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

Detta arbete stöds av LabEx TRAIL bidraget, referens ANR-10-LABX-57 och en Fransman-Schweizare ANR-FNS bevilja referens ANR-15-CE37-0012. Författarna vill tacka Aurélien Trotier för hans teknisk support.

Alla djur förfaranden genomfördes enligt de riktlinjer som djur experiment av Europeiska gemenskapernas direktiv av den 24 November 1986 (86/609/EEG). Protokollet träffade de etiska riktlinjerna av det franska ministeriet för jordbruk och skogar och godkändes av de lokala etiska kommittéerna (Comité d 'éthique pour L' expérimentation Animale Bordeaux n ° 50112090-A).
Obs: Under herr mätningarna, adekvat anestesi och fysiologiska övervakning (kroppstemperatur, andningsfrekvens) är ...

<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, även kallad S1BF för fältet somatosensoriska cortex eller fat, är en region inom det kortikala skiktet IV som kan observeras med hjälp av cytokrom c oxidas färgning9, och dess organisation är väl kända eftersom det har varit till stor del beskrivs 10,11. En vibrissa är ansluten till ett fat, som omkring 19.000 nervceller är organiserade i en kolumn12. Whisker-till-fat cortex vägen har flera f...

Hjärnan besitter inneboende mekanismer som gör att regleringen av dess stora substrat (dvs, glukos), både för dess bidrag och kapacitetsutnyttjande, beroende på variationer i lokal cerebral aktivitet. Glukos är den främsta energi substraten för hjärnan, har experiment utförts under de senaste åren visat att laktat, som produceras av astrocyterna, kan vara en effektiv energi substrat för nervceller. Detta väcker hypotesen om en laktat transfer mellan astrocyter och nervceller1. Känd som ANLS, för Astrocyten-neuron laktat transfer2, teorin diskuteras fortfarande högt men har lett till förslaget att glukos, i stället för att gå direkt in i nervceller, kan ange astrocyterna, där det metaboliseras till laktat, en metabolit som är , sedan, överförs till nervceller, som använder det som effektiv energi substrat. Om sådan en pendelbuss finns i vivo, skulle det ha flera viktiga konsekvenser, både för att förstå grundläggande tekniker i funktionell cerebral imaging (positronemissionstomografi [sällskapsdjur]) och för att dechiffrera de metaboliska förändringar som observerats i hjärnans sjukdomar.
Att studera hjärnans metabolism och i synnerhet, metaboliska interaktioner mellan nervceller och astrocyter, fyra huvudsakliga tekniker är tillgänglig (inte inklusive mikro-/ nanosensorer): autoradiografi, PET, två-photon fluorescerande konfokalmikroskopi och MRS. Autoradiografi var en av de första metoder som föreslås och ger bilder av regionala ansamling av radioaktivt 14C-2-deoxyglucose i hjärnan skivor, medan PET avkastning i vivo bilder av det regionala upptaget av radioaktivt 18 F-deoxyglucose. De båda har nackdelen med att använda irradiative molekyler samtidigt som det producerar bilder med låg-spatial upplösning. Två-foton mikroskopi cellulära lÃ¶sning av fluorescerande sonder, men ljusspridning av vävnad begränsar imaging djupet. Dessa tre tekniker har tidigare använts för att studera neuroenergetics hos gnagare under morrhår stimulering3,4,5,6. In vivo MRS har den dubbla fördelen av att vara icke-invasiv och nonradioactive, och någon hjärnstruktur kan utforskas. MRS kan dessutom utföras under neuronal aktivering, en teknik som kallas funktionell MRS (fMRS), som har utvecklats mycket nyligen i gnagare7. Därför föreslås ett protokoll för att övervaka hjärnans metabolism under cerebral aktivitet av 1H-MRS i vivo och noninvasivt. Förfarandet beskrivs i vuxna friska råttor med hjärnans aktivering erhålls genom en luft-puff morrhår stimulering utförd direkt i 7 T (herr) magnetkamera men kan anpassas i genetiskt modifierade djur samt i alla sjukdomstillstånd .

<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

Kärnmagnetisk resonans (NMR) erbjuder möjlighet att mäta cerebral metabolit innehållet i vivo och noninvasivt. Tack vare teknisk utveckling under det senaste decenniet och ökningen av magnetisk fältstyrka är det nu möjligt att få bra upplösning spectra i vivo i råtthjärna. Neuroenergetics (dvs., studier av hjärnans metabolism) och, särskilt, metaboliska interaktioner mellan de olika celltyper har lockade mer och mer intresse under de senaste åren. Bland dessa metaboliska interaktioner, är förekomsten av laktat transfer mellan nervceller och astrocyter fortfarande omdebatterat. Det är därför av stort intresse att utföra funktionella proton magnetisk resonans spektroskopi (1H-MRS) i en råtta modell av hjärnan aktivering och övervaka laktat. Dock metyl laktat toppen överlappar lipid resonanstoppar och är svårt att kvantifiera. Protokollet beskrivs nedan tillåter metabola och laktat fluktuationer som ska övervakas i ett aktiverat hjärnområde. Cerebral aktiveringen erhålls genom morrhår stimulering och 1H-MRS utförs i motsvarande aktiverade fat cortex, vars område detekteras med hjälp av blod-syre-nivå-beroende funktionell magnetisk resonanstomografi (fet fMRI). Alla stegen fullt beskrivs: valet av bedövningsmedel, spolar och sekvenser, att uppnå effektiv morrhår stimulering direkt i magnet och databehandling.

Detta protokoll tillåter kvantifiering av metaboliten fluktuationer under hjärnans aktivering, som erhålls genom rätt morrhår stimulering direkt i magneten.
I denna studie var det övergripande målet för DJÄRVA fMRI att kontrollera att morrhår stimulering var effektiva, att visualisera området aktiveras S1BF och korrekt lokalisera voxel för 1H-fMRS. Byggd för morrhår aktivering av enheten är effektiv. Ve...

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

Funktionell magnetresonans-spektroskopi på 7 T i råtta fat Cortex under morrhår aktiveringen

Efter kontroll av blod-syre-nivå-beroende funktionell magnetisk resonanstomografi (fet fMRI) som motsvarande somatosensoriska fat fältet cortex område (kallas S1BF) är korrekt aktiverad, viktigaste målet med denna studie är att kvantifiera Laktathalten fluktuationer i aktiverade råtta hjärnor av lokaliserade 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 ...

Denna metod kan hjälpa till att besvara viktiga frågor inom neuro genetik och dechiffrera de metaboliska förändringar som sker mellan vila och aktiverade tillstånd. Den största fördelen med denna teknik är att följa denna variation in vivo i realtid på ett icke-invasivt sätt. Noterbart denna teknik kan tillämpas på patologiska eller genetiskt modifierade djur, till exempel för att bestämma rollen av ett specifikt protein i metabolisk interaktion mellan nervceller och lyoceller. Börja med att placera en andningssensor på magnetbädden och överföra råttan till magnetbädden i benäget läge med näsan i isofluranmasken och med andningssensorn placerad mellan bröstkorgen och magnetbädden. Se till att rätt morrhår är fria och säkra råttan med tejp. Använd tejp för att göra en försäljning som fällor alla av rätt morrhår och rikta in den flexibla utloppsröret av luftpuffsystemet längs råttan MRI säng så att den del som lämnar röret är vinkelrätt och cirka en och en halv centimeter från försäljningen. Fixera sedan röret i position med mer tejp. Nästa ansluta flexibla inloppsröret från en tryckluftskälla till en solenoid reglerventil ingång och utloppsröret till solenoid reglerventilen utgång, var noga med att magneten styrventilen förblir utanför magnetrummet. Använd transistortransistor-logik porten för att ansluta pulserande enheten i magnetventilen och magneten och konfigurera enheten så att pulsningsfrekvensen är åtta Hertz, pulsningstiden är 20 sekunder, och vilotiden är 10 sekunder. För whisker stimulering placera råttan med hjärnan i upprätt läge och säkra djuret med örat barer. Placera volymmatrisspolen ovanför huvudet och fixera matrisen med tejp. Slå på luftpuffsystemet för att kontrollera att försäljningen rör sig i anteroposterior riktning utan rotation och ingen friktion. Slå sedan av luftpuffsystemet och placera sängändsspolen i mitten av magneten. För blodets syrenivå beroende funktionell resonanstomografi, kontrollera försäljningen rörelse igen och använda en lokalisering sekvens för att bekräfta att råttan är väl positionerat. Dra localizer-sekvensfliken till instruktionsnamnet och klicka på Fortsätt. Om platsen är okej dra T2 Star FID EPI sekvens fliken i instruktionens namn, centrera synfältet på mitten av hjärnan, och klicka justering plattform för att öppna den redigerade skanning instruktion. Spela sedan in en B0-karta och starta T2 Star FID EPI-sekvensen. Förvärva en annan lokalisering sekvens som bara visat att jämföra med den första och kontrollera om råttan har flyttat under T2 Star FID EPI sekvens. Sedan tillbaka sängen till sin initial position och ta bort volymen matrisen spole. För att bearbeta bilderna öppna T2 Star FID EPI filen och läsa T2 Star FID EPI bilden i bilden displayen. Öppna startfönstret för funktionsstyrenheten och i bearbetningsfliken välj fönstret för funktionell avbildning. Definiera stimulationsprotokollet och välj protokollfönstret, ställa in den på perioden till 40 och off-perioden till 20.Click invert attribution och dra reglaget stimulering tillstånd till vänster för att välja ett värde av en. I förbearbetningsfönstret ange medianfiltret i vanligt för förbearbetning och medianfiltret 2D 3D för efterbearbetning. Klicka sedan på execute. Dra markörerna för att justera överlägget uppslagstabellen och visualisera det aktiverade hjärnområdet. För att korrekt placera ytspolen för protonmagnetisk resonansspektroskopi eller MRS, rotera huvudet ungefär 30 grader medurs så att ytspolen kan placeras precis ovanför vänster fat cortex i ett horisontellt läge och ligger vid magneten centrum när inuti magneten. Koppla in ytspolen och fixera spolen på plats med tejp. Kontrollera att försäljningen fortfarande kan röra sig korrekt när luftpuffsystemet är på. Placera sedan sängen i magneten och kontrollera försäljningen rörelsen igen.Bekräfta djurets korrekta position med lokaliseringssekvensen som den demonstreras och dra fliken T2-TurboRARE-sekvensen till fönstret för instruktionsnamn. Klicka sedan på Fortsätt att utföra skanningsprogrammet och för att möjliggöra en korrekt lokalisering av voxel inom somatosensory fat fältet cortex. I slutet av skanningen dra lasersekvens fliken i instruktionen namn fönster och placera voxel i mitten av somatosensory fat fältet cortex området. Klicka justering plattform för att öppna den redigerade scan instruktion och klicka vingla för att något ändra impedans av mottagaren spole för tuning. När justeringen är klar klickar du på använd för att stänga instruktionsredigeraren och för att tillämpa ändringarna i den redigerade instruktionen. Spela in en B0-karta och starta pro diem MRS-förvärvet under en viloperiod. Förvärva en annan lokalisering sekvens att jämföra med den första och bekräfta att råttan inte flytta under lasern förvärvet. Slå sedan på luftpuffsystemet och använd lasersekvensen för att utföra en andra proton MRS. Utför en slutlig lokaliseringssekvens för att kontrollera om råttan har flyttat innan den återsändas sängen till sin ursprungliga position. Ta sedan bort ytspolen och återför råttan till bänken med övervakning tills full återhämtning. För att bearbeta MRS bilderna öppna den linjära kombinationen av modell spectra eller LC modell programvara och välj lämplig datatyp och fil. Klicka på okej och i rubriken avsnitt manuellt ange en rubrik och definiera en adekvat delar per milliliter intervall. Klicka sedan på kör LC-modellen för att starta LC-modellens kvantifiering. När höger morrhår stimuleras med hjälp av den hemmagjorda luft puff system som visat en positiv FET signal upptäcks i den vänstra fat cortex, även kallad somatosensory fat fältet. Med hjälp av anatomiska magnetiska resonansbilder och en råtta hjärnan atlas schema den aktiverade hjärnan området visualiseras av FET funktionell MRI gör att en voxel att placeras i somatosensory fat fältområdet som aktiveras under morrhår stimulering. När paradigm för morrhår stimulering är påslagen en ökning av laktathalten observeras i den vänstra somatosensory fat fältet. För att bättre visualisera de metaboliska fluktuationer mellan vila och aktiverade perioder en spektral subtraktion kan utföras. Från denna subtraherade spektrum ökningen av laktat innehåll med hjärnan aktivering kan visualiseras mycket lättare. Till exempel i denna råtta N-Acetylaspartat signalen var något minskade. Medan laktattoppen knappast upptäcks på detta in vivo deconvolution spektrum i vila LC-modellen kunde kvantifiera toppen med en god noggrannhet och 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

Resonansspektroskopi av levande Drosophila melanogaster Med hjälp av 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

Bedömning av ultraljud vocalizations Under Drug Self-råttor

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

Högupplösta functional magnetic resonance imaging metoder för Human mitthjärnan

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

Användning av magnetisk resonansspektroskopi som ett verktyg för mätning av Bi-hemisfären transkraniell elektriska retningar Effekter på Primär 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 Analys av råtthjärna genom högupplöst NMR-spektroskopi av vävnadsextrakt

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

Med hjälp av kombinerade Metoder för att definiera rollen av plasmamembranet leverans under Axon förgrening och 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 resonanstomografi protokoll för Stroke debut tid uppskattning i Permanent Cerebral ischemi

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

Kombinerade transkraniell magnetisk stimulering och elektroencefalografi av dorsolaterala prefrontala 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

Genomföra Hyperscanning experiment med funktionella nära-infraröd 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 resonanstomografi i kronisk Ryggmärgs kompression

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