Name: advanced diffusion imaging in the hippocampus of rats with mild traumatic brain injury
Uploaded: 2019-08-14T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Advanced Diffusion Imaging in The Hippocampus of Rats with Mild Traumatic Brain Injury at JoVE.com

המחברים רוצים להודות לקרן המחקר-פלנדרס (FWO) לתמיכה בעבודה זו (מספר מענק: G027815N).

הפרוטוקול אושר על ידי ועדת האתיקה של בעלי החיים באוניברסיטת גנט (ECD 15/44Aanv), וכל הניסויים נערכו בהתאם להנחיות הנציבות האירופית (הוראה 2010/63/האיחוד האירופי).
1. הכנת בעלי חיים והקסדה מצורף
<ol><li>שוקלים נקבה Wistar H עכברוש (± 250 g או 12 שבועות של גיל) ו מורדם בחדר אינדוקציה קטן מלא בתערוב?...

<ol>
	<li>Carroll, L. 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=Systematic+Review+of+the+Prognosis+After+Mild+Traumatic+Brain+Injury+in+Adults.">Systematic Review of the Prognosis After Mild Traumatic Brain Injury in Adults.</a> Cognitive, Psychiatric, and Mortality Outcomes: Results of the International Collaboration on Mild Traumatic Brain Injury Prognosis. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 95 (3), S152-S173 (2014).</li><li>Buck, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mild+Traumatic+Brain+Injury:+A+Silent+Epidemic+in+Our+Practices.">Mild Traumatic Brain Injury: A Silent Epidemic in Our Practices.</a> Health &amp; Social Work. 36 (4), 299-302 (2011).</li><li>Bodanapally, U. K., Sours, C., Zhuo, J., Shanmuganathan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+of+Traumatic+Brain+Injury.">Imaging of Traumatic Brain Injury.</a> Radiologic Clinics of North America. 53 (4), 695-715 (2015).</li><li>Basser, P. J., Mattiello, J., LeBihan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR+diffusion+tensor+spectroscopy+and+imaging.">MR diffusion tensor spectroscopy and imaging.</a> Biophysical Journal. 66 (1), 259-267 (1994).</li><li>Hulkower, M. B., Poliak, D. B., Rosenbaum, S. B., Zimmerman, M. E., Lipton, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Decade+of+DTI+in+Traumatic+Brain+Injury:+10+Years+and+100+Articles+Later.">A Decade of DTI in Traumatic Brain Injury: 10 Years and 100 Articles Later.</a> American Journal of Neuroradiology. 34 (11), 2064-2074 (2013).</li><li>Hutchinson, E. B., Schwerin, S. C., Avram, A. V., Juliano, S. L., Pierpaoli, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+MRI+and+the+detection+of+alterations+following+traumatic+brain+injury.">Diffusion MRI and the detection of alterations following traumatic brain injury.</a> Journal of Neuroscience Research. 96 (4), 612-625 (2018).</li><li>Wallace, E. J., Mathias, J. L., Ward, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+tensor+imaging+changes+following+mild,+moderate+and+severe+adult+traumatic+brain+injury:+a+meta-analysis.">Diffusion tensor imaging changes following mild, moderate and severe adult traumatic brain injury: a meta-analysis.</a> Brain Imaging and Behavior. , 1-15 (2018).</li><li>Rutgers, D. 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=White+Matter+Abnormalities+in+Mild+Traumatic+Brain+Injury:+A+Diffusion+Tensor+Imaging+Study.">White Matter Abnormalities in Mild Traumatic Brain Injury: A Diffusion Tensor Imaging Study.</a> American Journal of Neuroradiology. 29 (3), 514-519 (2008).</li><li>Bondi, C. O., 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=Found+in+translation:+Understanding+the+biology+and+behavior+of+experimental+traumatic+brain+injury.">Found in translation: Understanding the biology and behavior of experimental traumatic brain injury.</a> Neuroscience &amp; Biobehavioral Reviews. 58, 123-146 (2015).</li><li>Shultz, S. 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=The+potential+for+animal+models+to+provide+insight+into+mild+traumatic+brain+injury:+Translational+challenges+and+strategies.">The potential for animal models to provide insight into mild traumatic brain injury: Translational challenges and strategies.</a> Neuroscience &amp; Biobehavioral Reviews. 76, 396-414 (2017).</li><li>Osier, N. D., Dixon, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Controlled+Cortical+Impact+Model:+Applications,+Considerations+for+Researchers,+and+Future+Directions.">The Controlled Cortical Impact Model: Applications, Considerations for Researchers, and Future Directions.</a> Frontiers in Neurology. 7 (AUG), (2016).</li><li>Lyeth, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Historical+Review+of+the+Fluid-Percussion+TBI+Model.">Historical Review of the Fluid-Percussion TBI Model.</a> Frontiers in Neurology. 7 (DEC), 1-7 (2016).</li><li>Marmarou, A., Foda, M. A. A. -. E., van den Brink, W., Campbell, J., Kita, H., Demetriadou, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+model+of+diffuse+brain+injury+in+rats.">A new model of diffuse brain injury in rats.</a> Journal of Neurosurgery. 80 (2), 291-300 (1994).</li><li>Heim, L. 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=The+Invisibility+of+Mild+Traumatic+Brain+Injury:+Impaired+Cognitive+Performance+as+a+Silent+Symptom.">The Invisibility of Mild Traumatic Brain Injury: Impaired Cognitive Performance as a Silent Symptom.</a> Journal of Neurotrauma. 34 (17), 2518-2528 (2017).</li><li>Zohar, O., Rubovitch, V., Milman, A., Schreiber, S., Pick, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+consequences+of+minimal+traumatic+brain+injury+in+mice.">Behavioral consequences of minimal traumatic brain injury in mice.</a> Acta Neurobiol Exp (Wars. 71 (1), 36-45 (2011).</li><li>Pierpaoli, C., Basser, 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=Toward+a+quantitative+assessment+of+diffusion+anisotropy.">Toward a quantitative assessment of diffusion anisotropy.</a> Magnetic resonance in medicine&#8239;: official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 36 (6), 893-906 (1996).</li><li>Jensen, J. H., Helpern, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI+quantification+of+non-Gaussian+water+diffusion+by+kurtosis+analysis.">MRI quantification of non-Gaussian water diffusion by kurtosis analysis.</a> NMR in Biomedicine. 23 (7), 698-710 (2010).</li><li>Fieremans, E., Jens, H., Jensen, J. A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=White+matter+characterization+with+diffusional+kurtosis+imaging.">White matter characterization with diffusional kurtosis imaging.</a> NeuroImage. 58, 177-188 (2011).</li><li>Leemans, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Explore DTI. , (2019).</li><li>Loening, A. M., Gambhir, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AMIDE:+A+Free+Software+Tool+for+Multimodality+Medical+Image+Analysis.">AMIDE: A Free Software Tool for Multimodality Medical Image Analysis.</a> Molecular Imaging. 2 (3), 131-137 (2003).</li><li>Veraart, 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=Denoising+of+diffusion+MRI+using+random+matrix+theory.">Denoising of diffusion MRI using random matrix theory.</a> NeuroImage. 142, 394-406 (2016).</li><li>Veraart, J., Fieremans, E., Novikov, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+MRI+noise+mapping+using+random+matrix+theory.">Diffusion MRI noise mapping using random matrix theory.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 76 (5), 1582-1593 (2016).</li><li>Braeckman, K., 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=Dynamic+changes+in+hippocampal+diffusion+and+kurtosis+metrics+following+experimental+mTBI+correlate+with+glial+reactivity.">Dynamic changes in hippocampal diffusion and kurtosis metrics following experimental mTBI correlate with glial reactivity.</a> NeuroImage: Clinical. 21 (August 2018), 101669 (2019).</li><li>Jones, D. K., Kn&#246;sche, T. R., Turner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=White+matter+integrity,+fiber+count,+and+other+fallacies:+The+do's+and+don'ts+of+diffusion+MRI.">White matter integrity, fiber count, and other fallacies: The do's and don'ts of diffusion MRI.</a> NeuroImage. 73, 239-254 (2013).</li><li>. Matlab code DKI and WMTI model Available from: <a target="_blank" href="https://github.com/NYU-DiffusionMRI/Diffusion-Kurtosis-Imaging">https://github.com/NYU-DiffusionMRI/Diffusion-Kurtosis-Imaging</a> (2019)</li></ol>

מאז mTBI לעתים קרובות היא תוצאה של פציעה מפוזר ועדינה שאינה מראה חריגות ב-CT ו סריקות MRI קונבנציונאלי, הערכה של נזק microstructural בניים לאחר טראומה קלה נשאר אתגר. לכן, יש צורך בטכניקות דימות מתקדמות יותר כדי להמחיש את המידה המלאה של הטראומה. היישום של הדמיה תהודה מגנטית במחקר TBI צברה עניין רב יותר במ?...

פגיעה מוחית טראומטית (TBI) צברה יותר תשומת לב בשנים האחרונות, כפי שהוא הפך להיות ברור כי פציעות המוח האלה יכולים לגרום לחיים קוגניטיבית, פיזית, רגשית, והשלכות חברתיות1. למרות המודעות ההולכת וגוברת, TBI מתון (mTBI, או זעזוע מוח) הוא עדיין לעתים קרובות לא דיווחו ולא אובחן. MTBI כבר המכונה מגיפה שקט, ואנשים עם היסטוריה של mTBI להראות שיעורי גבוה יותר של שימוש בסמים או בעיות פסיכיאטריות2. מספר חולים עם mTBI ללכת לא מאובחנים כל שנה בשל האופי מפוזר ועדין של הפציעות, אשר לעתים קרובות אינם גלויים על טומוגרפיה ממוחשבת קונבנציונאלי (CT) או תהודה מגנטית (MRI) סריקות. חוסר הראיות הרדיולוגי של פגיעה במוח הוביל לפיתוח של טכניקות דימות מתקדמות יותר כמו MRI דיפוזיה, אשר רגישים יותר לשינויים microמבבניים3.
Mri דיפוזיה מאפשר ב vivo מיפוי של המיקרו מבנה, וטכניקה זו mri שימש בהרחבה במחקרים tbi4,5,6. מתוך דיפוזיה הטנסור, אנאיזוטרופיה החלקי (FA) והטשטוש הממוצע (MD) מחושבים על שינוי בכמת בארגון המיקרו-מבני שלאחר הפציעה. ביקורות אחרונות ב mtbi דו ח מטופלים מגביר ב-FA ופוחתת ב-MD בעקבות פציעה, אשר יכול להיות מעיד על נפיחות סיבי7. בניגוד לכך, העליות ב-MD וירידות ב-FA מצויים גם הם הציעו שיבושים בלתי מנוצלים במבנה של מסגרת הבאה בעקבות היווצרות בצקת, ניוון סיבי, או חוסר יישור סיבים/הפרעה8. ממצאים מעורבים אלה ניתן להסביר חלקית על ידי טרוגניות קליני משמעותי של mTBI נגרמת על ידי סוגים שונים של השפעה וחומרה (למשל, סיבוב האצת, טראומה בכוח קהה, הפיצוץ פציעה או שילוב של לשעבר). עם זאת, כרגע אין קונצנזוס ברור לגבי הפתולוגיה הבסיסית בסיס ביולוגי/הסלולר השינויים ההצמדה בארגון מיקרוקונסטרוקטיבי.
דגמי בעלי חיים מספקים הגדרה סטנדרטית ומבוקרת לחקירת מנגנונים ביולוגיים של פציעה ותיקון לאחר TBI בפירוט רב יותר. מספר דגמים ניסיוניים עבור tbi פותחו ומייצגים היבטים שונים של האדם tbi (למשל, מוקד לעומת טראומה או טראומה הנגרמת על ידי כוחות הסיבוב)9,10. בשימוש נפוץ מודלים בעלי חיים כוללים את ההשפעה הנשלטת בקליפת הגוף (CCI) ופציעה הקשה נוזל לרוחב (lfpi) מודלים11,12. למרות שהפרמטרים הניסיוניים יכולים להיות מבוקרים היטב, מודלים אלה עושים שימוש בפתיחת גולגולת כדי לחשוף את המוח. כריתת הגולגולת או שברי הגולגלות אינם נראים בדרך כלל ב mTBI; לכן, מודלים ניסיוניים אלה אינם תקפים כדי לחקות mTBI. האצת מודל ההשפעה שפותחה על ידי Marmarou ואח '13 עושה שימוש במשקל כי הוא ירד מגובה מסוים על ראשו של העכברוש, אשר מוגן על ידי קסדה. מודל זה בעלי חיים גורם דומה שינויים מיקרובניים וליקויים קוגניטיביים כפי שנראה בחולים הסובלים טראומה קלה. לכן, מודל זה marmarou ירידה במשקל מתאים לחקור בסמנים הדמיה לפזר mtbi14,15.
דו ח זה מדגים את היישום של MRI מתקדם דיפוזיה במודל עכברוש mTBI באמצעות משקל מרארו להוריד את הדגם. הראשון המוצג הוא איך לגרום טראומה קלה ומפוזר, ניתוח באמצעות דיפוזיה הדמיה טנסור (DTI) מודל מסופק אז. מידע ביולוגי ספציפי מתקבל עם שימוש במודלים דיפוזיה מתקדמות יותר [i.e., דיפוזיה קורטוזיס דימות (DKI) ושלמות מערכת החומר הלבן (WMTI) מודל]. באופן ספציפי, טראומה קלה נגרם ושינויים זעירים מוערכים לאחר מכן בהיפוקמפוס באמצעות MRI קונבנציונאלי משוקלל-T2 ופרוטוקול דימות מתקדם דיפוזיה.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Induction of trauma</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.9% NaCl physiologic solution</td>
			<td>B Braun</td>
			<td>394496</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>brass weight 450g</td>
			<td>custom made</td>
			<td>custom made</td>
			<td>diamter 18mm and 210 mm height</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>catheter</td>
			<td>Terumo</td>
			<td>Versatus-W</td>
			<td>26G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethilon II</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>EH7824</td>
			<td>FS-3, 4-0, 3/8, 16mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrass</td>
			<td>Foam to Size</td>
			<td>Type E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plexiglas tube</td>
			<td>ISPA Plastics</td>
			<td>416564</td>
			<td>M1 PMMA XT GOO tube 25x19 mm (inner diamter 19 mm, minimal length of 1.50 m)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Preclinical CT scanner</td>
			<td>Molecubes</td>
			<td>X-cube</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel helmet</td>
			<td>custom made</td>
			<td>custom made</td>
			<td>diameter 10 mm and 3 mm thickness</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vetbond Tissue Adhesive</td>
			<td>3M</td>
			<td>1469SB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vetergesic (buprenorphin)</td>
			<td>EcuPhar</td>
			<td>VETERG20</td>
			<td>0.05 mk/kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylocaine 2% gel</td>
			<td>AstraZeneca</td>
			<td>Xylocaine 2%</td>
			<td>gel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylocaine (lidocain 2%)</td>
			<td>Aspen/AstraZeneca</td>
			<td>Xylocaine 2% gel</td>
			<td>100 &#956;l injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diffusion MRI</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Preclinical MRI acquisition software</td>
			<td>Bruker Biospin MRI GmbH</td>
			<td>Z400_PV51_CENTOS55</td>
			<td>ParaVision 5.1 MRI software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Preclinical MRI scanner</td>
			<td>Bruker Biospin MRI GmbH</td>
			<td>PharmaScan 70/16</td>
			<td>7T MRI scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quadrature volume coil</td>
			<td>Bruker Biospin MRI GmbH</td>
			<td>RF RES 300 1H 075/040 QSN TR</td>
			<td>Model No: 1P T13161C3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small animal physiological monitoring unit</td>
			<td>Rapid Biomedical</td>
			<td>EKGHR02-0571-043C01</td>
			<td>Unit for respiratory monitoring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water-based heating unit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Haake S 5P</td>
			<td>Model No: 1523051</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anaesthesia</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anaesthesia movable unit</td>
			<td>Veterenary technics</td>
			<td></td>
			<td>BDO - Medipass, Ijmuiden</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>isoflurane: Isoflo</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td>B506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen generator</td>
			<td>Veterenary technics</td>
			<td>7F-3</td>
			<td>BDO - Medipass, Ijmuiden</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diffusion image processing</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amide</td>
			<td>http://amide.sourceforge.net</td>
			<td>Version 1.0.5.</td>
			<td>Medical Imaging Data Examiner Toolbox (Loening AM, Gambhir SS, &#34; AMIDE: A Free Software Tool for Multimodality Medical Image Analysis&#34;, Molecular Imaging, 2(3):131-137, 2003)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ExploreDTI</td>
			<td>http://www.exploredti.com</td>
			<td>Version 4.8.6</td>
			<td>Toolbox for (pre-)processing and analysis of diffusion weighted MR images (Leemans A, Jeurissen B, Sijbers J, and Jones DK. ExploreDTI: a graphical toolbox for processing, analyzing, and visualizing diffusion MR data. In: 17th Annual Meeting of Intl Soc Mag Reson Med, p. 3537, Hawaii, USA, 2009)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRtrix3</td>
			<td>http://www.mrtrix.org</td>
			<td>Version 3.0_RC3-86-g4b523b41</td>
			<td>Toolbox for (pre-)processing and analysis of diffusion weighted MR images</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

advanced diffusion imaging in the hippocampus of rats with mild traumatic brain injury

פגיעה מוחית טראומטית קלה (mTBI) היא הסוג הנפוץ ביותר של פציעה במוח נרכש. מאז חולים עם פגיעה מוחית טראומטית מראים שינויים עצומים ו טרוגניות (גיל, מין, סוג של טראומה, פתווגיות אפשריות אחרות, וכו '), מודלים בעלי חיים לשחק תפקיד מפתח בגורמים להתיר כי הם מגבלות במחקר קליני. הם מספקים הגדרה סטנדרטית ומבוקרת כדי לחקור את המנגנונים הביולוגיים של פציעה ותיקון לאחר TBI. עם זאת, לא כל המודלים בעלי חיים לחקות את האופי מפוזר ועדין של mTBI ביעילות. לדוגמה, ההשפעה הנפוצה בשימוש בקליפת המוח (CCI) ופציעה לרוחב הקשה של נוזלים (LFPI) מודלים לעשות שימוש בפתיחת גולגולת כדי לחשוף את מוחו ולגרום לטראומה מוקד נרחב, אשר אינם נראים בדרך כלל ב mTBI. לכן, מודלים ניסיוניים אלה אינם תקפים כדי לחקות mTBI. לכן, מודל המתאים צריך לשמש כדי לחקור mTBI. ירידה משקל Marmarou מודל לחולדות גורמת שינויים מיקרובניים דומים ליקויים קוגניטיביים כפי שנראה בחולים הסובלים טראומה קלה; לפיכך, מודל זה נבחר עבור פרוטוקול זה. טומוגרפיה ממוחשבת קונבנציונאלי הדמיה תהודה מגנטית (MRI) סריקות בדרך כלל לא להראות נזק בעקבות פציעה קלה, כי mTBI מעורר לעתים קרובות רק פציעות מעודן ומפוזר. עם MRI משוקלל הדיפוזיה, ניתן לחקור תכונות microקונסטרוקטיבית של רקמת המוח, אשר יכול לספק תובנה יותר לשינויים מיקרוסקופיים בעקבות טראומה קלה. לכן, המטרה של מחקר זה היא להשיג מידע כמותי של האזור הנבחר של הריבית (כלומר, ההיפוקמפוס) לעקוב אחר התקדמות המחלה לאחר קבלת מתון ומפוזר פציעה במוח.

במחקר, כל עכברי TBI (n = 10) שרדו את ההשפעה והצליחו להתאושש ההשפעה וההרדמה בתוך 15 דקות לאחר הניתוק מן ההרדמה23. על תמונות CT, לא היתה כל ראיה של שברים בגולגולת ואת התמונות T2 לא הראו חריגות כגון דימום, החדרים מוגדלים, או היווצרות בצקת באתר החבלה 1 יום לאחר טראומה (איור 5). ?...

Watch this Scientific Journal Video about Advanced Diffusion Imaging in The Hippocampus of Rats with Mild Traumatic Brain Injury at JoVE.com

Advanced Diffusion Imaging in The Hippocampus of Rats with Mild Traumatic Brain Injury

המטרה הכוללת של הליך זה היא להשיג מידע מיקרוקונסטרוקטיבי כמותי של ההיפוקמפוס בחולדה עם פציעה מוחית טראומטית מתון. פעולה זו מתבצעת באמצעות מתקדם דיפוזיה-משוקלל תהודה מגנטית פרוטוקול הדמיה האזור של הריבית ניתוח מבוססי מפות דיפוזיה פרמטרית.

הדמיה מתקדמת דיפוזיה בהיפוקמפוס של חולדות עם פגיעה מוחית טראומטית מתון

Mild traumatic brain injury (mTBI) is the most common type of acquired brain injury. Since patients with traumatic brain injury show a tremendous ...

עם פרוטוקול הדמיה דיפוזיה זה, ניתן לחקור שינויים מיקרו-מבניים בהיפוקמפוס של חולדה עם פגיעה מוחית טראומטית קלה שאחרת אינם נראים ב- MRI אנטומי. טכניקה זו יכולה לזהות שינויים במוח בעקבות טראומה קלה ומפושל אשר לא ניתן לזהות עם CT או MRI אנטומי. טכניקה זו מקלה על ניטור תהליך ההחלמה לאחר פגיעה מוחית טראומטית קלה באופן אובייקטיבי וכמותי.טכניקת דימות וניתוח דיפוזיה זו יכולה להיות מיושמת גם בהפרעות אחרות המשפיעות על המוח, כגון דמנציה ותטרשת נפוצה, לא רק במחקרים פרה-קליניים אלא גם בבני אדם. בפרוטוקול זה, חשוב כי איכות סריקות דיפוזיה וצעדי תיקון הוא גבוה, ולכן הדרכה של טכנאים מנוסים ואנליסטים מוצע. מניחים את החיה על כרית חימום 37 מעלות צלזיוס לאחר אישור חוסר תגובה קמצוץ בוהן ב 12 שבועות, נקבה, Wistar H עכברוש ולהכניס קטטר לתוך וריד זנב בצדד.להזריק 100 microliters של 2% לידוקאין מקומי לתוך הקרקפת מגולח וחיטוי ולעשות חתך קו האמצע לחשוף את הגולגולת. השתמש במספריים קטנים כדי להסיר את כל הממברנות העודפות ולשפשף ניצן כותנה על פני הגולגולת עד periosteum כבר לא קיים, ולאחר מכן להשתמש טיפה של דבק רקמות כדי לחבר קוטר 10 מילימטר, שלושה מילימטר עבה, דיסק מתכתי כ 1/3 מול ו 2/3 מאחורי bregma. עבור אינדוקציה פגיעה מוחית טראומטית, מניחים את החולדה על מיטה בהתאמה אישית עם מזרן קצף של קבוע קפיץ מסוים ומ מניחים את החולדה ישירות מתחת לצינור פלסטיק שקוף עם משקל פליז 450 גרם עם הקסדה אופקית ככל האפשר.משוך את המשקל עד מטר אחד. עם ניסוי שני נוכח, לשחרר את המשקל ויש לי הניסוי השני להזיז את החולדה מן הצינור מיד לאחר הפגיעה כדי למנוע פציעה שנייה. משוך בעדינות את הקסדה מהגולגולת ולהשתמש גזה כדי לעצור כל דימום.סגור את העור עם תפר ולהחיל ג'ל משככי כאבים מקומיים על החתך. מניחים את החולדה על המיטה של סורק CT ולנהל תכליתי, במינון נמוך CT סריקה כדי לשלול שברים בגולגולת, ולאחר מכן למקם את החולדה בכלוב נקי על כרית חימום 37 מעלות צלזיוס עם ניטור עד recumbency מלא לפני החזרת החיה לכלוב שלה. לפני ויום אחד לאחר אינדוקציה טראומה, לאשר חוסר תגובה קמצוץ בוהן בבעל החיים הניסיוני ולמקם את החיה על מיטת סורק MR במצב כיסוי ראש, נוטה.החלק את סליל עוצמת הקול המרובע מעל הראש והקדם את מיטת הסורק לסורק. כדי להבטיח מיקום נכון, השג סריקת סיירת של 3 מטוסים המוגדרת כברירת מחדל. בסיום הסריקה, טען את הסריקה בהצגת התמונה וודא שהראש שוכב ישר ושמוח ממוקם במרכז המגנט והסליל.רכוש תמונות משוקלללות T2 באמצעות הגדרות ברירת המחדל, למעט השדה, התצוגה וגודל המטריצה שיש להתאים לרזולוציה גבוהה יותר במישור של 109 על 109 מיקרומטרים. פתח את עורך הגיאומטריה והצב את חבילת הפרוסה במיקום הנכון, כולל הבולבוס של המוח והמוח הקטן וטען שלושה רצפי הד-פלנאר חדשים, משוקללי דיפוזיה, ספין-הד מתביית B_diffusion לפרוטוקול בקרת הסריקה. רכוש תמונות משוקללות דיפוזיה באמצעות הגדרות ברירת המחדל ופתח את הכרטיסיה עריכת סריקה.הגדר את כיוון הפרוסה ל- axial ואת מספר הפרוסות ל- 25 כדי להשיג עובי פרוסה של 500 מיקרומטר ומרחק פרוסה פנימי של 600 מיקרומטרים ולתקן את כיוון הקריאה לשמאל-ימין. תחת הכרטיסיה גיאומטריה, התאם את הפרמטרים הגיאומטריים והתאם את שדה התצוגה וגודל המטריצה ל- 105 על 105 כדי להבטיח רזולוציה של 333 על 333 מיקרומטרים. לחץ על הכרטיסיה דיפוזיה בתוך הכרטיסיה מחקר עבור כל אחד משלושת מעטפות ההתפזרות והתאם את מספר כיווני ההיתוך ל- 32 עבור המעטפת הראשונה, 46 עבור המעטפת השנייה ו- 64 עבור המעטפת השלישית.שנה את מספר תמונות B0 לחמש עבור המעטפת הראשונה, חמש עבור המעטפת השניה ושבע עבור המעטפת השלישית, והתאם את הוראות ההדרגה עם קובצי כיוון מעבר צבע מותאמים אישית. התאם את ערך B לכיוון ל- 800 שניות למילימטר בריבוע עבור המעטפת הראשונה, 1, 500 שניות למילימטר בריבוע עבור הקליפה השנייה, ו- 2,000 שניות למילימטר בריבוע עבור הקליפה השלישית, ולאחר מכן פתח את עורך הגיאומטריה והצב את שדה המבט בין הבולבוס והקליפה המוחית המכילים רק את המוח הקטן כדי להפחית את החפץ ואת זמן הסריקה. עם השלמת פרוטוקול הסריקה, להעביר את החיה ממיטת הסורק לכלוב נקי עם כרית חימום 37 מעלות צלזיוס עם ניטור עד חקירה מלאה.לעיבוד תמונה MRI דיפוזיה, לטעון את התמונות MRtrix3 ולבצע תיקון רעש ותיקון צלצול גיבס על תמונות משוקלל דיפוזיה בתוכנה. המירו את התמונות המשוקללות במשקל דיפוזיה בתצלומית T2 לפורמט NIFTI כמצוין. לביצוע תיקון לעיוותים של דימות הד-פלנארי, תנועה ואדי, בתפריט תוספים של ExploreDTI, בחרו 'תיקון' לעיוותים של תנועת נושא EC/EPI ובחרו בקובץ נתוני הדיפוזיה שנוסח מראש.כדי לחשב את מדדי ההדמיה של טנזור דיפוזיה עבור כל חולדה, לחץ על תוספים וייצא דברים ל- NIFTI, ולאחר מכן בחר את המפות הפרמטריות של מודל ההדמיה של טנזור דיפוזיה וייצא את המפות הפרמטריות עבור מודלי תקינות המתיחה של קורטוזיס חומר לבן. כדי ליצור קובץ מסכה עבור ההיפוקמפוס של כל חולדה, לטעון את תמונת אניסוטרופיה שבר של החולדה במציג MRtrix ולחץ על כפתור הפלוס כדי ליצור אזור חדש של עניין. כדי לחלץ את מדדי ההיתוך של ההיפוקמפוס של החולדה, לייבא את קובץ המסכה שנוצר בתוכנת AMIDE ולפתוח את המפות הפרמטריות ואת תמונת המסכה של החולדה.להוספת אזור העניין של קובץ המסיכה ל- AMIDE, בחרו בתדמית קובץ המסיכה, לחצו על 'עריכה', 'הוסף אזור עניין' ו'איזוקונטור תלת-מימדי' ותנו לאזור המעניין שם בעל משמעות. לחץ על אזור העניין המוצג בתדמית המסיכה ואשר כי אמצעי אחסון זה צריך להכיל רק voxels עם ערך של אחד. כדי לחשב את הערכים הממוצעים של מדדי ההיזור בהיפוקמפוס, לחץ על כלים וחשב את סטטיסטיקת אזור הריבית וציין את התמונות ואת אזור העניין שיש לכלול.לאחר לחיצה על בצע, יופיע חלון מוקפץ עם הערכים המחושבים שניתן להשתמש בהם לניתוח סטטיסטי נוסף. בניסוי מייצג זה, לא היו ראיות לשבר בגולגולת כפי שהוערך על ידי הדמיית CT ותמונות T2 לא הראו שום חריגות באתר החבלה יום אחד לאחר הטראומה. כדי לבחון את איכות שלב הרישום השותף הלא נוקשה בין תמונת T2 לבין ערכת נתוני ההיזור, נוספה שכבת-על של תמונת T2 למפת אניסוטרופיית השבר המקודדת בצבע.לאחר מכן ניתן היה לחשב את המפות הפרמטריות עבור אניסטרופיה חלקית, דיפוזיביות ממוצעת, דיפוזיביות אקסיאלית ומפות פרמטריות של דיפוזיה רדיאלית. בתוך אזור העניין, חישוב הערכים הממוצעים עבור ערכי קורטוזיס אקסיאליים, ממוצעים ורדיאליים, כמו גם ערכים עבור שבר המים האקסונאלי, דיפוזיות חוץ-אקסונאלית אקסונאלית ורדיאלית, וטורטואוזיות של שלמות דרכי החומר הלבן יכולות להתבצע גם כן. בניסוי מייצג זה, ניתוח מדדי דימות טנזור דיפוזיה גילה עלייה משמעותית בערכי אניסוטרופיה שבר וירידה בערכי דיפוזיביות בעקבות השפעה בקבוצת פגיעה מוחית טראומטית קלה.מדדי קורטוזיס דיפוזיה הראו גם ירידה משמעותית בקורטוזיס רדיאלי בעקבות השפעה בעוד שלא נצפו שינויים בקורטוזיס האקסיאלי או הממוצע. באמצעות מודל שלמות מערכת החומר הלבן, ההתפזרות החוץ-אקסונאלית הרדיאלית הראתה ירידה משמעותית והטורטואוזיות הוכיחה עלייה משמעותית בקבוצת הפציעות המוחיות הטראומטיות הקלות יום אחד לאחר הפגיעה. במהלך ניתוח התמונה, חשוב לבדוק אם תבנית הנתונים מ- MRtrix הומרה ויובעה כראוי ל- ExploreDTI ושכל שלב תיקון בוצע כראוי.במקום ניתוח מבוסס ROI, ניתן ליישם ניתוח voxel-by-voxel כדי לחקור שינויים במוח כולו. טכניקה זו היא בעלת ערך רב בתחום הדמיה מוחית והוא יכול להיות מיושם על הפרעות מוחיות אחרות, כמו גם, למשל דמנציה טרשת נפוצה.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Investigations on Alterations of Hippocampal Circuit Function Following Mild Traumatic Brain Injury

חקירות על שינויים בתפקוד המעגל היפוקמפוס בעקבות פגיעה מוחית טראומטית קלה

Traumatic Brain Injury (TBI) afflicts more than 1.7 million people in the United States each year and even mild TBI can lead to persistent neurological ...

A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

A Novel In Vitro Model of Blast Traumatic Brain Injury

מודל הרומן במבחנה של פגיעה מוחית טראומטית הפיצוץ

Traumatic brain injury is a leading cause of death and disability in military and civilian populations. Blast traumatic brain injury results from the ...

Effects of Blast-induced Neurotrauma on Pressurized Rodent Middle Cerebral Arteries

השפעות הפיצוץ-induced Neurotrauma על מכרסם מווסת המזרח התיכון העורקים המוחיים

Though there have been studies on the histopathological and behavioral effects of blast exposure, fewer have been dedicated to blast&#39;s cerebral ...

Investigating Alterations in Caecum Microbiota After Traumatic Brain Injury in Mice

חקירת שינויים Caecum Microbiota לאחר פציעה טראומטית במוח עכברים

Increasing evidence shows that the microbiota-gut-brain axis plays an important role in the pathogenesis of brain diseases. Several studies also ...

Laser-Induced Brain Injury in the Motor Cortex of Rats

פגיעה מוחית כתוצאה בלייזר בקליפת המוח המוטורית של חולדות

A common technique for inducing stroke in experimental rodent models involves the transient (often denoted as MCAO-t) or permanent (designated as MCAO-p) ...

Low-intensity Blast Wave Model for Preclinical Assessment of Closed-head Mild Traumatic Brain Injury in Rodents

מודל גל פיצוץ בעצימות נמוכה להערכה פרה-קלינית של פגיעה מוחית טראומטית קלה בראש סגור במכרסמים

Traumatic brain injury (TBI) is a large-scale public health problem. Mild TBI is the most prevalent form of neurotrauma and accounts for a large number of ...

A Metric Test for Assessing Spatial Working Memory in Adult Rats Following Traumatic Brain Injury

מבחן מטרי להערכת זיכרון עבודה מרחבי בחולדות בוגרות בעקבות פגיעה מוחית טראומטית

Impairments to sensory, short-term, and long-term memory are common side effects after traumatic brain injury (TBI). Due to the ethical limitations of ...

Electromagnetic Controlled Closed-Head Model of Mild Traumatic Brain Injury in Mice

מודל ראש סגור מבוקר אלקטרומגנטי של פגיעה מוחית טראומטית קלה בעכברים

Highly reproducible animal models of traumatic brain injury (TBI), with well-defined pathologies, are needed for testing therapeutic interventions and ...

Assessing Changes in Synaptic Plasticity Using an Awake Closed-Head Injury Model of Mild Traumatic Brain Injury

הערכת שינויים בפלסטיות סינפטית באמצעות מודל פגיעת ראש סגורה ערה של פגיעה מוחית טראומטית קלה

Mild traumatic brain injuries (mTBIs) are a prevalent health issue in North America. There is increasing pressure to utilize ecologically valid models of ...

Intravital Imaging of Fluorescent Protein Expression in Mice with a Closed-Skull Traumatic Brain Injury and Cranial Window Using a Two-Photon Microscope

הדמיה תוך חיונית של ביטוי חלבון פלואורסצנטי בעכברים עם פגיעה מוחית טראומטית בגולגולת סגורה וחלון גולגולת באמצעות מיקרוסקופ דו-פוטוני

The goal of this protocol is to demonstrate how to longitudinally visualize the expression and localization of a protein of interest within specific cell ...