Name: retinal vascular reactivity as assessed by optical coherence tomography angiography
Uploaded: 2020-03-26T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Retinal Vascular Reactivity as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography at JoVE.com

Questo lavoro è stato supportato da NIH K08EY027006, R01EY030564, UH3NS100614, borse di ricerca da Carl eiss Meditec Inc (Dublino, CA) e Unrestricted Department Funding from Research to Prevent Blindness (New York, NY).

Questo studio è stato approvato dalla University of Southern California Institutional Review Board e ha aderito ai principi della Dichiarazione di Helsinki.
1. Impostazione di Gas Non-rebreathing Apparatus
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60948/60948fig1v2.jpg"> Figura 1: Diagramma dell'apparato non reputato. L'impostazione completa è stata suddivisa in tre unità separate in base alla lo...

La metodologia appena descritta è il protocollo completo per un esperimento di provocazione della respirazione gassosa che consente la misurazione dell'RVR di un soggetto in un ambiente controllato in momenti specifici senza modifiche al dispositivo di imaging OCTA e minimo disagio o rischio per il soggetto. Questa configurazione è descritta in modo che consente facili modifiche per soddisfare le esigenze del ricercatore. Può ospitare tubi aggiuntivi per adattarsi a diverse stanze cliniche e alcuni elementi come il tu...

La domanda metabolica della retina dipende da un adeguato e costante apporto di ossigeno fornito da un sistema ben regolato di arterioli, capillari e venule1. Diversi studi hanno dimostrato che la funzione dei vasi retinicoli umani di calibro maggiore può essere valutata in vivo con vari stimoli fisiologici2,3,4,5 e farmacologici6,7 stimoli. Inoltre, la funzione anomala di questo sistema vascolare è comune nelle malattie vascolari retiniche come la retinopatia diabetica in cui la reattività vascolare retinica (RVR) ha dimostrato di essere attenuata anche nelle sue prime fasi8,9 attraverso entrambi gli esperimenti di provocazione del gas9 e gli esperimenti di luce tremolante5,10,11. Anche i fattori di rischio vascolare retile come il fumo sono stati correlati con12 RVR alterato e flusso sanguigno della retina13. Questi risultati sono importanti poiché i sintomi clinici della malattia vascolare retinica si verificano relativamente tardi nel processo della malattia e i marcatori clinici precomi della malattia sono carenti14. Pertanto, la valutazione della RVR può fornire utili misure di integrità vascolare per la valutazione precoce delle anomalie che possono avviare o esacerbare le malattie degenerative della retina.
Precedenti esperimenti RVR hanno di solito fatto affidamento su dispositivi come un flussometro sanguigno laser9 o telecamere fundus dotate di filtri speciali15 per l'acquisizione di immagini retiniche. Tuttavia, queste tecnologie sono ottimizzate per vasi di diametro maggiore come arteriole16 e venule15, che non sono dove si verificano gas, micronutrienti e scambi molecolari. Uno studio più recente è stato in grado di quantificare il RVR dei capillari utilizzando l'imaging adattivo dell'ottica17, ma nonostante la migliore risoluzione spaziale, queste immagini hanno una dimensione di campo più piccola e non sono approvate dalla FDA per l'uso clinico18.
Il recente avvento dell'angiografia tomografia a coerenza ottica (OCTA) ha fornito un metodo angiografico approvato dalla FDA, non invasivo e tinchiebile per valutare i cambiamenti del livello capillare nei pazienti umani e nei soggetti in vivo. L'OCTA è ampiamente accettato nella pratica clinica come uno strumento efficace per valutare l'impairment nella perfusione capillare nelle malattie vascolari come la retinopatia diabetica19, le occlusioni venose della retina20, la vasculite21 e molte altre22. L'OCTA offre quindi un'ottima opportunità per la valutazione dei cambiamenti del livello capillare, che possono avere significative eterogeneità spaziale e temporale23 e cambiamenti patologici, in un ambiente clinico. Il nostro gruppo ha recentemente dimostrato che l'OCTA può essere utilizzato per quantificare la reattività dei vasi retinici al livello capillare2 ai cambiamenti fisiologici nell'ossigeno ispirato, che è uno stimolo vasoconstrictive retitico16,24, e anidride carbonica, che è uno stimolo vasodilatore retiico3,5.
L'obiettivo di questo articolo è descrivere un protocollo che permetterà al lettore di valutare la reattività vascolare retinica delle arteriole più piccole e del letto capillare utilizzando OCTA. I metodi sono adattati da quelli presentati in Lu et al.25 che hanno descritto la misurazione della reattività cerebrovascolare con risonanza magnetica. Sebbene i metodi attuali siano stati sviluppati e utilizzati durante l'imaging OCTA2,sono applicabili ad altri dispositivi di imaging retinico con modifiche relativamente semplici ed evidenti.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>5% CO2 gas [5% CO2, 21% O2, 74% N2] (Compressed)</td>
			<td>Institution Dependent (Praxair)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacdown Disinfectant Detergent</td>
			<td>Decon Labs</td>
			<td>8001</td>
			<td>https://deconlabs.com/products/disinfectant-bdd/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clean-Bor Tubes (35 mm Inner Diameter)</td>
			<td>Vacumed</td>
			<td>1011-108</td>
			<td>http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&#38;skuid=1197</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cuff adapter for Douglas bag filling</td>
			<td>Vacumed</td>
			<td>22254</td>
			<td>http://www.vacumed.com/zcom/product/Product.do?compid=27&#38;prodid=343</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Douglas bag (200-liter capacity)</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>500942</td>
			<td>https://www.harvardapparatus.com/douglas-bag.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elbow Joint (Inner Diameter 19mm/ Outer Diameter 22 mm), Modified in House</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fingertip Pulse Oximeter (Pro-Series)</td>
			<td>CMS</td>
			<td>CMS 500DL</td>
			<td>https://www.walmart.com/ip/Pro-Series-CMS-500DL-Fingertip-Pulse-Oximeter-Blood-Oxygen-Saturation-Monitor-with-silicon-cover-batteries-and-lanyard/479049154</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas Delivery Tube (22 mm Inner Diameter) Modified in House</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas filling tube (1/8&#34; for compressed gas)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen Peroxide Cleaner Disinfectant Wipes</td>
			<td>Clorox Healthcare</td>
			<td>30824</td>
			<td>https://www.cloroxpro.com/products/clorox-healthcare/hydrogen-peroxide-cleaner-disinfectants/?gclid=EAIaIQobChMIk-KG4vi15QIVcRh9Ch0NNwLPEAAYASAAEgJIa_D_BwE&#38;gclsrc=aw.ds</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lubricant Eye Drops</td>
			<td>Refresh</td>
			<td>Refresh Plus</td>
			<td>https://www.refreshbrand.com/Products/refresh-plus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual Directional Control Valves: Three-Way T-Shape Stopcock Type (Inner Diameter 28.6 mm, Outer Diameter 35 mm)</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>2100C Series</td>
			<td>www.rudolphkc.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical O2 (Compressed)</td>
			<td>Institution Dependent</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouth piece (Silicone, Model #9061)</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>602076</td>
			<td>www.rudolphkc.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OCTA Imaging Device (PLEX Elite 9000)</td>
			<td>Carl Zeiss Meditec, Dublin, CA, USA</td>
			<td></td>
			<td>https://www.zeiss.com/meditec/int/product-portfolio/optical-coherence-tomography-devices/plex-elite-9000-swept-source-oct.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenylephrine Hydrochloride Ophthalmic Solution, USP 2.5%</td>
			<td>Paragon Bioteck, Inc</td>
			<td>NDC 42702-102-15</td>
			<td>https://paragonbioteck.com/products/diagnostics/phenylephrine-hydrochloride-ophthalmic-solution-usp-2-5/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Nose Clip Sterile Foam CS100</td>
			<td>Sklar Sterile</td>
			<td>96-2951</td>
			<td>https://www.sklarcorp.com/disposables/plastic/plastic-nose-clip-sterile-foam-box-of-100.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proparacaine Hydrochloride Ophthalmic Solution, USP .5%</td>
			<td>Bausch + Lomb</td>
			<td>NDC 24208-730-06</td>
			<td>https://www.bausch.com/ecp/our-products/rx-pharmaceuticals/generics</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Regulator (tank dependent- 5% CO2: Fisherbrand Mulitstage Gas Cylinder Regulators)</td>
			<td>Genstar Technologies Company</td>
			<td>10575150</td>
			<td>https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-multistage-cylinder-regulators-22/10575150?keyword=true</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Regulator (tank dependent- Oxygen: Fisherbrand Multistage Gas Cylinder Regulators)</td>
			<td>Genstar Technologies Company</td>
			<td>10575145</td>
			<td>https://www.fishersci.com/shop/products/fisherbrand-multistage-cylinder-regulators-22/10575145?keyword=true</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber Tubing (Inner diameter 19 mm, Outer diameter 27 mm), Made in House</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sealing tape- Parafilm Wrap (2&#34; Wide)</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>PM992</td>
			<td>https://www.coleparmer.com/i/parafilm-pm992-wrap-2-wide-250-ft-roll/0672050?PubID=VV&#38;persist=True&#38;ip=no&#38;gclid=EAIaIQobChMInY3vqomz5QIVfyCtBh1VSg64EAAYASAAEgJ9n_D_BwE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Alcohol Prep Pads</td>
			<td>Medline</td>
			<td>MDS090670</td>
			<td>https://www.medline.com/product/Sterile-Alcohol-Prep-Pads/Swab-Pads/Z05-PF03816</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tropicamide Ophthalmic Solution, USP 1%</td>
			<td>Akorn</td>
			<td>NDC 17478-102-12</td>
			<td>http://www.akorn.com/prod_detail.php?ndc=17478-102-12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing Adapter, Made in House</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Two-way non-rebreathing valve (2600 Series- Inner Diameter 28.6 mm, Outer Diameter 35 mm)</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td>2600 Series, UM-112078</td>
			<td>www.rudolphkc.com</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

retinal vascular reactivity as assessed by optical coherence tomography angiography

L'apporto vascolare alla retina ha dimostrato di adattarsi dinamicamente attraverso vasoconstriction e vasodilation per soddisfare le esigenze metaboliche della retina. Questo processo, chiamato reattività vascolare retinica (RVR), è mediato dall'accoppiamento neurovascolare, che è compromesso molto presto nelle malattie vascolari della retina come la retinopatia diabetica. Pertanto, un metodo clinicamente fattibile per valutare la funzione vascolare può essere di notevole interesse sia nella ricerca che negli ambienti clinici. Recentemente, l'imaging in vivo della vascolatura retinica a livello capillare è stato reso possibile dall'approvazione FDA dell'angiografia della tomografia a coerenza ottica (OCTA), un metodo di angiografia non invasivo, minimo e senza tintura con risoluzione del livello capillare. Allo stesso tempo, i cambiamenti fisiologici e patologici nella RVR sono stati mostrati da diversi ricercatori. Il metodo mostrato in questo manoscritto è progettato per studiare rVR utilizzando OCTA senza bisogno di alterazioni delle procedure di imaging clinico o del dispositivo. Dimostra l'imaging in tempo reale della vascolatura della retina e della retina durante l'esposizione a condizioni ipercapniche o iperossiche. L'esame viene eseguito facilmente con due persone in meno di 30 min con minimo disagio o rischio di soggetto. Questo metodo è adattabile ad altri dispositivi di imaging oftalmico e le applicazioni possono variare in base alla composizione della miscela di gas e alla popolazione del paziente. Un punto di forza di questo metodo è che permette uno studio della funzione vascolare retinica a livello capillare in soggetti umani in vivo. Le limitazioni di questo metodo sono in gran parte quelle di OCTA e di altri metodi di imaging della retina, inclusi artefatti di imaging e una gamma dinamica limitata. I risultati ottenuti dal metodo sono immagini OCT e OCTA della retina. Queste immagini sono suscettibili a qualsiasi analisi possibile nei dispositivi OCT o OCTA disponibili in commercio. Il metodo generale, tuttavia, può essere adattato a qualsiasi forma di imaging oftalmico.

L'output di questo esperimento è costituito dalle letture manuali tratte dall'ossimetro dell'impulso, dalla tempistica nota per l'esposizione al gas o dalla scansione OCTA e dai dati grezzi di imaging OCTA. Un'immagine OCTA è costituita dalle scansioni B dello Strumento di personalizzazione di Office e dal segnale di decorrelazione associato a ogni B-scan. I parametri dei dati sono forniti dalle specifiche del dispositivo. È stata utilizzata una piattaforma laser OCTA con una lunghezza d'onda centrale di 1040-1060 nm....

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Retinal Vascular Reactivity as Assessed by Optical Coherence Tomography Angiography

Questo articolo descrive un metodo per misurare la riattività della vascolatura retinica in vivo con soggetti umani utilizzando una tecnica di provocazione respiratoria di gas per fornire stimoli attivi durante l'acquisizione di immagini vasoliche.

Reattività vascolare retinica valutata dall'angiografia ottica sulla tomografia a coezione

The vascular supply to the retina has been shown to dynamically adapt through vasoconstriction and vasodilation to accommodate the metabolic demands of ...

La valutazione della reattività vascolare retinica basata su ROCTA consentirà a ricercatori e medici di indagare la funzione vascolare retinica a livello capillare in modo non invasivo e sicuro. Poiché OCTA è una modalità di imaging approvata dalla FDA, la nostra tecnica potrebbe essere applicabile nei futuri studi clinici come misura del punto finale della funzione capillare retinica. La reattività versicolare retinica di un soggetto riflette probabilmente la loro integrità vascolare retinica prima che siano evidenti segni clinicamente visibili di danno e quindi fornisce una valutazione precoce della patologia vascolare retinica.L'apparato di erogazione del gas può essere facilmente adattato alla maggior parte dei tipi di dispositivi di imaging oftalmico e utilizzato in una vasta gamma di adulti consenzienti, popolazioni di soggetti e malattie vascolari retiniche. A dimostrare la procedura con la dottoressa Ashimatey saranno Elizabeth Corona, specialista del servizio oftalmico di laboratorio, e Sam Kushner-Lenhoff, uno studente di medicina nel mio laboratorio. Per assemblare l'apparecchio, utilizzare prima un adattatore per collegare il sacchetto Douglas al tubo di foro pulito.Quindi, collegare il tubo di foro pulito alla valvola a tre vie alla porta di ingresso selettiva della valvola a tre vie. Questa combinazione sarà chiamata unità di controllo dell'aria. Successivamente, utilizzare un adattatore appropriato per inserire un tubo di gomma interno nella porta bocca della valvola non di ritorno.Inserire l'articolazione del gomito nell'altra estremità del tubo. Collegare l'articolazione del gomito ai tubi di erogazione del gas. Questa configurazione sarà denominata unità non di rebreathing.Utilizzare tubi di gomma interna negli adattatori appropriati per collegare l'unità di controllo dell'aria alla porta di uscita della valvola a tre vie all'unità di non rebreathing presso la porta di ingresso della valvola di non rebreathing a due vie. Ora, avvolgere il nastro adesivo attorno a eventuali connessioni allentate nell'apparato non respiratorio a gas per garantire una vestibilità ermetica. Completare la configurazione collegando l'estremità aperta del tubo di erogazione del gas a un boccaglio sterile.L'intera configurazione di erogazione del gas può essere vista qui. Prima di iniziare l'esperimento, disinfettare la testa e il mento OCTA con un tampone alcolico. Posizionare un pulsossimetro sul dito del soggetto e iniziare a monitorare i livelli di saturazione dell'ossigeno e l'impulso.Regolare l'altezza della configurazione OCTA in modo che il soggetto possa facilmente riposare il mento sul poggiamento del mento senza estendere o flettere estensibile il collo. Enloop il tubo di erogazione del gas con l'attacco del bocchino attraverso la testa e il poggiamento del mento, con il bocchino rivolto verso il soggetto. Inserire il bocchino nella bocca del soggetto e incoraggiare il soggetto a praticare la respirazione attraverso la configurazione non respiratoria per acquisire familiarità con l'apparecchio.Istruisci il soggetto a fare respiri profondi per facilitare lo scambio di gas e posiziona la clip del naso sul soggetto per assicurarti che respiri attraverso il boccaglio. Cambiare la valvola a tre vie sul canale appropriato, se necessario. Qui è in corso un test della linea di base per il controllo dell'aria della stanza, quindi la valvola rimane nella seconda configurazione.E notiamo l'ora come l'inizio di un'inalazione di gas. Tempo attento all'inizio dell'acquisizione dell'immagine, poiché le immagini ottenute prima di un minuto di esposizione al gas potrebbero non aver avuto abbastanza tempo per riflettere le nuove condizioni di provocazione del gas. Fare in modo che il soggetto posizionare il mento sul lato del mento poggiare di fronte all'occhio che viene immaginato e spostare la testa in avanti fino a quando la fronte è in stretto contatto con il poggiatesta.Con il soggetto rivolto in avanti e fissato sul bersaglio al centro della vista, centrare la scansione osservata nella vista dell'iride dell'immagine dal vivo e utilizzare le frecce sinistra e destra per spostare il poggiamento del mento fino a quando l'iride non entra a fuoco. Dopo aver confermato che il tuffo del foveal è centrato nella scansione OTC, acquisire un'immagine. La scansione di solito durerà diversi secondi.Visualizzare l'immagine OCTA dopo il completamento dell'analisi per verificare che sia di qualità adeguata e selezionare Salva oppure eseguire nuovamente l'analisi dell'occhio in base alle esigenze. Quando non sono necessarie più scansioni dell'occhio con questa miscela di gas, lasciare che il soggetto si sieda dalla macchina e rimuovere la clip per il naso e il boccaglio. Mentre il soggetto si prende una pausa, riempire la borsa Douglas con la miscela d'aria desiderata e quindi impostare la valvola a tre vie sulla configurazione due.Ripetere la procedura come appena dimostrato, ma ricordarsi di ruotare la valvola a tre vie al momento opportuno. Una volta acquisite tutte le immagini, scartare gli elementi usa e getta della configurazione e utilizzare un tampone alcolico per pulire la testa e il poggiamento del mento. Pulire la sedia del soggetto, il tavolo OCTA e le maniglie OCTA con una salvietta disinfettante per rimuovere qualsiasi saliva errante e scollegare la configurazione nei suoi componenti di base.Per svuotare la borsa Douglas, rotolare la borsa dall'estremità distale verso la porta di ingresso collegata alla valvola a tre vie e conservare la borsa in una posizione appropriata per il recupero futuro. Quindi, riempire un contenitore abbastanza grande da immergere i tubi di erogazione del gas con un disinfettante detergente opportunamente diluito e ben miscelato e immergere la valvola non di nuova generazione a due vie, l'articolazione del gomito, i tubi di gomma in-house e gli adattatori per tubi nel bagno disinfettante. Dopo almeno 10 minuti, sciacquare accuratamente tutti i materiali con acqua e asciugarli all'aria su un tovagliolo di carta su un piano di lavoro pulito.Quindi, mettere tutte le parti essiccate in conservazione fino alla successiva analisi. Le B-scan orizzontali sono spesso osservate sul dispositivo OCTA. Se correttamente allineate e viste come un'immagine 2D in faccia, queste B-scan costituiranno un angiogramma OCTA.L'angiogramma OCTA è ciò che viene esportato dal dispositivo e viene utilizzato per l'analisi delle immagini. Per quantificare questi dati in modo da consentire confronti tra soggetti e tra condizioni diverse, è possibile calcolare una metrica come la densità dell'ossatura del contenitore da un'immagine OCTA scheletrata. Una mappa termica di queste immagini scheletrate può quindi essere utilizzata per dimostrare qualitativamente il cambiamento nella densità del vaso.È importante spiegare a fondo la procedura all'argomento. Chiedi loro di esercitarsi a respirare attraverso l'apparato di prova in modo che possano porre qualsiasi domanda se necessario. Qualsiasi procedura di imaging retinale o oculare può essere facilmente adattata per consentire misurazioni della reattività vascolare retinica come la nostra.Questo metodo può anche essere applicato a qualsiasi processo di malattia che può influenzare la funzione vascolare nell'occhio. Monitora attentamente il soggetto e i loro segni vitali e ferma l'esperimento in caso di problemi o osservi segni di angoscia.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

An Isolated Retinal Preparation to Record Light Response from Genetically Labeled Retinal Ganglion Cells

Una preparazione isolati retina per registrare Risposta Luce da Geneticamente etichetta cellule gangliari della retina

The first steps in vertebrate vision take place when light stimulates the rod and cone photoreceptors of the retina 1.  This information is then ...

Ricerca

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Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

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Trasfezione delle cellule gangliari della retina di topo In vivo Elettroporazione

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural ...

Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging

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Diluito-cranio Tecnica finestra corticale per<em&gt; In Vivo</em&gt; Tomografia a coerenza ottica Imaging

Optical coherence tomography (OCT) is a biomedical imaging technique  with high spatial-temporal resolution. With its minimally invasive approach OCT  has ...

Micron-scale Resolution Optical Tomography of Entire Mouse Brains with Confocal Light Sheet Microscopy

Micron scala Risoluzione ottica Tomografia del cervello dei topi interi con confocale Luce Foglio Microscopia

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Monitoraggio del Astrocyte reattività e proliferazione in Vitro in condizioni ischemiche-come

Ischemic stroke is a complex brain injury caused by a thrombus or embolus obstructing blood flow to parts of the brain. This leads to deprivation of ...

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Un protocollo per la misurazione Cue reattività in un modello del ratto di disturbo da uso di cocaina

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Structural changes in the retina are common manifestations of ophthalmic diseases. Optical coherence tomography (OCT) enables their identification in ...

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Tramite tomografia ottica di coerenza e risposta Optokinetic come strutturale e funzionale sistema visivo letture in topi e ratti

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Coculture of Axotomized Rat Retinal Ganglion Neurons with Olfactory Ensheathing Glia, as an In Vitro Model of Adult Axonal Regeneration

Cocultura di neuroni ganglionali retini di ratto axotomizzati con glia ensheathing olfattiva, come modello in vitro di rigenerazione assionale adulta

Olfactory ensheathing glia (OEG) cells are localized all the way from the olfactory mucosa to and into the olfactory nerve layer (ONL) of the olfactory ...