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

Dette arbeidet ble støttet av den LabEx STIEN grant, referanse ANR-10-LABX-57 og en fransk-Swiss ANR-FNS gi referanse ANR-15-CE37-0012. Forfatterne takker Aurélien Trotier hans kundestøtte.

Alle dyr prosedyrer ble utført i samsvar med dyr eksperimentering retningslinjene i den europeiske samfunn rådsdirektiv av 24 November 1986 (86/609/EEC). Protokollen møtte etiske retningslinjer franske landbruks- og skoger og ble godkjent av de lokale komiteene (Comité d 'éthique pour L' expérimentation Animale Bordeaux n ° 50112090-A).
Merk: Under MR målingene, et tilstrekkelig nivå av anestesi og fysiologiske overvåking (kroppstemperatur, pustefrekvens) er uunnværlig.
<p class...

<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>

Fat cortex, også kalt S1BF for somatosensory cortex eller FAT-feltet er et område i kortikale laget IV som kan observeres med cytochrome c oksidase flekker9, og sin organisasjon er kjent siden det har vært stor grad beskrevet 10,11. En vibrissa er koblet til en fat, der rundt 19.000 neurons er organisert i en kolonne12. Whisker til fat cortex veien har flere fordeler. Først, den kan aktiveres i magneten ved hjel...

Hjernen har innebygde mekanismer at regulering av sin store substrat (dvs., glukose) både for sitt bidrag og dens utnyttelse, avhengig av variasjoner i lokale hjerne aktivitet. Selv om glukose viktigste underlaget for hjernen, har eksperimenter utført de siste årene vist at laktat, som er produsert av astrocyttene, kan være en effektiv energi substrat for neurons. Dette reiser hypotesen om laktat transport mellom astrocyttene og neurons1. Kjent som ANLS, for astrocytter-Nevron laktat flybuss2, teorien er fortsatt omdiskutert men har ført til forslaget at glukose, i stedet for å gå direkte inn i nerveceller, kan angi astrocyttene, hvor det er metaboliseres til laktat, en metabolitten som er , deretter overført til neurons, som bruker det som effektiv energi substrat. Hvis slike skytteltransport finnes i vivo, ville det ha flere viktige konsekvenser, både for forståelsen av grunnleggende teknikker i funksjonell cerebral imaging (fantes et positron utslipp tomografi [PET]) og for å tyde de metabolske forandringer observert i hjernen patologi.
Å studere hjernen metabolisme og, spesielt, metabolske samspillet mellom nerveceller og astrocyttene, fire viktigste teknikker er tilgjengelig (ikke inkludert mikro-/ nanosensors): autoradiography, PET, to-fotonet fluorescerende AC confocal mikroskopi og MRS. Autoradiography var en av de første metodene foreslått og gir bilder av regionale opphopning av radioaktivt 14C-2-deoxyglucose i hjernen skiver, mens PET gir i vivo bilder av regionale opptaket av radioaktivt 18 F-deoxyglucose. De har begge ulempen ved å bruke irradiative molekyler mens produsere lav-romlig oppløsning. To-fotonet mikroskopi gir mobilnettet oppløsning av fluorescerende sonder, men lysspredning av vev begrenser tenkelig dybden. Disse tre teknikker har brukt tidligere for å studere neuroenergetics i Red under whisker, stimulering,3,,4,,5,,6. I vivo MRS har doble fordelen av å noninvasive og nonradioactive, og alle hjernens struktur kan utforskes. Videre kan MRS utføres under neuronal aktivisering, en teknikk som kalles funksjonell MRS (fMRS), som har blitt utviklet nylig gnagere7. Derfor foreslått en protokoll for å overvåke hjernen stoffskifte under hjerne aktivitet av 1H-MRS i vivo og noninvasively. Prosedyren er beskrevet i voksen sunn rotter aktiveringen hjernen ved en luft blåse whisker stimulering direkte i en 7 T magnetisk resonans (MR) imager, men kan være tilpasset i genmodifiserte dyr, samt en patologisk tilstand .

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

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

Kjernefysiske magnetisk resonans (NRM) spektroskopi tilbyr muligheten til å måle cerebral metabolitten innholdet i vivo og noninvasively. Takket være teknologiske utviklingen over det siste tiåret og økningen i magnetisk feltstyrke er det nå mulig å få god oppløsning spectra i vivo i rotte hjernen. Neuroenergetics (dvs., studiet av hjernen metabolisme) og, spesielt, metabolske interaksjoner mellom de forskjellige celletyper har tiltrukket seg mer og mer interessert i de siste årene. Blant disse metabolske interaksjoner, er eksistensen av laktat transport mellom nerveceller og astrocyttene fortsatt omdiskutert. Det er derfor av stor interesse å utføre funksjonelle proton magnetisk resonans spektroskopi (1H-MRS) i en rotte modell av hjernen aktivisering og overvåke laktat. Men metyl laktat toppen overlapper lipid resonans topper og er vanskelig å kvantifisere. Protokollen beskrevet nedenfor gir metabolske og laktat svingninger overvåkes i en aktivert brain området. Cerebral aktivisering oppnås ved whisker stimulering og 1H-MRS utføres i tilsvarende aktivert fat cortex, hvis området er oppdaget bruker blod-oksygen-nivå-avhengige funksjonell magnetisk resonans imaging (fet fMRI). Alle tiltak er fullstendig beskrevet: valg av anestesi, spoler og sekvenser, oppnå effektiv whisker stimulering direkte i magnet og databehandling.

Denne protokollen tillater kvantifiseringen metabolitten svingninger under cerebral aktiveringen som oppnås ved riktig whisker stimulering direkte i magneten.
I denne studien var det overordnede målet med fet fMRI å sjekke at whisker stimulering var effektiv, visualisere aktivert S1BF området og finne riktig voxel for 1H-fMRS. Enheten bygget for whisker aktivisering er effektiv. Faktisk, når høyre værhår ble s...

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

Funksjonell magnetisk resonans spektroskopi på 7 T i rotte fat Cortex under Whisker aktivisering

Etter kontroll av blod-oksygen-nivå-avhengige funksjonell magnetisk resonans imaging (fet fMRI) tilsvarende somatosensory fat feltet cortex området (kalt S1BF) er riktig aktivert, viktigste målet med denne studien er å tallfeste laktat innhold svingninger i aktivert rotte hjernen av lokaliserte proton magnetisk resonans spektroskopi (1H-MRS) på 7 T.

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

Denne metoden kan bidra til å svare på viktige spørsmål innen nevrogenetikk og dechiffrere metabolske endringer som oppstår mellom hvile og aktiverte tilstander. Den største fordelen med denne teknikken er å følge denne variasjonen in vivo i sanntid på en ikke-invasiv måte. Spesielt denne teknikken kan brukes på patologiske eller genmodifiserte dyr, for eksempel for å bestemme rollen som et bestemt protein i metabolsk interaksjon mellom nevroner og lyoceller. Begynn med å plassere en pustesensor på magnetsengen og overføre rotten til magnetsengen i utsatt stilling med nesen i isofluranmasken og med pustesensoren plassert mellom brystkassen og magnetsengen. Sørg for at de riktige whiskers er gratis og fest rotten med tape. Bruk tape for å gjøre et salg som fanger alle de riktige whiskers og justere fleksibelutløpsrør av luft puff system langs rotte MR-sengen slik at delen spennende røret er vinkelrett og omtrent en og en halv centimeter fra salget. Fest deretter røret på plass med mer tape. Koble deretter det fleksible innløpsrøret fra en trykkluftkilde til en magnetkontrollventilinngang og utløpsrøret til magnetkontrollventilutgangen, og ta vare på at magnetkontrollventilen forblir utenfor magnetrommet. Bruk transistortransistor-logikkporten til å koble pulserende enhet til magnetventilen og magneten og konfigurere enheten slik at pulserende frekvens er åtte Hertz, pulserende tid er 20 sekunder, og hviletiden er 10 sekunder. For whisker stimulering plassere rotten med hjernen i oppreist stilling og sikre dyret med ørestenger. Plasser volummatrisespolen over hodet og fest matrisen med tape. Slå på luftpuffesystemet for å kontrollere at salget beveger seg i anteroposterior retning uten rotasjon og ingen friksjon. Slå deretter av luftpuffsystemet og plasser sengeendespolen inn i midten av magneten. For blod oksygennivå avhengig funksjonell resonans imaging, sjekk salgsbevegelsen igjen og bruk en lokalisering sekvens for å bekrefte at rotten er godt posisjonert. Dra kategorien localizer sekvens inn i instruksjonsnavnet, og klikk fortsett. Hvis plasseringen er ok, drar du sekvensfanen T2 Star FID EPI inn i instruksjonsnavnet, midtstiller visningsfeltet midt i hjernen og klikker justeringsplattformen for å åpne den redigerte skanneinstruksjonen. Deretter tar du opp et B0-kart og starter T2 Star FID EPI-sekvensen. Få en annen lokaliseringssekvens som bare demonstrert for å sammenligne med den første og sjekke om rotten har flyttet under T2 Star FID EPI-sekvensen. Deretter returnerer du sengen til sin opprinnelige posisjon og fjerner volummatrisespolen. For å behandle bildene åpne T2 Star FID EPI-filen og lese T2 Star FID EPI-bildet i bildeskjermen. Åpne oppstartsvinduet på funksjonskontrolleren, og velg det funksjonelle bildevinduet i kategorien behandling. Definer stimuleringsprotokollen og velg protokollvinduet, sett på-perioden til 40 og av-perioden til 20.Klikk inverter attribusjon og dra glidebryteren for stimuleringstilstand til venstre for å velge en verdi på en. I vinduet forbehandling angir du medianfilteret enkelt for forhåndsbehandling og medianfilteret 2D 3D for etterbehandling. Klikk deretter på utfør. Dra markørene for å justere oppslagstabellen for overlegg og visualisere det aktiverte hjerneområdet. For å plassere overflatespolen riktig for proton magnetisk resonansspektroskopi eller MRS, roter hodet ca. 30 grader med klokken slik at overflatespolen kan plasseres like over venstre fat cortex i horisontal stilling og plassert ved magnetsenteret når du er inne i magneten. Plugg overflaten spole og fest spolen på plass med tape. Kontroller at salget fortsatt kan bevege seg riktig når luftpussesystemet er på. Plasser deretter sengen i magneten og kontroller salgsbevegelsen igjen.Bekreft dyrets korrekte posisjon med lokaliseringssekvensen som demonstrert, og dra sekvensfanen T2-TurboRARE inn i instruksjonsnavnvinduet. Klikk deretter fortsett å utføre skanneprogrammet og for å tillate riktig lokalisering av voxel innenfor somatosensorisk fat felt cortex. På slutten av skanningen dra laser sekvens kategorien inn i instruksjonsnavnvinduet og plassere voxel i midten av somatosensorisk fat feltet cortex området. Klikk justeringsplattform for å åpne den redigerte skanneinstruksjonen og klikk wobble for å endre hindringen til mottakerspolen for justering. Når justeringen er fullført, klikker du på bruk for å lukke instruksjonsredigeringsprogrammet og bruke endringene i den redigerte instruksjonen. Ta opp et B0-kart og start pro diem MRS-oppkjøpet i en hvileperiode. Få en annen lokaliseringssekvens for å sammenligne med den første og bekrefte at rotten ikke flyttet under laseroppkjøpet. Slå deretter på luftpumpesystemet og bruk lasersekvensen til å utføre en annen proton MRS. Utfør en endelig lokaliseringssekvens for å sjekke om rotten har flyttet før du returnerer sengen til sin opprinnelige posisjon. Fjern deretter overflatespolen og returner rotten til benken med overvåking til full gjenoppretting. For å behandle MRS-bildene åpne den lineære kombinasjonen av modell spectra eller LC modell programvare og velge riktig datatype og fil. Klikk ok, og skriv inn en tittel manuelt og definer en tilstrekkelig del per milliliter område. Klikk deretter kjør LC-modellen for å starte LC-modellkvantifiseringen. Når høyre whiskers stimuleres ved hjelp av hjemmelaget luft puff system som demonstrert et positivt BOLD signal oppdages i venstre fat cortex, også kalt somatosensorisk fat feltet. Ved hjelp av anatomiske magnetiske resonansbilder og et rottehjerneatskjema gjør det aktiverte hjerneområdet visualisert av BOLD funksjonell MR at en voxel kan plasseres i somatosensorisk fat feltområde som aktiveres under whiskerstimuleringen. Når paradigmet for whisker stimulering er slått på en økning i laktatinnhold observeres i venstre somatosensorisk fat felt. For bedre å visualisere metabolske svingninger mellom hvile og aktiverte perioder kan en spektral subtraksjon utføres. Fra dette fratracted spekteret økningen i laktatinnhold med hjerneaktivering kan visualiseres mye lettere. For eksempel i denne rotten ble N-Acetylaspartate signalet litt redusert. Mens laktattoppen knapt oppdages på dette in vivo-dekonrevolusjonsspekteret i ro, kunne LC-modellen kvantifisere toppen med god nøyaktighet og Cram

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

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

Assessment of Ultrasonic Vocalizations During Drug Self-administration in Rats

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

High-resolution Functional Magnetic Resonance Imaging Methods for Human Midbrain

Høyoppløselige funksjonell magnetisk resonans imaging metoder for Human midbrain

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

Bruk av Magnetic Resonance Spectroscopy som et verktøy for måling av Bi-hemisfærisk transkranial elektrostimulasjonen Effekter på Primær Motor Cortex Metabolism

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 av Rat Brain av High Resolution Nuclear Magnetic Resonance spektroskopi av vevsekstrakter

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

Utnytte Kombinert Metoder for å definere rollen til plasmamembranen Levering Under Axon Forgrening og neuronal morphogenesis

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

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

En magnetisk resonans Imaging protokoll for hjerneslag utbruddet tid anslag i Permanent Cerebral iskemi

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

Kombinert Transkraniell magnetisk stimulering og Elektroencefalogram på Dorsolateral Prefrontal 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

Gjennomføre Hyperscanning eksperimenter med funksjonell nær infrarød spektroskopi

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

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression

Diffusion tensor magnetisk resonans imaging i kroniske ryggmargen Compression

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