Name: targeted neuronal injury for the non-invasive disconnection of brain circuitry
Uploaded: 2020-09-27T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Targeted Neuronal Injury for the Non-Invasive Disconnection of Brain Circuitry at JoVE.com

الكتاب الاعتراف رينيه جاك روي لدعمه الفني الممتاز في مجال التصوير بالرنين المغناطيسي. وقد دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (R01 NS102194 إلى KSL و R01 CA217953-01 إلى MW)، وصندوق تشيستر (KSL)، ومؤسسة الموجات فوق الصوتية المركزة (KSL وJW).

وقد وافقت على جميع الأساليب المذكورة هنا من قبل جامعة فرجينيا لجنة رعاية الحيوانات واستخدامها.
1- إعداد الكواشف
<ol><li>في يوم الجراحة ، أعد 6.0 مل من حمض الكينولينيك القابل للحقن (QA). حل 450 ملغ من QA في 4.0 مل من 1.0 N NAOH. إضافة 0.6 مل من 10x PBS، وhH إلى 7.4، وجلب إلى حجم النهائي من 6.0 مل مع dH2<...

<ol>
	<li>Wiebe, S., Eliasziw, M., Matijevic, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+quality+of+life+in+epilepsy:+How+large+must+they+be+to+be+real.">Changes in quality of life in epilepsy: How large must they be to be real.</a> Epilepsia. 42, 113-118 (2001).</li><li>McClelland, S., Guo, H., Okuyemi, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Population-based+analysis+of+morbidity+and+mortality+following+surgery+for+intractable+temporal+lobe+epilepsy+in+the+United+States.">Population-based analysis of morbidity and mortality following surgery for intractable temporal lobe epilepsy in the United States.</a> Archives of Neurology. 68, 725-729 (2011).</li><li>Hynynen, K., McDannold, N., Vykhotseva, N., Jolesz, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+MR+imaging-guided+focal+opening+of+the+blood-brain+barrier+in+rabbits.">Noninvasive MR imaging-guided focal opening of the blood-brain barrier in rabbits.</a> Radiology. 220, 640-646 (2001).</li><li>McDannold, N., Vykhodtseva, N., Raymond, S., Jolesz, F. A., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MRI-guided+targeted+blood-brain+barrier+disruption+with+focused+ultrasound:+histological+findings+in+rabbits.">MRI-guided targeted blood-brain barrier disruption with focused ultrasound: histological findings in rabbits.</a> Ultrasound in Medicine &amp; Biology. 31, 1527-1537 (2005).</li><li>Park, J., Zhang, Y., Vykhodtseva, N., Jolesz, F. A., McDannold, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+kinetics+of+blood+brain+barrier+permeability+and+targeted+doxorubicin+delivery+into+brain+induced+by+focused+ultrasound.">The kinetics of blood brain barrier permeability and targeted doxorubicin delivery into brain induced by focused ultrasound.</a> Journal of Controlled Release. 162 (1), 134-142 (2012).</li><li>Sheikov, N., McDannold, N., Vykhodtseva, N., Jolesz, F., Hynynen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+mechanisms+of+the+blood-brain+barrier+opening+induced+by+ultrasound+in+the+presence+of+microbubbles.">Cellular mechanisms of the blood-brain barrier opening induced by ultrasound in the presence of microbubbles.</a> Ultrasound in Medicine &amp; Biology. 30, 979-989 (2004).</li><li>Vlachos, F., Tung, Y. S., Konofagou, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Permeability+assessment+of+the+focused+ultrasound-induced+blood-brain+barrier+opening+using+dynamic+contrast-enhanced+MRI.">Permeability assessment of the focused ultrasound-induced blood-brain barrier opening using dynamic contrast-enhanced MRI.</a> Physics in Medicine and Biology. 55 (18), 5451-5466 (2010).</li><li>Zhang, Y., 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=focal+disconnection+of+brain+circuitry+using+magnetic+resonance-guided+low-intensity+focused+ultrasound+to+deliver+a+Neurotoxin.">focal disconnection of brain circuitry using magnetic resonance-guided low-intensity focused ultrasound to deliver a Neurotoxin.</a> Ultrasound in Medicine &amp; Biology. 42 (9), 2261-2269 (2016).</li><li>Zhang, Y., 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=Testing+different+combinations+of+acoustic+pressure+and+doses+of+quinolinic+acid+to+induce+focal-neuron+loss+in+mice+using+transcranial+low-intensity+focused+ultrasound.">Testing different combinations of acoustic pressure and doses of quinolinic acid to induce focal-neuron loss in mice using transcranial low-intensity focused ultrasound.</a> Ultrasound in Medicine &amp; Biology. 45, 129-136 (2018).</li><li>Foster, A. C., Miller, L. P., Oldendorf, W. H., Schwarcz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+the+disposition+of+quinolinic+acid+after+intracerebral+or+systemic+administration+in+the+rat.">Studies on the disposition of quinolinic acid after intracerebral or systemic administration in the rat.</a> Experimental Neurology. 84, 428-440 (1984).</li><li>Beskid, M., R&#243;&#380;ycka, Z., Taraszewska, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quinolinic+acid:+effect+on+the+nucleus+arcuatus+of+the+hypothalamus+in+the+rat+(ultrastructural+evidence).">Quinolinic acid: effect on the nucleus arcuatus of the hypothalamus in the rat (ultrastructural evidence).</a> Experimental and Toxicologic Pathology. 49, 477-481 (1997).</li><li>Schwarcz, R., K&#246;hler, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+vulnerability+of+central+neurons+of+the+rat+to+quinolinic+acid.">Differential vulnerability of central neurons of the rat to quinolinic acid.</a> Neuroscience Letters. 38, 85-90 (1983).</li><li>Schwarcz, R., Whetsell, W. O., Mangano, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quinolinic+acid:+an+endogenous+metabolite+that+produces+axon-sparing+lesions+in+rat+brain.">Quinolinic acid: an endogenous metabolite that produces axon-sparing lesions in rat brain.</a> Science. 219, 316-318 (1983).</li><li>Klibanov, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbubble+contrast+agents:+targeted+ultrasound+imaging+and+ultrasound-assisted+drug-delivery+applications.">Microbubble contrast agents: targeted ultrasound imaging and ultrasound-assisted drug-delivery applications.</a> Investigative Radiology. 41 (3), 354-362 (2006).</li><li>Agari, T., 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=Successful+treatment+of+epilepsy+by+resection+of+periventricular+nodular+heterotopia.">Successful treatment of epilepsy by resection of periventricular nodular heterotopia.</a> Acta Medica Okayama. 66 (6), 487-492 (2012).</li><li>Lee, K. 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=A+genetic+animal+model+of+human+neocortical+heterotopia+associated+with+seizures.">A genetic animal model of human neocortical heterotopia associated with seizures.</a> The Journal of Neuroscience. 17 (16), 6236-6242 (1997).</li><li>Schottler, F., Couture, D., Rao, A., Kahn, H., Lee, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subcortical+connections+of+normotopic+and+heterotopic+neurons+in+sensory+and+motor+cortices+of+the+tish+mutant+rat.">Subcortical connections of normotopic and heterotopic neurons in sensory and motor cortices of the tish mutant rat.</a> The Journal of Comparative Neurology. 395 (1), 29-42 (1998).</li><li>Schottler, 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=Normotopic+and+heterotopic+cortical+representations+of+mystacial+vibrissae+in+rats+with+subcortical+band+heterotopia.">Normotopic and heterotopic cortical representations of mystacial vibrissae in rats with subcortical band heterotopia.</a> Neuroscience. 108 (2), 217-235 (2001).</li><li>Zhang, Y., 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=Effects+of+non-invasive,+targeted,+neuronal+lesions+on+seizures+in+a+mouse+model+of+temporal+lobe+epilepsy.">Effects of non-invasive, targeted, neuronal lesions on seizures in a mouse model of temporal lobe epilepsy.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 46, 1224-1234 (2020).</li><li>Holmes, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+serum+kynurenine+and+hepatic+tryptophan+dioxygenase+activity+by+high-performance+liquid+chromatography.">Determination of serum kynurenine and hepatic tryptophan dioxygenase activity by high-performance liquid chromatography.</a> Analytical Biochemistry. 172, 518-525 (1988).</li><li>Shibata, K., Ohno, T., Sano, M., Fukuwatari, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+urinary+ratio+of+3-hydroxykynurenine/3-hydroxyanthranilic+acid+is+an+index+of+predicting+the+adverse+effects+of+D-trytophan+in+rats.">The urinary ratio of 3-hydroxykynurenine/3-hydroxyanthranilic acid is an index of predicting the adverse effects of D-trytophan in rats.</a> Journal of Nutritional Science and Vitaminology. 60, 261-268 (2014).</li><li>Aubry, J. -. F., Tanter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR-guided+transcranial+focused+ultrasound.">MR-guided transcranial focused ultrasound.</a> Therapeutic Ultrasound. , 97-111 (2016).</li><li>Elias, W. 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=A+Randomized+trial+of+focused+ultrasound+thalamotomy+for+essential+tremor.">A Randomized trial of focused ultrasound thalamotomy for essential tremor.</a> New England Journal of Medicine. 375, 730-739 (2016).</li><li>Ghanouni, 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=Transcranial+MR-guided+focused+ultrasound:+a+review+of+the+technology+and+neuro+applications.">Transcranial MR-guided focused ultrasound: a review of the technology and neuro applications.</a> American Journal of Roentgenology. 205, 150-159 (2015).</li><li>Martin, E., Jeanmonod, D., Morel, A., Zadicario, E., Werner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-intensity+focused+ultrasound+for+noninvasive+functional+neurosurgery.">High-intensity focused ultrasound for noninvasive functional neurosurgery.</a> Annals of Neurology. 66, 858-861 (2009).</li><li>Monteith, 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=Transcranial+magnetic+resonance-guided+focused+ultrasound+for+temporal+lobe+epilepsy:+a+laboratory+feasibility+study.">Transcranial magnetic resonance-guided focused ultrasound for temporal lobe epilepsy: a laboratory feasibility study.</a> Journal of Neurosurgery. 12, 1-8 (2016).</li></ol>

تم تصميم طريقة PING لإنتاج آفات الخلايا العصبية غير الغازية المستهدفة. هذه الطريقة مستمدة من أساس قوي ومتزايد من البحوث في مجال تركيز الموجات فوق الصوتية3،4،5،6،7. وقد خلقت القدرة على توفير الوصول البؤر?...

والغرض من هذه الطريقة هو توفير وسيلة لإنتاج الآفات العصبية غير الغازية في منطقة مستهدفة من الدماغ. والأساس المنطقي لتطوير مثل هذا النهج هو فصل الدوائر العصبية التي تسهم في الاضطرابات العصبية. على سبيل المثال، يمكن أن تكون الجراحة فعالة جدا في علاج بعض الاضطرابات العصبية المستعصية طبيا، مثل الصرع المقاوم للأدوية (DRE)1. ومع ذلك، كل من الطرائق الجراحية المتاحة تمتلك حدودا من حيث إنتاج أضرار جانبية غير مرغوب فيها للدماغ. يمكن أن تكون الجراحة التقليدية التي تُعاد الجراحة شديدة التوغل مع خطر النزيف والعدوى والجلطات الدموية والسكتة الدماغية والنوبات وتورم الدماغ وتلف الأعصاب2. وتشمل بدائل الجراحة التي هي طفيفة التوغل أو غير الغازية العلاج الحراري بالليزر الخلالي والجراحة الإشعاعية، والتي أثبتت أيضا أن تكون فعالة في قمع المضبوطات في DRE. في الآونة الأخيرة ، أظهرت الآفات الحرارية التي تنتجها الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة (HIFU) وعدًا في الحد من النوبات. HIFU غير الغازية; ومع ذلك، يقتصر إطار العلاج في الوقت الراهن على مناطق أكثر مركزية من الدماغ بسبب خطر الإصابة الحرارية في الأنسجة غير المستهدفة الموجودة في محيط الجمجمة. على الرغم من هذه القيود، فوائد الجراحة غالبا ما تفوق المخاطر المحتملة. على سبيل المثال، على الرغم من أن الجراحة لDDE يمكن أن تنتج تلف الدماغ الجانبية، وآثارها المفيدة في قمع المضبوطات وتحسين نوعية الحياة عادة ما تسود على المخاطر الجراحية.
تم تطوير الطريقة الموصوفة هنا ، الجراحة الموجهة غير الغازية الدقيقة (PING) ، لغرض فصل الدوائر العصبية ، مع الحد من تلف الدماغ الجانبي. تستخدم هذه الطريقة الموجات فوق الصوتية منخفضة الكثافة تركز جنبا إلى جنب مع الحقن الوريدي من microbubbles لفتح BBB، من أجل تقديم سم عصبي. هذا النهج لا تنتج الآفات الحرارية للدماغ3,4,5,6,7, ويمكن استغلال فترة فتح BBB لتقديم مركبات BBB-impermeable إلى parenchyma الدماغ. افتتاح BBB عابر، ويمكن أن تنتج بطريقة مستهدفة باستخدام توجيه التصوير بالرنين المغناطيسي. في دراساتنا، وقد استخدمت فترة افتتاح BBB لتقديم neurotoxin تعميمها إلى منطقة مستهدفة من الدماغ parenchyma في الفئرانوالجرذان 8،9. حمض الكينولينيك هو سم عصبي جيد التحمل عندما تدار عن طريق الوريد10، intraarterially10، أو intraperitoneally8،9،11. ويرجع عدم وجود سمية QA إلى ضعف نفاذية BBB، والتي أفادت التقارير بأنها لا تذكر10. في المقابل، الحقن المباشر من QA في الدماغ parenchyma تنتج الآفات العصبية التي تجنب محاور المحاور المجاورة12،13. وهكذا، عندما تعميم ضمان الجودة مكاسب الوصول إلى parenchyma الدماغ في المنطقة المستهدفة من افتتاح BBB، يتم إنتاج الموت العصبي8،9. الطريقة الحالية تنتج بالتالي فقدان الخلايا العصبية التركيز بطريقة محددة الهدف وغير الغازية.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>7T-ClinScan MRI System</td>
			<td>Bruker Biospin, Ettinglen, Germany</td>
			<td></td>
			<td>MR Image Acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acoustic Gel</td>
			<td>Litho CLEAR</td>
			<td>11-601</td>
			<td>High Viscosity Accoustic Transmission Gel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DPX Mounting Medium</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>13512</td>
			<td>Resin Based Cover Glass Mountant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoro-Jade B</td>
			<td>EDM Millipore</td>
			<td>AG310</td>
			<td>High Affinity Stain For Degenerating Neurons</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluovac anesthetic adsorber</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>34-0388</td>
			<td>Organic Anaesthesia Scavenger</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FUS System</td>
			<td>Image Guided Therapy, Pessac, France</td>
			<td>LabFUS</td>
			<td>MR Compatible Small Animal Focused Ultrasound System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gadodiamide</td>
			<td>GE Healthcare AS, Oslo, Norway</td>
			<td>Omniscan</td>
			<td>MR Contrast Agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin</td>
			<td>SAGENT</td>
			<td>NDC2502140010</td>
			<td>Anti-Coagulant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypodermic needle 30G x 1/2</td>
			<td>Becton-Dickinson</td>
			<td>26027</td>
			<td>Tail Vein Catheterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin syringe 28G1/2 (1ml)</td>
			<td>EXEL</td>
			<td>26027</td>
			<td>Administration of Injectables to Tail Vein Catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isofluorane atomizer</td>
			<td>SurgiVet</td>
			<td>VCT302</td>
			<td>Anaesthesia Administration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Henry Schein</td>
			<td>NDC1169567762</td>
			<td>Anaesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KMnO4</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>223468</td>
			<td>Reagent Used in Fluoro-Jade B Staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbubbles</td>
			<td>Produced internally: A. Klibanov</td>
			<td>305106</td>
			<td>Blood Brain Barrier Disrupting Agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbubbles (commercial source)</td>
			<td>Lantheus Medical Imaging, North Billerica, MA</td>
			<td>Definity microbubbles</td>
			<td>Blood Brain Barrier Disrupting Agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monitoring &#38; Gating System</td>
			<td>Small Animal Instruments</td>
			<td>Model 1030</td>
			<td>Respiration Monitoring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multisizer 3 Coulter counter</td>
			<td>Beckman-Coulter, Hialeah, FL</td>
			<td>Multisizer 3</td>
			<td>Used to Determine Average Size of Microbubbles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optixcare EYE LUBE</td>
			<td>CLC MEDICA, Ontario, Canada</td>
			<td>11611</td>
			<td>Corneal Protectant-Eye Lube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE10 tubing</td>
			<td>Becton-Dickinson</td>
			<td>427401</td>
			<td>Tail Vein Catheter Component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quinolinic Acid</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX</td>
			<td>CAS 89-00-9</td>
			<td>Neurotoxin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sprague-Dawley Rats</td>
			<td>Taconic Biosciences</td>
			<td>SD-M</td>
			<td>Rat Model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pump</td>
			<td>Carnegie Medicin</td>
			<td>CMA 100</td>
			<td>Controlled Delivery of Quinolinic Acid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoguide Software</td>
			<td>Image Guided Therapy, Pessac, France</td>
			<td>Thermoguide</td>
			<td>Drives Lab FUS System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tish Rats</td>
			<td>In-house colony</td>
			<td></td>
			<td>Rat Model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Veet depilatory cream</td>
			<td>Reckitt Benckiser</td>
			<td></td>
			<td>Removal of Scalp Hair</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

targeted neuronal injury for the non-invasive disconnection of brain circuitry

يمكن أن يكون التدخل الجراحي فعالاً جداً في علاج أنواع معينة من الأمراض العصبية المستعصية طبياً. هذا النهج مفيد بشكل خاص للاضطرابات التي تلعب فيها الدوائر العصبية القابلة للتحديد دورًا رئيسيًا ، مثل الصرع واضطرابات الحركة. الطرائق الجراحية المتاحة حاليا، على الرغم من فعاليتها، تنطوي عموما على إجراء جراحي الغازية، والتي يمكن أن تؤدي إلى إصابات جراحية للأنسجة غير المستهدفة. وبالتالي، سيكون من المفيد توسيع نطاق النهج الجراحية لتشمل تقنية غير الغازية والأعصاب على حد سواء.
هنا، يتم تقديم طريقة لإنتاج البؤري، آفات الخلايا العصبية في الدماغ بطريقة غير الغازية. يستخدم هذا النهج الموجات فوق الصوتية منخفضة الكثافة التركيز جنبا إلى جنب مع microbubbles عن طريق الوريد لفتح عابرة ومركزيا حاجز الدم الدماغ (BBB). ثم يتم استغلال فترة فتح BBB العابرة لتسليم سم عصبي مُدار بشكل منهجي إلى منطقة مستهدفة في الدماغ. حمض الكينولينيك العصبي (QA) هو عادة BBB-impermeable، ويتم التسامح بشكل جيد عندما تدار داخل الصفاق أو عن طريق الوريد. ومع ذلك، عندما تحصل على ضمان الجودة الوصول المباشر إلى أنسجة الدماغ، فهي سامة للخلايا العصبية. وقد استخدمت هذه الطريقة في الفئران والجرذان لاستهداف مناطق محددة في الدماغ. مباشرة بعد MRgFUS، يتم تأكيد نجاح فتح BBB باستخدام التصوير المرجح T1 المحسنة على النقيض. بعد الإجراء، والتصوير T2 يظهر إصابة تقتصر على المنطقة المستهدفة من الدماغ وفقدان الخلايا العصبية في المنطقة المستهدفة يمكن تأكيد بعد الوفاة باستخدام تقنيات النسيج. وتجدر الإشارة إلى أن الحيوانات التي يتم حقنها بالملوحة المالحة بدلاً من QA تثبت افتتاح BBB ، ولكن لا تظهر نقطة الإصابة أو فقدان الخلايا العصبية. هذه الطريقة، التي يطلق عليها دقيقة Intracerebral الجراحة الموجهة غير الغازية (PING) يمكن أن توفر نهجا غير الغازية لعلاج الاضطرابات العصبية المرتبطة بالاضطرابات في الدوائر العصبية.

يصف هذا القسم تأثير PING على الخلايا العصبية الموجودة في خلل التنسج النيوcortical. خلل التنسج الأنسجة هي سمة مشتركة في أدمغة المرضى الذين يعانون من الصرع المقاوم للأدوية ، والإزالة الجراحية للخلل العضلي التشنجي يمكن أن توفر مراقبة ممتازة للنوبات15. ولذلك فإن تحديد تأثير PING على أنسج...

Watch this Scientific Journal Video about Targeted Neuronal Injury for the Non-Invasive Disconnection of Brain Circuitry at JoVE.com

Targeted Neuronal Injury for the Non-Invasive Disconnection of Brain Circuitry

الهدف من البروتوكول هو توفير طريقة لإنتاج الآفات العصبية غير الغازية في الدماغ. تستخدم الطريقة الموجات فوق الصوتية المركزة (MRgFUS) لفتح حاجز الدم في الدماغ بطريقة عابرة ومركزية ، من أجل توصيل سم عصبي متداول إلى بارينتشيما الدماغ.

إصابة عصبية مستهدفة لقطع غير الغازية من دوائر الدماغ

Surgical intervention can be quite effective for treating certain types of medically intractable neurological diseases. This approach is particularly ...

يمكن أن يكون التدخل الجراحي فعالاً جداً في علاج أنواع معينة من الأمراض العصبية المستعصية طبياً. الطرائق الجراحية المتاحة حاليا في حين فعالة، تنطوي عموما على إجراءات الغازية التي يمكن أن تؤدي إلى إصابات جراحية للأنسجة غير المستهدفة. وبالتالي، سيكون من قيمة لتوسيع نطاق النهج الجراحية لتشمل تقنية غير جراحية وتنتج آفات الخلايا العصبية.يعرض هذا الفيديو طريقة لإنتاج آفات الخلايا العصبية البؤرية في الدماغ بطريقة غير جلدية. ويقال إن هذه الطريقة هي الدقيقة مصلحة جراحة الدماغ غير الباضعة الموجهة، وسوف يشار هنا من قبل اختصار بينغ. النهج العام لهذه الطريقة هو فتح حاجز الدم في الدماغ بشكل مركز وخندق باستخدام الموجات فوق الصوتية المركزة الموجهة من MR.ثم لإدارة حاجز الدم في الدماغ غير قابل للاختل العصبي بشكل منهجي. وstoxin, ثم تمكن الوصول إلى parenchyma الدماغ فقط حيث تم فتح حاجز الدم في الدماغ. هذا فقدان الخلايا العصبية المنتج الذي يقتصر على المنطقة المستهدفة من فتح حاجز الدم في الدماغ.الخطوات الرئيسية للطريقة هي إعداد الحيوان، وإجراء بينغ، والتحاليل الخلوية بعد الوفاة. يتم وضع الحيوان المُهدَّد على ستارة جراحية فوق وسادة تدفئة. يتم تسليم الأرضيات ISO 2٪ من خلال مخروط الأنف لمرحلة الصيانة للتخدير.يتم وضع خط الكسح للمخدر. يتم حلق فروة الرأس استعدادا لتطبيق في وقت لاحق من هلام الصوتية. ثم يتم وضع خط في الوريد الذيل.سيتم استخدام هذا الخط لإدارة فقاعات صغيرة وعامل التباين خلال مرحلة سونيكيشن من إجراء بينغ وسيتم استخدامها في ضخ حمض الكوينولينيك خلال مرحلة ما بعد صوتنة. يتم تأمين الخط مع الشريط. تُظهر هذه الصورة السمات الرئيسية للزلاجة التي يتم وضع الحيوان فيها لإجراء الموجات فوق الصوتية المركزة.استعدادا لوضع الحيوان في الزلاجة. وهناك حاجة إلى منقار من الماء، وحقنة تحتوي على هلام الصوتية، ومفك البراغي الصغيرة. هذا الرأي من فوق الزلاجة يظهر الإجراء لتحديد موقع الحيوان.تتم إزالة محول وتوضع على جانب الزلاجة. ثم يوضع الحيوان في الزلاجة ويتم وضع الرأس. يتم استخدام شريط القاطعة وقضبان الأذن لتأمين الرأس.عندما يتم وضع قضبان الأذن، يتم تأمينها عن طريق تشديد باستخدام مفك صغير. يتم تطبيق الماء على سطح فروة الرأس. ويتبع ذلك تطبيق الجل الصوتي مع الحقنة على فروة الرأس.يتم وضع الماء إضافية على هلام الصوتية وعلى قاعدة محول. ثم يتم خفض محول على هلام الصوتية وتأمينها. ثم يتم تسجيل جهاز استشعار هوائي على جسم الحيوان لرصد التنفس.وتتألف غرفة التحكم في التصوير بالرنين المغناطيسي ومعدات الموجات فوق الصوتية المركزة من محطتين أساسيتين. المحطة إلى اليسار، حيث يجلس المحقق، هي منطقة التخطيط لاستهداف الموجات فوق الصوتية المركزة. المحطة إلى اليمين هي منطقة التحكم لنظام التصوير بالرنين المغناطيسي.النحاس عززت النافذة B على محطة التصوير بالرنين المغناطيسي يبحث في غرفة السكن سبعة تسلا المغناطيس. أنظر من خلال النافذة ويمكن رؤية المغناطيس مع زلجة تؤدي إلى فتحة المغناطيس.يتم استخدام البرامج المتخصصة لتخطيط الهدف من الموجات فوق الصوتية المركزة. يتحكم هذا البرنامج في مجموعة من الحركة الإلكترونية والميكانيكية لنظام الاستهداف. يحدد مخطط المسار الهدف ويختار المنطقة المستهدفة.في هذه الحالة، الهدف العينة هو المخطط ويتم تعيين الموقع الهدف على المقطع التصوير بالرنين المغناطيسي التاجي المرجح T2. بعد تحديد الاستهداف ، يتلقى الحيوان حقنة من الزهية الصغيرة عبر خط الوريد الذيل. هذه العملية لم تكن مرئية من خلال النافذة لأنها تجري على الجانب البعيد من المغناطيس كانت التصوير غير ممكن.يتم تسليم الموجات فوق الصوتية المركزة 30 ثانية بعد حقن فقاعات صغيرة. مباشرة بعد تقديم الموجات فوق الصوتية المركزة، والحصول على يتم حقن الديناميت عن طريق خط الوريد الذيل. وتأكد فتح حاجز الدم في الدماغ باستخدام التصوير المرجح T1 المعزز على النقيض.بعد تلقي سونيكيشن، يتم إرجاع الحيوان إلى غطاء محرك السيارة الجراحية حيث يتم الحفاظ على 2٪ ISO الفلور التخدير من خلال مخروط الأنف. يتم إرفاق حقنة مملوءة بحمض الكوينولينيك بمضخة ضخ ويتم توصيل الإخراج بخط الوريد الذيل لمدة ساعة واحدة في الحيوان. التشوهات القشرية هي أهداف جراحية في بعض الاضطرابات العصبية، مثل الصرع المقاوم للأدوية.فأر التيش هو متحول عصبي وراثي مع تشوه القشرية التي تتميز بالهيروتوبيا الثنائية. في هذه التجربة، تم استهداف التغايرية في فأر تيش على جانبي الدماغ. وأظهرت الإطارات A وB نفس T2-MRI من الدماغ تيش اتخذت يوم واحد بعد بينغ.الإطار ألف يصور موقع الشكل الطبيعي للسووردتكس الموضعية وه الهاء الكامنة في مواضع البطينين الجانبي كما تظهر في إطار المناطق ب من فرط التنهم المشار إليها من الأسهم تتوافق مع أهداف سونيكيشن في heterotopia. يشير السهم الأبيض إلى هدف الوسيط في الـ هيتروتوبيا على الجانب الأيسر من الصورة، ويشير السهم الأصفر إلى هدف جانبي في الـ هيتروتوبيا وعلى الجانب الأيمن من الصورة. بعد خمسة أيام من بينغ تم القتل الرحيم الحيوان، والدماغ أعدت للتحليل النسيجي.تم تنفيذ تلطيخ الفلورو اليشم لتحديد الخلايا العصبية المتحللة في الدماغ. المستطيل في المقطع T2 يشير إلى منطقة فلورو جادين الملطخة من الدماغ تظهر في اليمين. تحتوي المنطقة الملطخة باللون الأصفر الأخضر الساطع على العديد من الخلايا العصبية المنحطة.في أعلى التكبير يمكن رؤية الخلايا العصبية الفردية المتحللة. طريقة بينغ يوفر نهجا غير باضع لتدمير الخلايا العصبية في منطقة مستهدفة من الدماغ. فتح الصوتية الخنادق من حاجز الدم في الدماغ يسمح لssamtoxin تدار بشكل منهجي للوصول إلى parenchyma الدماغ بطريقة مستهدفة بدقة.وقد استخدمت هذه الطريقة بنجاح في الفئران والفئران. الأهم من ذلك، وقد استخدمت بينغ لفصل الدوائر العصبية في مناطق الدماغ التي عادة ما تكون هدفا للتدخل الجراحي لعلاج الاضطرابات العصبية مثل الصرع.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

The Organotypic Hippocampal Slice Culture Model for Examining Neuronal Injury

وعضوي النمط الثقافة شريحة الحصين النموذجي لفحص الإصابات متعلق بالخلايا العصبية

Organotypic hippocampal slice culture is an in vitro method to examine mechanisms of neuronal injury in which the basic architecture and composition of ...

Membrane Potentials, Synaptic Responses, Neuronal Circuitry, Neuromodulation and Muscle Histology Using the Crayfish: Student Laboratory Exercises

الإمكانيات الغشاء ، الردود متشابك ، الدارات العصبية ، تعديل العمليات العصبية والأنسجة العضلية باستخدام جراد البحر : تمارين مختبر طالبة

The purpose of this report is to help develop an understanding of the effects caused by ion gradients across a biological membrane. Two aspects that ...

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

التلاعب الجيني للمخيخي الحبيبة الخلايا العصبية<em&gt; في المختبر</em&gt; و<em&gt; في فيفو</em&gt; لدراسة مورفولوجيا الخلايا العصبية والهجرة

Developmental events in the brain including neuronal morphogenesis and migration are highly orchestrated processes. In vitro and in vivo analyses allow ...

Non-invasive Parenchymal, Vascular and Metabolic High-frequency Ultrasound and Photoacoustic Rat Deep Brain Imaging

متني غير الغازية، والأوعية الدموية والتمثيل الغذائي عالية التردد الموجات فوق الصوتية والضوئي الجرذ أعماق الدماغ التصوير

Photoacoustics and high frequency ultrasound stands out as powerful tools for neurobiological applications enabling high-resolution imaging on the central ...

Recording Temperature-induced Neuronal Activity through Monitoring Calcium Changes in the Olfactory Bulb of Xenopus laevis

Recording Temperature-induced Neuronal Activity through Monitoring Calcium Changes in the Olfactory Bulb of Xenopus laevis

تسجيل درجة الحرارة التي يسببها العصبية آخر من خلال مراقبة التغيرات الكالسيوم في البصلة الشمية من<em&gt; القيطم المورق</em

The olfactory system, specialized in the detection, integration and processing of chemical molecules is likely the most thoroughly studied sensory system. ...

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

آثار Neurotrauma الناجمة عن الانفجار على القوارض المضغوط الأوسط الشرايين الدماغية

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

Non-invasive Strategies for Chronic Manipulation of DREADD-controlled Neuronal Activity

استراتيجيات غير الغازية للتلاعب المزمن من النشاط العصبي الذي تسيطر عليه DREADD

Chemogenetic strategies have emerged as reliable tools for remote control of neuronal activity. Among these, designer receptors exclusively activated by ...

Non-Invasive Modulation and Robotic Mapping of Motor Cortex in the Developing Brain

تعديل غير الغازية ورسم الخرائط الروبوتية من القشرة الحركية في الدماغ النامية

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries ...

Statistical Modelling of Cortical Connectivity Using Non-invasive Electroencephalograms

النمذجة الاحصائيه للربط القشري باستخدام التصوير الكهربي غير الغازي

Non-invasive electrophysiological recordings are useful for the evaluation of nervous system function. These techniques are inexpensive, fast, replicable, ...

Laser-Induced Brain Injury in the Motor Cortex of Rats

إصابة الدماغ الناجمة عن الليزر في القشرة الحركية للفئران

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