la fin de l’analyse, faites glisser l’onglet séquence laser dans la fenêtre du nom de l’instruction et placez le voxel au centre de la zone du cortex du champ de canon somatosensory. Cliquez sur la plate-forme de réglage pour ouvrir l’instruction d’analyse modifiée et cliquez sur vaciller pour modifier légèrement l’impédance de la bobine du récepteur pour le réglage. Lorsque le réglage est terminé, cliquez sur appliquer pour fermer l’éditeur d’instructions et pour appliquer les modifications dans l’instruction modifiée. Enregistrez une carte B0 et démarrez l’acquisition pro diem MRS pendant une période de repos. Acquérir une autre séquence de localisation à comparer avec la première et confirmer que le rat ne s’est pas bougé lors de l’acquisition du laser. Ensuite, allumez le système de bouffée d’air et utilisez la séquence laser pour effectuer un deuxième proton MRS. Effectuez une séquence de localisation finale pour vérifier si le rat s’est déplacé avant de retourner le lit à sa position initiale. Retirez ensuite la bobine de surface et retournez le rat sur le banc avec surveillance jusqu’à ce qu’il se rétablisse complètement. Pour traiter les images MRS ouvrir la combinaison linéaire de spectres de modèle ou de logiciel modèle LC et sélectionnez le type de données approprié et le fichier. Cliquez bien et dans la section titre entrez manuellement un titre et définissez une plage de pièces adéquates par millilitre. Cliquez ensuite sur exécuter le modèle LC pour démarrer la quantification du modèle LC. Lorsque les moustaches droites sont stimulées à l’aide du système de bouffée d’air maison comme démontré un signal positif BOLD est détecté dans le cortex du canon gauche, également appelé le champ de canon somatosensory. À l’aide d’images anatomiques de résonance magnétique et d’un système d’atlas du cerveau de rat, la zone activée du cerveau visualisée par l’IRM fonctionnelle BOLD permet de placer un voxel dans la zone du champ de canon somatosensory qui est activée pendant la stimulation de la moustache. Lorsque le paradigme de la stimulation des moustaches est activé, une augmentation de la teneur en lactate est observée dans le champ gauche du baril somatosensory. Pour mieux visualiser les fluctuations métaboliques entre les périodes de repos et les périodes activées, une soustraction spectrale peut être effectuée. De ce spectre soustrait, l’augmentation de la teneur en lactate avec activation cérébrale peut être visualisée beaucoup plus facilement. Par exemple, chez ce rat, le signal N-Acetylaspartate a été légèrement diminué. Bien que le pic de lactate soit à peine détecté sur ce spectre de déconvolution in vivo au repos, le modèle LC a pu quantifier le pic avec une bonne précision et Cram

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