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

저자는 연구 재단에 감사드립니다 - 플랑드르 (FWO) 이 작품을 지원하기위한 (부여 번호 : G027815N).

이 프로토콜은 겐트 대학교동물윤리위원회(ECD 15/44Aanv)의 승인을 받았으며, 모든 실험은 유럽연합 집행위원회의 지침(지침 2010/63/EU)에 따라 수행되었습니다.
1. 동물 준비 및 헬멧 부착
<ol><li>암컷 Wistar H 쥐 (± 250g 또는 12 주)를 무게와 이소플루란의 혼합물로 채워진 작은 유도 챔버에서 마취 (5%) O2를 1분 이상.</li>
	<li>목에 0.05 mg/kg buprenorphine 피하로 쥐를 주입, 홈 케이...

<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>

mTBI는 CT와 기존 MRI 스캔에 이상을 보이지 않는 확산및 미묘한 부상의 결과이기 때문에 가벼운 외상 후 미세 구조 손상에 대한 평가는 여전히 도전과제로 남아 있습니다. 그러므로, 외상의 전체 범위를 구상하기 위하여 더 진보된 화상 진찰 기술은 필요합니다. TBI 연구에 있는 확산 자기 공명 화상 진찰의 응용은 확산 텐서 화상 진찰이 가장빈번히 이용되는 마지막 십년간 도중 더...

외상성 뇌 손상 (TBI)은 최근 몇 년 동안 더 많은 관심을 얻고있다, 이러한 뇌 손상은 평생인지, 신체적, 정서적, 사회적 결과를 초래할 수 있다는 것이 분명해짐에 따라 1. 이 증가 인식에도 불구 하 고, 가벼운 TBI (mTBI, 또는 뇌진탕) 여전히 종종 과소 보고 하 고 진단. MTBI는 침묵하는 전염병으로 언급되고, mTBI의 역사를 가진 개별은 약물 남용또는 정신 문제의 더 높은 비율을 보여줍니다 2. mTBI를 가진 몇몇 환자는 수시로 전통적인 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 또는 자기 공명 화상 진찰 (MRI) 검사에 보이지 않는 상해의 확산 그리고 미묘한 본질 때문에 매년 진단되지 않습니다. 뇌 손상의 방사선 학적 증거의 이 부족은 미세 구조 변화에 더 민감한 확산 MRI와 같은 더진보 된 이미징 기술의 개발로 이어졌다 3.
확산 MRI는 미세 구조의 생체 매핑을 허용하고,이 MRI 기술은 TBI연구 4,5,6에서광범위하게 사용되어왔다. 확산 텐서에서 분수 이방성(FA) 및 평균 확산도(MD)가 계산되어 부상 후 미세 구조 조직의 변경을 정량화합니다. mTBI 환자에 있는 최근 검토는 FA에 있는 증가 및 차축 팽윤7의 표시일 수 있는 상해 다음 MD에 있는 감소. 반대로, MD의 증가와 FA의 감소는 또한 부종 형성, 축축성 변성, 또는 섬유 오정렬/중단에따른 실치구조의 중단을 뒷받침하는 것으로 제안되고 있다 8. 이러한 혼합 된 사실 인정은 다른 유형의 충격 및 심각도 (예를 들어, 회전 가속, 무딘 힘 외상, 폭발 상해 또는 전자의 조합)에 의해 야기 된 mTBI의 유의한 임상 이질성에 의해 부분적으로 설명 될 수있다. 그러나, 현재 는 미세 구조 조직에 있는 변경을 뒷받침하는 근본적인 병리학 및 생물학/세포 기초에 관하여 명확한 합의가 없습니다.
동물 모델은 TBI에 이어 부상및 수리의 생물학적 메커니즘을 보다 자세하게 조사하기 위해 표준화되고 제어된 설정을 제공합니다. TBI에 대한 몇몇 실험 모델은 인간 TBI의 상이한 양상(예를 들어, 초점 대 회전력에의한 확산 외상) 9,10을나타낸다. 일반적으로 사용되는 동물 모델은 제어된 피질 충격(CCI) 및 측면 유체 타악기 손상(LFPI) 모델11,12를포함한다. 실험 적 매개 변수는 잘 제어 될 수 있지만,이 모델은 뇌를 노출하는 개두절제술을 사용합니다. 두개골 또는 두개골 골절은 일반적으로 mTBI에서 볼 수 없습니다; 따라서 이러한 실험 모델은 mTBI를 모방하는 데 유효하지 않습니다. Marmarou 등13에서 개발 한 충격 가속 모델은 헬멧에 의해 보호되는 쥐의 머리에 특정 높이에서 떨어지는 무게를 사용합니다. 이 동물 모델은 가벼운 외상을 유지하는 환자에서 볼 수 있듯이 유사한 미세 구조 변경 및 인지 장애를 유도합니다. 따라서, 이러한 마마루 중량 투하 모델은 확산 mTBI14,15에대한 이미징 바이오마커를 조사하는 데 적합하다.
이 보고서는 Marmarou 중량 투하 모델을 사용하여 mTBI 래트 모델에서 고급 확산 MRI의 적용을 보여줍니다. 먼저 도시된 것은 경증 및 확산 외상을 유도하는 방법, 및 확산 텐서 이미징(DTI) 모델을 이용한 분석이 제공된다. 특정 생물학적 정보는 보다 진보된 확산 모델[즉, 확산 쿠르토시스 이미징(DKI) 및 백색 물질 관 청렴성(WMTI) 모델]의 사용으로 얻어진다. 구체적으로, 온화한 외상이 가해지고 미세 구조적 변화는 기존의 T2 가중 MRI 및 고급 확산 이미징 프로토콜을 사용하여 해마에서 평가됩니다.

<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

온화한 외상성 뇌 손상 (mTBI)는 취득한 두뇌 상해의 일반적인 모형입니다. 외상성 뇌 손상을 가진 환자는 엄청난 가변성 및 이질성 (나이, 성별, 외상의 모형, 그밖 가능한 병리 등)를 보여주기 때문에, 동물 모형은 임상 연구에 있는 한계인 요인을 해명에 있는 중요한 역할을 합니다. 그(것)들은 TBI 다음 상해 그리고 수리의 생물학 기계장치를 조사하기 위하여 표준화되고 통제된 설정을 제공합니다. 그러나 모든 동물 모델이 mTBI의 확산과 미묘한 특성을 효과적으로 모방하는 것은 아닙니다. 예를 들면, 일반적으로 사용되는 통제된 피질 충격 (CCI) 및 측량 타악기 상해 (LFPI) 모형은 두뇌를 드러내고 mTBI에서 일반적으로 보이지 않는 광범위한 초점 외상을 유도하기 위하여 개두엽을 이용합니다. 따라서 이러한 실험 모델은 mTBI를 모방하는 데 유효하지 않습니다. 따라서 mTBI를 조사하기 위해 적절한 모델을 사용해야 합니다. 쥐에 대 한 Marmarou 무게 드롭 모델 가벼운 외상을 유지 하는 환자에서 볼 수 있듯이 유사한 미세 구조 변경 및 인지 장애를 유도; 따라서 이 프로토콜에 대해 이 모델이 선택되었습니다. mTBI는 종종 단지 미묘하고 확산 부상을 유도하기 때문에 기존의 컴퓨터 단층 촬영 및 자기 공명 영상 (MRI) 검사는 일반적으로 가벼운 부상 다음 손상을 표시하지 않습니다. 확산 가중 MRI를 사용하면 뇌 조직의 미세 구조적 특성을 조사 할 수 있으며 가벼운 외상 후 현미경 변경에 대한 더 많은 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 따라서, 본 연구의 목적은 온화하고 확산된 뇌 손상을 얻은 후 질병 진행을 추적하기 위해 선택된 관심 영역(즉, 해마)의 정량적 정보를 얻는 것이다.

연구에서, 모든 TBI 랫트(n=10)는 충격에서 살아남았고 마취23에서분리된 후 15분 이내에 충격 및 마취로부터 회복할 수 있었다. CT 이미지에, 두개골 골절의 증거가 없었고 T2 이미지는 외상 후 1 일 타박상 부위에서 출혈, 확대 심실 또는 부종 형성과 같은이상을 나타내지 않았다 (그림 5). 따라서 해부학 적 이미지의 이러한 육안 검사에 기초하여 큰 초점 병변?...

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

이 절차의 전반적인 목표는 가벼운 외상성 뇌 손상을 가진 쥐에 해마의 양적 미세 구조 정보를 얻는 것입니다. 이것은 파라메트릭 확산지도의 고급 확산 가중 자기 공명 영상 프로토콜 및 관심 영역 기반 분석을 사용하여 수행됩니다.

가벼운 외상성 뇌 손상을 가진 쥐의 해마에 있는 향상된 확산 화상 진찰

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

이 확산 화상 진찰 프로토콜을 사용하면 해부학 MRI에서 볼 수없는 가벼운 외상성 뇌 손상을 가진 쥐의 해마의 미세 구조 적 변화를 조사 할 수 있습니다. 이 기술은 CT 또는 해부학 MRI로 검출될 수 없는 온화하고 확산적인 외상을 따르는 두뇌에 있는 변경을 검출할 수 있습니다. 이 기술은 객관적이고 정량적인 방식으로 온화한 외상성 두뇌 상해를 지탱한 후에 복구 프로세스를 더 쉽게 감시할 수 있게 합니다.이 확산 화상 진찰 및 분석 기술은 또한 전임상 연구 결과에서 뿐 아니라 인간에서 치매와 다발성 경화증과 같은 두뇌에 영향을 미치는 그밖 무질서에서 적용될 수 있습니다. 이 프로토콜에서는 확산 검사 및 교정 단계의 품질이 높기 때문에 숙련된 기술자 및 분석가의 지침이 제안됩니다. 12 주 된 여성, Wistar H 쥐에 발가락 핀치에 대한 반응의 부족을 확인 한 후 37섭씨 가열 패드에 동물을 배치하고 측면 꼬리 정맥에 카테터를 삽입합니다.면도및 소실된 두피에 국소2%리도카인 100마이크로리터를 주입하고 두개골을 드러내기 위해 중간선 절개를 합니다. 작은 가위를 사용하여 여분의 막을 제거하고 골막에 면봉을 문질러 서 골망이 더 이상 존재하지 않을 때까지 두개골을 가로 질러 면 봉오리를 문지른 다음 조직 접착제 한 방울을 사용하여 직경 10mm, 두께 3 mm 두께, 금속 디스크 약 1/3, 브레그마 뒤에 2/3을 부착하십시오. 외상성 뇌 손상 유도의 경우, 특정 스프링 상수의 폼 매트리스가있는 맞춤형 침대에 쥐를 놓고 가능한 한 수평으로 헬멧이있는 450 그램 황동 무게로 투명한 플라스틱 튜브 아래에 쥐를 배치하십시오.최대 1미터의 무게를 당깁니다. 제2 실험자가 존재하면, 무게를 방출하고 두 번째 실험자가 두 번째 부상을 방지하기 위해 충격 직후 튜브에서 쥐를 이동하게한다. 두개골에서 헬멧을 부드럽게 당기고 거즈를 사용하여 출혈을 막습니다.봉합사로 피부를 닫고 국소 진통 젤을 절개에 바치게 합니다. CT 스캐너의 침대에 쥐를 놓고 두개골 골절을 배제하기 위해 범용 저용량 CT 스캔을 관리한 다음 동물을 케이지로 되돌리기 전에 완전한 침전까지 모니터링하는 37도 의 깨끗한 케이지에 쥐를 배치합니다. 외상 유도 후 하루 전, 실험 동물의 발가락 핀치에 대한 반응의 부족을 확인하고 머리 우선, 경향이 위치에 MR 스캐너 침대에 동물을 배치합니다.이발물 볼륨 코일을 머리 위로 밀어 스캐너 침대를 스캐너 보어로 나갑니다. 올바른 위치 지정을 확인하려면 기본 3평면 정찰 검사를 받으라. 스캔이 완료되면 이미지 디스플레이에 스캔을 로드하고 머리가 똑바로 누워 있고 뇌가 자석과 코일의 중앙에 위치하도록 합니다.109 x 109 마이크로미터의 더 높은 평면 해상도로 조정해야 하는 필드, 뷰 및 매트릭스 크기를 제외한 기본 설정을 사용하여 T2 가중치 이미지를 획득합니다. 지오메트리 편집기를 열고 슬라이스 패키지를 올바른 위치에 배치하고 뇌의 전구와 소뇌를 포함하여 슬라이스 패키지를 올바른 위치에 배치하고 B_diffusion 폴더에서 세 가지 새로운 에코 평면, 확산 가중, 스핀 에코 시퀀스를 스캔 제어 프로토콜에 로드합니다. 기본 설정을 사용하여 확산 가중 이미지를 획득하고 편집 검색 탭을 엽니다.슬라이스 방향을 축으로 설정하고 슬라이스 수를 25개로 설정하여 500 마이크로미터의 슬라이스 두께와 600 마이크로미터의 내부 슬라이스 거리를 달성하고 판독 방향을 왼쪽 오른쪽으로 수정합니다. 지오메트리 탭에서 형상 매개 변수를 조정하고 시야 및 매트릭스 크기를 105x105로 조정하여 333 x 333 마이크로미터의 해상도를 보장합니다. 세 개의 확산 쉘 각각에 대한 연구 탭 내의 확산 탭을 클릭하고 첫 번째 쉘의 경우 확산 방향 수를 32, 두 번째 셸의 경우 46개, 세 번째 셸의 경우 64개로 조정합니다.첫 번째 셸의 B0 이미지 수를 5개, 두 번째 셸의 경우 5개, 세 번째 셸의 경우 7개로 변경하고 사용자 지정 그라데이션 방향 파일로 그라데이션 방향을 조정합니다. 방향별 B 값을 첫 번째 쉘에 대해 제곱된 밀리미터당 800초, 두 번째 쉘에 대해 제곱된 밀리미터당 1, 500초, 세 번째 쉘에 대해 제곱된 밀리미터당 2, 000초로 조정한 다음, 기하편집기를 열고 천체만 을 포함하는 구근과 소뇌 사이의 시야를 배치하여 유물과 스캔 시간을 줄입니다. 스캐닝 프로토콜이 완료되면 동물을 스캐너 침대에서 37°C의 깨끗한 케이지로 옮기고, 완전한 방수까지 모니터링할 수 있습니다.확산 MRI 이미지 처리를 위해 MRtrix3에서 이미지를 로드하고 소프트웨어 프로그램의 확산 가중 이미지에 대한 노이즈 보정 및 깁스 울림 보정을 수행합니다. T2 이미지에서 수정된 확산 가중 이미지를 표시된 대로 NIFTI 형식으로 변환합니다. 에코 평면 이미징, 모션 및 에디 전류 왜곡에 대한 보정을 수행하려면 ExploreDTI의 플러그인 메뉴에서 주제 모션 EC/EPI 왜곡에 대한 보정을 선택하고 미리 처리된 확산 데이터 파일을 선택합니다.각 쥐에 대한 확산 텐서 이미징 메트릭을 계산하려면 플러그인을 클릭하고 NIFTI로 물건을 내보낸 다음 확산 텐서 이미징 모델의 파라메트릭 맵을 선택하고 쿠르토시스 및 백색 물질 경도 무결성 모델에 대한 파라메트릭 맵을 내보냅니다. 각 쥐의 해마에 대한 마스크 파일을 만들려면 MRtrix 뷰어에서 쥐의 분수 이방성 이미지를 로드하고 플러스 버튼을 클릭하여 관심 있는 새로운 영역을 만듭니다. 쥐해마의 확산 메트릭을 추출하려면 AMIDE 소프트웨어에서 생성된 마스크 파일을 가져오고 쥐의 파라메트릭 맵과 마스크 이미지를 엽니다.마스크 파일의 관심 영역을 AMIDE에 추가하려면 마스크 파일 이미지를 선택하고 편집을 클릭하고 관심 영역 과 3D isocontour를 추가하고 관심 지역에 의미있는 이름을 지정합니다. 마스크 이미지에 표시되는 관심 영역을 클릭하고 이 볼륨에 값이 있는 복셀만 포함되어야 하는지 확인합니다. 해마의 확산 메트릭의 평균 값을 계산하려면 도구를 클릭하고 관심 영역 통계를 계산하고 포함될 이미지와 관심 영역을 나타냅니다.실행 실행을 클릭하면 추가 통계 분석에 사용할 수 있는 계산된 값이 있는 팝업 창이 나타납니다. 이 대표적인 실험에서는 CT 이미징에 의해 평가된 두개골 골절의 증거가 없었으며 T2 이미지는 외상 후 하루 만에 타박상 부위에 이상이 나타나지 않았습니다. T2 이미지와 확산 데이터 세트 사이의 비강성 공동 등록 단계의 품질을 검사하기 위해 T2 이미지의 오버레이가 색상 인코딩된 분수 이소트로피 맵에 추가되었습니다.분수 이방성 비열성, 평균 확산성, 축 확산성 및 방사형 확산 파라메트릭 맵에 대한 파라메트릭 맵을 계산할 수 있습니다. 관심 영역 내에서 축, 평균 및 방사형 쿠르토시스 값에 대한 평균 값뿐만 아니라 축수 분획, 축 및 방사형 엑스트라 축상 확산및 백색 물질 영역 무결성의 불법성에 대한 값의 계산도 수행될 수 있다. 이 대표적인 실험에서, 확산 텐서 이미징 메트릭의 분석은 분수 이방성 값의 현저한 증가와 온화한 외상성 뇌 손상 그룹에 미치는 영향에 따라 확산값의 감소를 드러냈다.확산 성구는 또한 축 또는 평균 kurtosis에 있는 변경이 관찰되지 않는 동안 충격에 따라 방사형 kurtosis에 있는 유의한 감소를 보여주었습니다. 백색 물질 경위 무결성 모델을 사용하여, 방사형 엑스트라 축상 확산은 상당한 감소를 표시하고 불법성은 충격 후 하루 온화한 외상성 뇌 손상 그룹의 상당한 증가를 입증했다. 이미지 분석 중에 MRtrix의 데이터 형식이 ExploreDTI로 적절하게 변환되고 가져온지 여부와 각 보정 단계가 올바르게 수행되었는지 확인하는 것이 중요합니다.ROI 기반 분석 대신 복셀별 분석을 적용하여 뇌의 전체 변화를 조사할 수 있습니다. 이 기술은 신경 이미징 분야에서 매우 귀중하며 치매 및 다발성 경화증과 같은 다른 뇌 질환에도 적용 될 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

가벼운 외상성 뇌 손상 후 Hippocampal 회로 기능의 수선에 관한 조사

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 ...

연구

신경과학

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

가압된 설치류에 폭발을 이용한 Neurotrauma의 효과 중간 대뇌 동맥

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

쥐에서 외상성 뇌 손상 후 Caecum Microbiota에서 변경 을 조사

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

쥐의 모터 피질에서 레이저 유도 된 뇌 손상

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

설치류의 폐쇄 머리 경미한 외상성 뇌 손상의 전임상 평가를위한 저강도 폭발파 모델

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

외상성 뇌 손상 다음 성인 쥐에서 공간 작업 메모리를 평가 하기 위한 메트릭 테스트

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

생쥐의 경미한 외상성 뇌 손상에 대한 전자기 제어 폐쇄 머리 모델

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

경미한 외상성 뇌 손상의 깨어 있는 폐쇄 두부 손상 모델을 사용하여 시냅스 가소성의 변화 평가

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

mTBI 쥐 모델에서 부상 반응 및 행동 평가 검증

Rat Model of Closed-Head Mild Traumatic Injury and its Validation

저자 스포트라이트: 외상성 뇌 손상 연구의 발전 - 정확한 복제 및 신속한 평가를 위한 폐쇄형 헤드 모델 

폐쇄 머리 경미한 외상성 손상의 쥐 모델 및 그 검증

Animal models are crucial for advancing our understanding of mild traumatic brain injury (mTBI) and guiding clinical research. To achieve meaningful ...