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

עבודה זו נתמכה על ידי המענק שובל LabEx, ההתייחסות ANR-10-LABX-57, הצרפתי-שוויצרי ANR-FNS להעניק הפניה ANR-15-CE37-0012. המחברים מודים Aurélien Trotier על התמיכה הטכנית שלו.

כל ההליכים בבעלי חיים נערכו בהתאם להנחיות ניסויים בבעלי חיים של פקודת מועצת הקהילות באירופה של 24 בנובמבר 1986 (86/609/EEC). הפרוטוקול פגש את ההנחיות האתית של משרד החקלאות הצרפתי והיערות, אושרה על ידי ועדות האתיקה המקומית (Comité d 'éthique יוצקים L' expérimentation Animale בורדו n ° 50112090-A).
הערה: במהל?...

<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>

קליפת חבית, הנקרא גם S1BF של קליפת המגע או חבית השדה, הוא אזור בתוך שכבת קורטיקלית הרביעי זה יכול להיות שנצפו באמצעות ציטוכרום c אוקסידאז מכתים9, הארגון שלו היא ידועה מאז זה מתואר בעיקר 10,11. Vibrissa אחד מחובר חבית אחת, שבו נוירונים בסביבות 19,000 מאורגנים ...

המוח בעל מנגנונים פנימיים המאפשרים ויסות המצע העיקרי שלה (כלומר, גלוקוז), על התרומה שלו וסילוק שלה, בהתאם וריאציות של פעילות מוחית מקומית. אמנם המצע האנרגיה העיקרי למוח גלוקוז, ניסויים שבוצעו בשנים האחרונות הראו לקטט זה, אשר מופק על ידי האסטרוציטים, יכול להיות המצע אנרגיה יעיל לתאי העצב. זה מעלה את ההשערה של לקטט מעבורת בין האסטרוציטים ו נוירונים1. המכונה ANLS, הסעות לקטט אסטרוציט-נוירון2, התיאוריה לדיון זה עדיין מאוד אבל הוביל ההצעה הסוכרים, ולא הולך ישירות לתוך הנוירונים, רשאים להיכנס האסטרוציטים, איפה זה עובר מטבוליזם לתוך לקטט, מטבוליט זה , הועבר לאחר מכן, הנוירונים, אשר משתמשים בו כמו אנרגיה יעיל המצע. אם כזה שירות הסעות קיים ויוו, הייתי מספר השלכות חשובות, על ההבנה של טכניקות בסיסיות הדמיה תפקודית מוחית (פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה [מחמד]) והן עבור פענוח שינויים מטבוליים נצפתה בפתולוגיות במוח.
ללמוד חילוף החומרים במוח, במיוחד, זמינות מטבולית אינטראקציות בין הנוירונים האסטרוציטים, ארבע טכניקות הראשי (לא כולל מיקרו-/ nanosensors): autoradiography, PET, מיקרוסקופיה קונפוקלית פלורסנט שני הפוטונים, גברת. Autoradiography היה באחת השיטות הראשונה המוצעת ומספק תמונות של הצטברות רדיואקטיבי 14C-2-deoxyglucose פרוסות המוח, בזמן חיית המחמד התשואות ויוו תמונות של תפיסה אזורית רדיואקטיבי 18 אזוריים F-deoxyglucose. יש להם שני החיסרון של באמצעות מולקולות irradiative תוך הפקת תמונות ברזולוציה נמוכה-מרחבית. מיקרוסקופ שני הפוטונים מספק הסלולר ברזולוציה של הגששים פלורסנט, אך פיזור אור על ידי רקמת מגביל עומק הדמיה. שלוש טכניקות אלה שימשו בעבר ללמוד neuroenergetics בחולדות במהלך משערה גירוי3,4,5,6. אין ויוו גברת יש יתרון כפול של להיות לא פולשנית, nonradioactive, ניתן לסייר כל מבנה המוח. יתר על כן, גברת יכול להתבצע במהלך ההפעלה עצביים, טכניקה שנקראת גב' פונקציונלי (fMRS), אשר פותחה לאחרונה ב מכרסמים7. לפיכך, מוצע פרוטוקול כדי לפקח על חילוף החומרים במוח במהלך פעילות מוחית על ידי 1H-גברת ויוו , noninvasively. ההליך המתואר עכברים בריאים למבוגרים עם הפעלה מוחית מתקבל על ידי גירוי משערה אוויר-פאף מבוצע ישירות imager תהודה מגנטית (MR) 7 T, אבל עשוי להיות מותאם בבעלי חיים מהונדסים, כמו גם בכל מצב פתולוגי .

<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

תהודה מגנטית גרעינית (NMR) ספקטרוסקופיה מציעה את ההזדמנות כדי למדוד מטבוליט מוחי תוכן ויוו , noninvasively. בזכות פיתוחים טכנולוגיים בעשור האחרון, הגדלת עוצמת השדה המגנטי, עכשיו זה אפשרי להשיג רזולוציה טובה ספקטרה ויוו במוח חולדה. Neuroenergetics (קרי, חקר המוח חילוף החומרים), במיוחד, מטבולית אינטראקציות בין סוגי תאים שונים משכו עניין יותר ויותר בשנים האחרונות. בין אלה אינטראקציות מטבולית, קיומו של שירות הסעות לקטט בין הנוירונים האסטרוציטים עדיין לדיון זה. זה, לפיכך, עניין רב לביצוע ספקטרוסקופיה תהודה מגנטית תפקודית פרוטון (1H-גברת) במודל של עכברים של המוח הפעלה ולפקח לקטט. עם זאת, הפסגה לקטט מתיל חופף השומנים תהודה פסגות, קשה לכמת. הפרוטוקול המתואר להלן מאפשרת חילוף החומרים, לקטט תנודות כדי להיות במעקב באזור המוח מופעל. הפעלה מוחית מתקבל על ידי גירוי משערה ומתבצעת 1H-גברת בקליפת חבית מופעל המתאימים, שבאזור מזוהה באמצעות הדמיית תהודה מגנטית תפקודית דם חמצן-רמת-תלויי-(מודגש fMRI). כל השלבים מתוארים באופן מלא: הבחירה של חומרי הרדמה, סלילי, רצפים, להשגת גירוי יעיל משערה ישירות במגנט ולאחר עיבוד הנתונים.

פרוטוקול זה מאפשר כימות של המטבוליט תנודות במהלך ההפעלה מוחי, אשר מתקבל על ידי גירוי משערה נכון ישירות בהמגנט.
במחקר זה, הייתה המטרה הכוללת של fMRI מודגש כדי לבדוק כי הגירוי משערה היה יעיל, כדי להמחיש את האזור S1BF מופעל, כראוי לאתר את voxel 1</su...

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

ספקטרוסקופיה תהודה מגנטית תפקודית-7 T בקליפת חבית חולדה במהלך ההפעלה שפם

לאחר בדיקת על-ידי דם חמצן-רמת-תלויי-פונקציונלי דימות תהודה מגנטית (fMRI מודגש) זה האזור המקביל של קליפת שדה חבית המגע (נקרא S1BF) כראוי מופעל, הראשי מטרתו של מחקר זה היא לכמת לקטט תוכן תנודות המוח עכברוש מופעל על ידי פרוטון מקומי תהודה מגנטית ספקטרוסקופיה (1H-גברת) ב ט 7

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

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הגנטיקה העצבית ולפענח את השינויים המטבוליים המתרחשים בין מצבים מנוחה והפעלה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא לעקוב אחר וריאציה זו vivo בזמן אמת באופן לא פולשני. יש לציין כי טכניקה זו יכולה להיות מיושמת על בעלי חיים פתולוגיים או מהונדסים גנטית, למשל כדי לקבוע את תפקידו של חלבון מסוים באינטראקציה מטבולית בין נוירונים ליוצלים. התחל על ידי הנחת חיישן נשימה על מיטת המגנט והעברת החולדה למיטת המגנט במצב נוטה עם אפו במסכת isoflurane ועם חיישן הנשימה הממוקם בין כלוב הצלעות והמיטה מגנט. ודא כי השפם הנכון הם בחינם ולאבטח את החולדה עם קלטת. השתמש בקלטת כדי לבצע מכירה שלוכדת את כל השפם הימני וליישר את צינור היציאה הגמיש של מערכת נשיפת האוויר לאורך מיטת ה- MRI של העכברוש, כך שהחלק היוצא מהצינור הוא בניצב וכ-1.5 ס"מ מהמכירה. לאחר מכן תקן את הצינור למקומו עם קלטת נוספת. הבא לחבר את צינור כניסה גמיש ממקור אוויר דחוס לקלט שסתום בקרה סולנואיד ואת צינור שקע לפלט שסתום בקרה סולנואיד, דואג כי שסתום הבקרה סולנואיד נשאר מחוץ לחדר המגנט. השתמשו בנמל הטרנזיסטור-לוגיקה הטרנזיסטורית כדי לחבר את המכשיר הפועם לשסתום סולנואיד והמגנט ולהגדיר את המכשיר כך שתדר הפועם יהיה שמונה הרץ, זמן הפועם הוא 20 שניות, ותזמן המנוחה הוא 10 שניות. לגירוי שפם מניחים את החולדה עם המוח במצב זקוף ומאבטחים את החיה עם מוטות אוזניים. מקם את סליל מערך אמצעי האחסון מעל הראש ותקן את המערך באמצעות סרט הדבקה. הפעל את מערכת נשיפת האוויר כדי לבדוק כי המכירה נעה בכיוון anteroposterior ללא סיבוב וללא חיכוך. לאחר מכן כבה את מערכת נשיפת האוויר והצב את סליל קצה המיטה במרכז המגנט. עבור הדמיית תהודה תפקודית תלויה ברמת החמצן בדם, בדוק שוב את תנועת המכירה ולהשתמש ברצף לוקליזציה כדי לאשר כי החולדה ממוקמת היטב. גרור את הכרטיסיה רצף לוקלייזר לשם ההוראה ולחץ על המשך. אם המיקום בסדר לגרור את הכרטיסיה רצף FID EPI T2 Star לתוך שם ההוראה, למרכז את שדה התצוגה באמצע המוח, ולחץ על פלטפורמת התאמה כדי לפתוח את הוראת הסריקה הערוכה. לאחר מכן הקלט מפת B0 והתחל את רצף FID EPI של כוכב T2. לרכוש רצף לוקליזציה אחר כפי שהוכח רק כדי להשוות עם הראשון ולבדוק אם החולדה עברה במהלך רצף FID EPI כוכב T2. לאחר מכן החזירו את המיטה למיקום הראשוני שלה והוציאו את סליל מערך אמצעי האחסון. לעיבוד התמונות, פתחו את קובץ ה-FID EPI של T2 Star וקראו את תמונת ה-FID EPI של T2 Star בהצגת התמונה. פתח את חלון ההתחלה של הבקר הפונקציונלי ובכרטיסיית העיבוד בחר את חלון הדימות הפונקציונלי. הגדר את פרוטוקול הגירוי ובחר את חלון הפרוטוקול, הגדרת התקופה ב- on ל- 40 ואת תקופת הסיום ל- 20.Click הפוך ייחוס וגרור את מחוון מצב הגירוי שמאלה כדי לבחור ערך של אחד. בחלון טרום העיבוד קבעו את המסנן החציוני בפשטות לעיבוד מקדים ואת המסנן הדו-מימדי החציוני תלת-מימדי לאחר העיבוד. לאחר מכן לחץ על בצע. גרור את הסמנים כדי להתאים את טבלת בדיקת המידע של שכבת-על ולהמחיש את אזור המוח המופעל. כדי למקם כראוי את סליל פני השטח עבור ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית פרוטון או MRS, לסובב את הראש כ 30 מעלות בכיוון השעון, כך סליל פני השטח ניתן למקם ממש מעל קליפת המוח השמאלית חבית במצב אופקי ממוקם במרכז מגנט כאשר בתוך המגנט. חבר את סליל פני השטח ותקן את סליל למקומו עם סרט הדבקה. בדוק כי המכירה עדיין יכולה לנוע כראוי כאשר מערכת נשיפת האוויר פועלת. ואז למקם את המיטה לתוך המגנט ולבדוק את תנועת המכירה שוב.אשר את המיקום הנכון של החיה עם רצף לוקליזציה כפי שהודגם וגרור את הכרטיסייה רצף T2-TurboRARE לתוך חלון שם ההוראה. לאחר מכן לחץ כדי להמשיך לבצע את תוכנית הסריקה ולאפשר לוקליזציה נכונה של voxel בתוך קליפת המוח שדה חבית somatosensory. בסוף הסריקה גרור את לשונית רצף הלייזר לחלון שם ההוראה והצב את הווקסל במרכז אזור קליפת המוח של שדה החבית. לחץ על פלטפורמת התאמה כדי לפתוח את הוראת הסריקה הערוכה ולחץ על להתנדנד כדי לשנות מעט את ההימנעות של סליל המקלט לכוונון. לאחר סיום הכוונון, לחץ על החל כדי לסגור את עורך ההוראות ולהחיל את השינויים בהוראה הערוכה. הקלט מפת B0 והתחל את רכישת PRO diem MRS במהלך תקופת מנוחה. לרכוש רצף לוקליזציה נוסף כדי להשוות עם הראשון ולאשר כי החולדה לא זזה במהלך רכישת הלייזר. לאחר מכן הפעל את מערכת נשיפת האוויר ולהשתמש ברצף הלייזר כדי לבצע MRS פרוטון שני. בצע רצף לוקליזציה סופי כדי לבדוק אם החולדה עברה לפני החזרת המיטה למיקום הראשוני שלה. לאחר מכן להסיר את סליל פני השטח ולהחזיר את החולדה לספסל עם ניטור עד להחלמה מלאה. כדי לעבד את תמונות MRS לפתוח את השילוב ליניארי של ספקטרום מודל או תוכנת מודל LC ולבחור את סוג הנתונים והקובץ המתאימים. לחץ על אישור במקטע הכותרת הזן כותרת באופן ידני והגדר חלקים מתאימים לטווח מיליליטר. לאחר מכן לחץ על הפעל מודל LC כדי להפעיל את כימות מודל LC. כאשר שפם ימני מגורה באמצעות מערכת נשיפת אוויר תוצרת בית כפי שהוכח אות BOLD חיובי מזוהה בקליפת המוח החבית השמאלית, המכונה גם שדה חבית somatosensory. שימוש בתמונות תהודה מגנטית אנטומית ואטלס במוח חולדה ערכת אזור המוח המופעל על ידי MRI תפקודי BOLD מאפשרת להציב voxel באזור שדה החבית somatosensory המופעל במהלך גירוי השפם. כאשר הפרדיגמה לגירוי שפם מופעלת על עלייה בתוכן לקטט נצפתה בשדה חבית somatosensory שמאל. כדי לדמיין טוב יותר את התנודות המטבוליות בין מנוחה לתקופות מופעלות ניתן לבצע חיסור ספקטרלי. מהספקטרום המחסיר הזה ניתן לדמיין את העלייה בתתוכן הלקטאט עם הפעלת המוח בקלות רבה יותר. לדוגמה בחולדה זו אות N-Acetylaspartate ירד מעט. בעוד שיא לקטט בקושי מזוהה על ספקטרום זה deconvolution vivo במנוחה מודל LC היה מסוגל לכמת את הפסגה עם דיוק טוב קרם

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

ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית של חיים תסיסנית melanogaster באמצעות ספינינג זווית הקסם

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

הערכת קולות Ultrasonic במהלך והתרופות עצמית הממשל חולדות

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

ברזולוציה גבוהה תהודה מגנטית פונקציונלית שיטות המוח התיכון האדם

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

השימוש בספקטרוסקופיה בתהודה מגנטית ככלי למדידה של השפעות דו חצי מוח Transcranial חשמלי גירוי על יסודי Motor Cortex מטבוליזם

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

ניתוח metabolomic של מוח חולדה על ידי ספקטרוסקופיה בתהודה מגנטית הגרעינית ברזולוציה גבוהה של תמציות רקמות

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

ניצול מתודולוגיות משולב להגדיר את התפקיד של משלוח ממברנה פלזמה במהלך אקסון מסעף ו העצבית המורפוגנזה

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

עבור קו תחילת זמן להערכת ב קבע קליפתית פרוטוקול הדמיית תהודה מגנטית

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

גירוי מגנטי טראנס המשולבת ואת אלקטרואנצפלוגרם של קליפת המוח הקדם חזיתית דורסולטרלי

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

ניסויים Hyperscanning עם ספקטרוסקופיית אינפרא אדום הפונקציונליים

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

דיפוזיה זנסור הדמיה מגנטית באמצעות דחיסת חוט השדרה כרונית

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