Name: acquisition of resting-state functional magnetic resonance imaging data in the rat
Uploaded: 2021-08-28T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Acquisition of Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging Data in the Rat at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل بتمويل من المعهد الوطني للصحة (NIH) حول تعاطي المخدرات (NIDA) [DJW، تم دعم EDKS و EMB من قبل غرانت R21DA044501 الممنوح لآلان غرين وDJW بدعم من غرانت T32DA037202 إلى ألان ج. بودني] والمعهد الوطني لتعاطي الكحول وإدمان الكحول (NIAAA) [منح F31AA028413 إلى إميلي د. ك. سوليفان]. تم تقديم دعم إضافي من خلال صندوق آلان غرين الموهوب كأستاذ رايموند سوبيل للطب النفسي في دارتموث.
ويدعم هانبينغ لو من قبل المعهد الوطني لتعاطي المخدرات برنامج البحوث داخل الأم، المعاهد القومية للصحة.
ويود المؤلفان أن يعترفا بالراحل آلان غرين وأن يشكراه. وقد ساعد تفانيه الثابت في مجال الاضطرابات التي تحدث بشكل مشترك على إقامة التعاون بين المؤلفين. ونشكره على إرشاده وتوجيهه، اللذين سيفتقدان كثيرا.

أجريت جميع التجارب على ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي 9.4 T، ووافقت عليها اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها في كلية دارتموث. تم الحصول على موافقة إضافية لتسجيل وإظهار الحيوانات المستخدمة في الفيديو والأرقام أدناه.
1. الاستعدادات قبل المسح الضوئي
<ol><li>خط التسريب ...

<ol>
	<li>Smitha, K. A., 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=Resting+state+fMRI:+A+review+on+methods+in+resting+state+connectivity+analysis+and+resting+state+networks.">Resting state fMRI: A review on methods in resting state connectivity analysis and resting state networks.</a> The Neuroradiology Journal. 30 (4), 305-317 (2017).</li><li>Gorges, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+connectivity+mapping+in+the+animal+model:+Principles+and+applications+of+resting-state+fMRI.">Functional connectivity mapping in the animal model: Principles and applications of resting-state fMRI.</a> Frontiers in Neurology. 8, (2017).</li><li>Paasonen, J., Stenroos, P., Salo, R. A., Kiviniemi, V., Gr&#246;hn, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+connectivity+under+six+anesthesia+protocols+and+the+awake+condition+in+rat+brain.">Functional connectivity under six anesthesia protocols and the awake condition in rat brain.</a> NeuroImage. 172, 9-20 (2018).</li><li>Pawela, C. 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=A+protocol+for+use+of+medetomidine+anesthesia+in+rats+for+extended+studies+using+task-induced+BOLD+contrast+and+resting-state+functional+connectivity.">A protocol for use of medetomidine anesthesia in rats for extended studies using task-induced BOLD contrast and resting-state functional connectivity.</a> NeuroImage. 46 (4), 1137-1147 (2009).</li><li>Jonckers, E., 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=Different+anesthesia+regimes+modulate+the+functional+connectivity+outcome+in+mice.">Different anesthesia regimes modulate the functional connectivity outcome in mice.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 72 (4), 1103-1112 (2014).</li><li>Williams, K. A., 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=Comparison+of+alpha-chloralose,+medetomidine+and+isoflurane+anesthesia+for+functional+connectivity+mapping+in+the+rat.">Comparison of alpha-chloralose, medetomidine and isoflurane anesthesia for functional connectivity mapping in the rat.</a> Magnetic Resonance Imaging. 28 (7), 995-1003 (2010).</li><li>Zhurakovskaya, E., 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=Global+functional+connectivity+differences+between+sleep-like+states+in+urethane+anesthetized+rats+measured+by+fMRI.">Global functional connectivity differences between sleep-like states in urethane anesthetized rats measured by fMRI.</a> PloS One. 11 (5), 0155343 (2016).</li><li>Fukuda, M., Vazquez, A. L., Zong, X., Kim, S. -. G. <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+the+&#945;2-adrenergic+receptor+agonist+dexmedetomidine+on+neural,+vascular+and+BOLD+fMRI+responses+in+the+somatosensory+cortex.">Effects of the &#945;2-adrenergic receptor agonist dexmedetomidine on neural, vascular and BOLD fMRI responses in the somatosensory cortex.</a> The European Journal of Neuroscience. 37 (1), 80-95 (2013).</li><li>Brynildsen, J. 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=Physiological+characterization+of+a+robust+survival+rodent+fMRI+method.">Physiological characterization of a robust survival rodent fMRI method.</a> Magnetic Resonance Imaging. 35, 54-60 (2017).</li><li>Lu, H., 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=Rat+brains+also+have+a+default+mode+network.">Rat brains also have a default mode network.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (10), 3979-3984 (2012).</li><li>Lu, H., 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=Low-+but+not+high-frequency+LFP+correlates+with+spontaneous+BOLD+fluctuations+in+rat+whisker+barrel+cortex.">Low- but not high-frequency LFP correlates with spontaneous BOLD fluctuations in rat whisker barrel cortex.</a> Cerebral Cortex. 26 (2), 683-694 (2016).</li><li>Tsai, P. -. 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=Converging+structural+and+functional+evidence+for+a+rat+salience+network.">Converging structural and functional evidence for a rat salience network.</a> Biological Psychiatry. 88 (11), 867-878 (2020).</li><li>Murphy, K., Bodurka, J., Bandettini, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+long+to+scan?+The+relationship+between+fMRI+temporal+signal+to+noise+ratio+and+necessary+scan+duration.">How long to scan? The relationship between fMRI temporal signal to noise ratio and necessary scan duration.</a> NeuroImage. 34 (2), 565-574 (2007).</li><li>Birn, R. M., 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+effect+of+scan+length+on+the+reliability+of+resting-state+fMRI+connectivity+estimates.">The effect of scan length on the reliability of resting-state fMRI connectivity estimates.</a> NeuroImage. 83, 550-558 (2013).</li><li>Lu, H., 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=Synchronized+delta+oscillations+correlate+with+the+resting-state+functional+MRI+signal.">Synchronized delta oscillations correlate with the resting-state functional MRI signal.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (46), 18265-18269 (2007).</li><li>Lu, H., 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=Registering+and+analyzing+rat+fMRI+data+in+the+stereotaxic+framework+by+exploiting+intrinsic+anatomical+features.">Registering and analyzing rat fMRI data in the stereotaxic framework by exploiting intrinsic anatomical features.</a> Magnetic Resonance Imaging. 28 (1), 146-152 (2010).</li><li>Cox, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AFNI:+software+for+analysis+and+visualization+of+functional+magnetic+resonance+neuroimages.">AFNI: software for analysis and visualization of functional magnetic resonance neuroimages.</a> Computers and Biomedical Research. 29 (3), 162-173 (1996).</li><li>Ash, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+connectivity+with+the+retrosplenial+cortex+predicts+cognitive+aging+in+rats.">Functional connectivity with the retrosplenial cortex predicts cognitive aging in rats.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (43), 12286-12291 (2016).</li><li>Hsu, L. -. M., 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=Intrinsic+insular-frontal+networks+predict+future+nicotine+dependence+severity.">Intrinsic insular-frontal networks predict future nicotine dependence severity.</a> The Journal of Neuroscience. 39 (25), 5028-5037 (2019).</li><li>Li, Q., 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=Resting-state+functional+MRI+reveals+altered+brain+connectivity+and+its+correlation+with+motor+dysfunction+in+a+mouse+model+of+Huntington's+disease.">Resting-state functional MRI reveals altered brain connectivity and its correlation with motor dysfunction in a mouse model of Huntington's disease.</a> Scientific Reports. 7, (2017).</li><li>Lu, H., 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=Abstinence+from+cocaine+and+sucrose+self-administration+reveals+altered+mesocorticolimbic+circuit+connectivity+by+resting+state+MRI.">Abstinence from cocaine and sucrose self-administration reveals altered mesocorticolimbic circuit connectivity by resting state MRI.</a> Brain Connectivity. 4 (7), 499-510 (2014).</li><li>Seewoo, B. J., Joos, A. C., Feindel, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+analytical+workflow+for+seed-based+correlation+and+independent+component+analysis+in+interventional+resting-state+fMRI+studies.">An analytical workflow for seed-based correlation and independent component analysis in interventional resting-state fMRI studies.</a> Neuroscience Research. 165, 26-37 (2021).</li><li>Broadwater, M. A., 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=Adolescent+alcohol+exposure+decreases+frontostriatal+resting-state+functional+connectivity+in+adulthood.">Adolescent alcohol exposure decreases frontostriatal resting-state functional connectivity in adulthood.</a> Addiction Biology. 23 (2), 810-823 (2018).</li><li>Jaime, S., Cavazos, J. E., Yang, Y., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Longitudinal+observations+using+simultaneous+fMRI,+multiple+channel+electrophysiology+recording,+and+chemical+microiontophoresis+in+the+rat+brain.">Longitudinal observations using simultaneous fMRI, multiple channel electrophysiology recording, and chemical microiontophoresis in the rat brain.</a> Journal of Neuroscience Methods. 306, 68-76 (2018).</li></ol>

استقرار الحيوان ، جسديا وفسيولوجيا ، هو المفتاح للحصول على بيانات عالية الجودة يستريح الدولة. هذا البروتوكول يحقق الاستقرار من خلال التحرك من خلال أربع مراحل متميزة من التخدير. من الضروري أن الحيوان قد اجتمع عتبات الفسيولوجية مجموعة قبل الانتقال إلى المرحلة التالية من التخدير; وبما أن هذ...

يستريح الدولة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (RS-fMRI) هو مقياس للإشارة التي تعتمد على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD) عندما يكون الدماغ في بقية وغير منخرط في أي مهمة معينة. ويمكن استخدام هذه الإشارات لقياس الارتباطات بين مناطق الدماغ لتحديد الاتصال الوظيفي داخل الشبكات العصبية. يستخدم rs-fMRI على نطاق واسع في الدراسات السريرية نظرا لعدم غزوه وانخفاض مقدار الجهد المطلوب من المرضى (بالمقارنة مع fMRI القائم على المهام) مما يجعله الأمثل لمختلف مجموعات المرضى1.
وقد سمح التقدم التكنولوجي بتكييف RS-fMRI للاستخدام في نماذج القوارض للكشف عن الآليات الكامنة وراء حالات المرض (انظر المرجع2 للمراجعة). تسمح النماذج الحيوانية قبل السريرية ، بما في ذلك نماذج المرض أو خروج المغلوب ، بمجموعة واسعة من التلاعب التجريبي غير المطبق على البشر ، ويمكن للدراسات أيضا الاستفادة من عينات ما بعد الوفاة لزيادة تعزيز التجارب2. ومع ذلك ، نظرا لصعوبة في كل من الحد من الحركة وتخفيف التوتر ، يتم إجراء اكتساب التصوير بالرنين المغناطيسي في القوارض تقليديا تحت التخدير. تؤثر عوامل التخدير ، اعتمادا على الدوائية ، والديناميكا الدوائية ، والأهداف الجزيئية ، على تدفق دم الدماغ ، واستقلاب الدماغ ، وربما تؤثر على مسارات اقتران الأوعية الدموية العصبية.
كانت هناك جهود عديدة لتطوير بروتوكولات التخدير التي تحافظ على اقتران الأوعية الدموية العصبية ووظيفة شبكة الدماغ3،4،5،6،7،8. أبلغنا سابقا نظام مخدر التي طبقت جرعة منخفضة من ايزوفلوران جنبا إلى جنب مع جرعة منخفضة من α2 مستقبلات الأدرينالية ناهض ديكسميديتوميدين9. الفئران تحت هذه الطريقة من التخدير أظهرت استجابات جريئة قوية لتحفيز شعيرات في المناطق بما يتفق مع مسارات الإسقاط المعمول بها (نواة الثالامي البطيني والبطيني، قشرة سوماتوسينسوري الأولية والثانوية)؛ كما تم الكشف باستمرار عن شبكات الدماغ واسعة النطاق يستريح الدولة، بما في ذلك شبكة الوضع الافتراضي10و11 وشبكة بارزة12. وعلاوة على ذلك، يسمح هذا البروتوكول مخدر للتصوير المتكرر على نفس الحيوان، وهو أمر مهم لرصد تطور المرض وتأثير التلاعب التجريبي طوليا.
في هذه الدراسة، نقوم بتفصيل الإعداد التجريبي وإعداد الحيوانات وإجراءات المراقبة الفسيولوجية المعنية. على وجه الخصوص، نحن نصف مراحل التخدير المحددة والحصول على الاشعة خلال كل مرحلة. يتم تقييم جودة البيانات بعد كل مسح حالة الراحة. كما يتضمن النقاش موجزا موجزا لتحليل ما بعد الفحص. المختبرات المهتمة في الكشف عن إمكانات استخدام RS-fMRI في الفئران سوف تجد هذا البروتوكول مفيد.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>9.4T MRI</td>
			<td>Varian/Bruker</td>
			<td></td>
			<td>Varian upgraded with Bruker console running Paravision 6.0.1 software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air-Oxygen Mixer</td>
			<td>Sechrist</td>
			<td>Model 3500CP-G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analysis of Functional NeuroImages (AFNI)</td>
			<td>NIMH/NIH</td>
			<td>Version AFNI_18.3.03</td>
			<td>Freely available at: https://afni.nimh.nih.gov/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal Cradle</td>
			<td>RAPID Biomedical</td>
			<td>LHRXGS-00563</td>
			<td>rat holder with bite bar, nose cone and ear bars</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal Physiology Monitoring &#38; Gating System</td>
			<td>SAII</td>
			<td>Model 1025</td>
			<td>MR-compatible system including oxygen saturation, temperature, respiration and fiber optic pulse oximetry add-on</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antisedan (atipamezole hydrochloride)</td>
			<td>Patterson Veterinary</td>
			<td>07-867-7097</td>
			<td>Zoetis, Manufacturer Item #10000449</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ceramic MRI-Safe Scissors</td>
			<td>MRIequip.com</td>
			<td>MT-6003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clippers</td>
			<td>Patterson Veterinary</td>
			<td>07-882-1032</td>
			<td>Wahl touch-up trimmer combo kit, Manufacturer Item #09990-1201</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dexmedesed (dexmedetomidine hydrochloride)</td>
			<td>Patterson Veterinary</td>
			<td>07-893-1801</td>
			<td>Dechra Veterinary Products, Manufacturer Item#17033-005-10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Rectal Thermometer Covers</td>
			<td>Medline</td>
			<td>MDS9608</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FMRIB Software Library</td>
			<td>FMRIB</td>
			<td>MELODIC Version 3.15</td>
			<td>Freely available at: https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Pad</td>
			<td>Cara Inc.</td>
			<td>Model 50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostat forceps, straight</td>
			<td>Kent Scientific</td>
			<td>INS750451-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Patterson Veterinary</td>
			<td>07-893-1389</td>
			<td>Patterson Private Label, Manufacturer Item #14043-0704-06</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane Vaporizer</td>
			<td>VetEquip Inc.</td>
			<td>911103</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lab Tape, 3/4&#34;</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>89097-990</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needles, 23 gauge</td>
			<td>BD</td>
			<td>305145</td>
			<td>plastic hub removed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm Laboratory Film</td>
			<td>Patterson Veterinary</td>
			<td>07-893-0260</td>
			<td>Medline Industries Inc., Manufacturer Item #HSFHS234526A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Planar Surface Coil</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>T12609</td>
			<td>2cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene Tubing</td>
			<td>Braintree Scientific</td>
			<td>PE50 50FT</td>
			<td>0.023&#34; (inner diameter), 0.038&#34; (outer diameter)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Puralube Ophthalmic Ointment</td>
			<td>Patterson Veterinary</td>
			<td>07-888-2572</td>
			<td>Dechra Veterinary Products, Manufacturer Item #211-38</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sprague Dawley Rats</td>
			<td>Charles River</td>
			<td>400 SAS SD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile 0.9% Saline Solution</td>
			<td>Patterson Veterinary</td>
			<td>07-892-4348</td>
			<td>Aspen Vet, Manufacturer Item #14208186</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Alcohol Prep Pads</td>
			<td>Medline</td>
			<td>MDS090735</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Tape, 1&#34; (3M Durapore)</td>
			<td>Medline</td>
			<td>MMM15381Z</td>
			<td>3M Healthcare, &#34;wide medical tape&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical White Paper Tape, 1/2&#34; (3M Micropore)</td>
			<td>Medline</td>
			<td>MMM15300</td>
			<td>3M Healthcare</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes, 1 mL w/ 25 gauge needle</td>
			<td>BD</td>
			<td>309626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes, 3 mL</td>
			<td>BD</td>
			<td>309657</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vented induction and scavenging system</td>
			<td>VetEquip Inc.</td>
			<td>942102</td>
			<td>2 liter induction chamber with active scavenging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>411724</td>
			<td>omega flowmeter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>931600</td>
			<td>scavenging cube, &#34;vacuum&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>921616</td>
			<td>nose cone, non-rebreathing</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

acquisition of resting-state functional magnetic resonance imaging data in the rat

أصبح التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (rs-fMRI) طريقة شائعة بشكل متزايد لدراسة وظائف الدماغ في حالة الراحة وعدم المهمة. يصف هذا البروتوكول طريقة بقاء ما قبل السريرية للحصول على بيانات rs-fMRI. الجمع بين جرعة منخفضة isoflurane مع التسريب المستمر α2 مستقبلات الأدرينالية ناهض dexmedetomidine يوفر خيارا قويا للحصول على بيانات مستقرة وعالية الجودة مع الحفاظ على وظيفة شبكة الدماغ. وعلاوة على ذلك، يسمح هذا الإجراء للتنفس التلقائي وعلم وظائف الأعضاء شبه الطبيعي في الفئران. يمكن الجمع بين تسلسل التصوير الإضافي واكتساب حالة الراحة إنشاء بروتوكولات تجريبية مع استقرار مخدر يصل إلى 5 ساعات باستخدام هذه الطريقة. يصف هذا البروتوكول إعداد المعدات، ورصد فسيولوجيا الفئران خلال أربع مراحل متميزة من التخدير، والحصول على فحوصات حالة الراحة، وتقييم جودة البيانات، واستعادة الحيوان، ومناقشة موجزة لتحليل البيانات بعد المعالجة. يمكن استخدام هذا البروتوكول عبر مجموعة واسعة من نماذج القوارض قبل السريرية للمساعدة في الكشف عن التغيرات الناتجة في شبكة الدماغ التي تحدث في الراحة.

بعد كل فحص حالة الراحة، يتم تقييم الاستقرار باستخدام تحليل مكون مستقل (ICA؛ مثال البرنامج النصي المضمن في الملفات التكميلية). يوضح الشكل 6 أمثلة على مخرجات المكونات من عمليات المسح الضوئي لحالة الراحة. يظهر الشكل 6a مكون إشارة من المسح الضوئي مع استق?...

Watch this Scientific Journal Video about Acquisition of Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging Data in the Rat at JoVE.com

Acquisition of Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging Data in the Rat

يصف هذا البروتوكول طريقة للحصول على بيانات مستقرة للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (rs-fMRI) من فأر باستخدام جرعة منخفضة من الأيزوفلوران بالاشتراك مع جرعة منخفضة من ديكسميدتوميدين.

الحصول على Resting-الدولة وظيفية بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي في الجرذ

Resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) has become an increasingly popular method to study brain function in a resting, non-task ...

أصبح التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة ، أو التصوير بالرنين المغناطيسي للراحة ، طريقة شائعة بشكل متزايد لدراسة وظائف الدماغ في حالة عدم المهام. وقد سمح التقدم التكنولوجي بالتكيف مع ال FMRI في حالة الراحة للاستخدام في نماذج القوارض ، ويمكن استخدامه للكشف عن الآليات الكامنة وراء حالات المرض. البروتوكول الموصوف هنا يجمع بين جرعة منخفضة isoflurane مع جرعة منخفضة dexmedetomidine، مما يسمح للحصول على بيانات عالية الجودة والحفاظ على وظيفة شبكة الدماغ.تسمح هذه الطريقة أيضا بالتنفس التلقائي وعلم وظائف الأعضاء شبه الطبيعي لمدة تصل إلى خمس ساعات. في هذا الفيديو، نغطي مراقبة فسيولوجيا الفئران خلال أربع مراحل متميزة من التخدير، والتحري الحيواني وإعداده، وإعداد الحيوان، واكتساب المسح التشريحي، واكتساب المسح الضوئي لحالة الراحة يليه تقييم جودة البيانات. باستخدام نظام لتقديم مخدر استنشاق وكذلك غازات النفايات الزبال من جميع المناطق اللازمة، والحث على التخدير مع 2.5٪ isoflurane في الهواء المخصب الأكسجين 30٪.بمجرد تخدير الحيوان ، قم بإزالتها من الغرفة ، ووزن الحيوان ، ووضعه في مخروط الأنف على لوحة التدفئة في مساحة التحضير ، مع البقاء عند 2.5٪ isoflurane. تطبيق مرهم تشحيم العيون على كل عين لمنع التجفيف. تأكد من عمق التخدير بسبب عدم وجود استجابة قرصة إصبع القدم، استخدم المقصات لحلاقة مساحة مربعة بوصتين في بوصتين على المنطقة القطنية السفلية من ظهر الحيوان مباشرة فوق الذيل.إعطاء 0.015 ملليغرام لكل كيلوغرام من محلول ديكسميديتوميدين مع حقن داخل الصفاق في الربع الأيمن السفلي من البطن باستخدام إبرة قياس 25. تبديل تدفق isoflurane من الفضاء إعداد إلى مهد الحيوان. نقل الحيوان إلى مهد الحيوان.ضع أسنان الجرذ الأمامية بشكل آمن فوق وإلى شريط اللدغة. دفع مخروط الأنف على الأنف لضمان تناسب ضيق. إذا كان مخروط الأنف لا يغطي الفك السفلي، يمكن استخدام Parafilm لعقد بلطف الفك مغلقة في حين ختم أيضا حول مخروط الأنف.ضع وسادة التنفس تحت بطن الحيوان تحت القفص الصدري وإعادة وضعه حتى يظهر الشكل الموجي للتنفس حوضا عميقا يتمركز على كل نفس. الانتقال إلى المرحلة التالية من التخدير عندما يكون التنفس أقل من 40 نفسا في الدقيقة. أدخل قضبان الأذن هذه في قناة الأذن لتثبيت رأس الجرذ في مهد الحيوان.مرة واحدة في وضع، سحب إلى الأمام على شريط لدغة وتأكيد الرأس لا يتحرك. إعادة ضبط مخروط الأنف وبارافيلم حسب الحاجة. أدخل مسبار درجة الحرارة في غطاء مسبار قابل للتشحيم مسبقا.أدخل بلطف مسبار درجة الحرارة حوالي 1/2 بوصة في المستقيم والشريط إلى قاعدة الذيل مع الشريط الطبي. ضع مقطع مقياس أكسدة النبض على منطقة مشط القدم الخلفية ، مما يضمن أن مصدر الضوء في أسفل القدم. دوران مقطع يمكن أن تؤثر على إشارة، وبالتالي، وخلق حامل للحفاظ على مخلب ومقطع تستقيم سيؤدي إلى مزيد من الاستقرار.حساب معدل التسريب ل0.015 ملليغرام لكل كيلوغرام في الساعة من ديكسميدتوميدين. تعيين مضخة الدواء لمعدل التسريب المحسوبة وملء خط التسريب. باستخدام مسح الكحول، وتنظيف منطقة حلق لإزالة أي شعر ضال.قرصة الجلد ما يقرب من اثنين من عرض الإصبع فوق قاعدة الذيل. أدخل 1/3 من إبرة خط التسريب في الجلد الخيام. تأمين الإبرة إلى الجلد مع قطعة ثلاثة بوصة من الشريط الطبي واسعة.ضع قطعة ثانية من الشريط الطبي الواسع على الأول عبر الجرذ وتعلق على جانبي مهد الحيوان. من المهم للغاية أن تكون الإبرة المغناطيسية الحديدية مؤمنة جيدا لمنع الحركة أثناء الفحص. بدء ضخ ديكسميدتوميدين تحت الجلد.ضع قطعة من الشاش على جسر أنف الجرذ لإنشاء سطح مستو لللفائف. استخدم الشريط الورقي، الذي لا يتعارض مع إشارة التصوير بالرنين المغناطيسي، لتأمين الملف إلى رأس الجرذ، وتوسيطه فوق الدماغ. ضع مناشف ورقية فوق الحيوان ، وتأمينها إلى مهد الحيوان مع شريط المختبر.إذا كنت تستخدم نظام تسخين الهواء، قم بلف ورقة بلاستيكية حول المهد بأكمله لاحتواء الهواء الدافئ. نقل الحيوان إلى تحمل وضبط المغناطيس. خفض isoflurane إلى 1.5٪ مما أدى إلى زيادة مطردة في التنفس إلى ما يقرب من 45 إلى 50 نفسا في الدقيقة الواحدة.البقاء في هذا المستوى لمدة المسح التشريحي. استخدم المسح الضوئي الموضعي FLASH لضمان محاذاة الدماغ مع مركز isocenter للمغناطيس. إعادة وضع الحيوان وكرر إذا لزم الأمر.تشغيل فحص الموضعية النادرة عالية الدقة، واستخدام هذا الإخراج المسح الضوئي لمحاذاة 15 شرائح القوس تركزت عبر الدماغ. باستخدام الشريحة القوسية الوسطى، قم بمحاذاة الشريحة المحورية الوسطى إلى تناقص حجم الخانة الأمامية، والتي تظهر كبقعة داكنة. لاحظ إزاحة الشريحة لاستخدامها لاحقا في عمليات المسح الضوئي حالة الراحة.الحصول على 23 شرائح باستخدام كل من FLASH والبروتوكولات المحورية النادرة للمساعدة في التسجيل إلى مساحة مشتركة أثناء تحليل ما بعد المسح الضوئي. شيم عبر الدماغ كله باستخدام تسلسل الصحافة. بعد الانتهاء من المسح التشريحي، والحد من isoflurane إلى 0.5 إلى 0.75٪ ضبط بحيث تنفس الحيوان هو 60 إلى 65 نفسا في الدقيقة الواحدة.البقاء على هذا المستوى لمدة 10 دقائق على الأقل قبل البدء في المسح الضوئي للراحة لضمان الاستقرار. عندما علم وظائف الأعضاء مستقرة، والحصول على 15 شريحة مسح EPI باستخدام نفس شريحة تعويض كسلسلة المحوري التشريحي. بعد اكتمال كل فحص حالة الراحة، تحقق من الجودة باستخدام تحليل مكون مستقل لتحليل البيانات إلى مكونات مكانية وزمنية.الحصول على ما لا يقل عن ثلاثة عالية الجودة يستريح الدولة بمسح. عند اكتمال المسح الضوئي، قم بزيادة الأيزوفلوران إلى 2٪، وتوقف ضخ ديكسميدتوميدين تحت الجلد. إزالة مهد الحيوان من تحمل المغناطيس والعودة الحيوان إلى الفضاء إعداد.حقن 0.015 ملليغرام لكل كيلوغرام من محلول الاتيباميزول المخفف في عضلة الساق الخلفية للجرذ باستخدام إبرة قياس 25. ضع الجرذ مرة أخرى في القفص المنزلي على رأس وسادة التدفئة ، ومراقبة حتى يكون الحيوان متنقلا. باستخدام تحليل مكون مستقل، قم بتقييم الاستقرار بعد كل فحص حالة راحة.يظهر هنا مثال على الاستقرار العالي جدا. لاحظ أن المكونات، مكانيا، لها إقليمية عالية. في غضون الدورة الزمنية المبينة في اللوحة الوسطى ، تكون الإشارة مستقرة ولا يمكن التنبؤ بها ، مما يدل على نشاط الدماغ الحقيقي.يظهر طيف الطاقة في الأسفل ترددات منخفضة في الغالب. يظهر هنا مكون ضوضاء من نفس المسح الضوئي. لاحظ الدورة الزمنية غير الإقليمية، والمسار الزمني عالي التردد، وذروة التردد العالي الوحيدة في طيف الطاقة.يجب إزالة الضوضاء من مكونات الضوضاء أثناء تحليل ما بعد الفحص. وأخيرا، هذا المكون هو من مسح حيث التخدير لم يكن مستقرا. الدورة الزمنية المعروضة متغيرة وغير منتظمة.عندما يحدث هذا ، هناك حاجة إلى تحسينات على بروتوكول التخدير ، عادة إلى سقف مخروط الأنف ومسح غازات النفايات. استقرار الحيوان ، جسديا وفسيولوجيا ، هو المفتاح للحصول على بيانات عالية الجودة يستريح الدولة. من الضروري أن يفي الحيوان بالعتبات الفسيولوجية المحددة قبل الانتقال إلى المرحلة التالية من التخدير.بعد هذه التقنية البقاء على قيد الحياة، يمكن استخدام الدولة يستريح التصوير بالرنين الرئوي في الدراسات الطولية، جنبا إلى جنب مع التلاعب التجريبية، واستكشاف نماذج المرض. مزيج من جرعة منخفضة isoflurane مع ديكسميدتوميدين المستخدمة في هذا البروتوكول يسمح لمجموعة واسعة من الدراسات قبل السريرية للمحققين المهتمين في تصوير الدماغ القوارض في حالته يستريح.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

متعددة الماوس تشريحي عصبي التصوير بالرنين المغناطيسي

The field of mouse phenotyping with magnetic resonance imaging (MRI) is rapidly growing, motivated by the need for improved tools for characterizing and ...

High-resolution Functional Magnetic Resonance Imaging Methods for Human Midbrain

عالية الدقة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للطرق الدماغ المتوسط ​​الإنسان

Functional MRI (fMRI) is a widely used tool for non-invasively measuring correlates of human brain activity. However, its use has mostly been focused upon ...

The Use of Magnetic Resonance Spectroscopy as a Tool for the Measurement of Bi-hemispheric Transcranial Electric Stimulation Effects on Primary Motor Cortex Metabolism

استخدام التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي كأداة لقياس ثنائي نصف الكرة الغربي عبر الجمجمة التحفيز الكهربائي التأثيرات على الابتدائية موتور اللحاء الأيض

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a neuromodulation technique that has been increasingly used over the past decade in the treatment of ...

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

High-resolution In Vivo Manual Segmentation Protocol for Human Hippocampal Subfields Using 3T Magnetic Resonance Imaging

عالية الدقة<em&gt; في فيفو</em&gt; دليل بروتوكول تجزئة للالإنسان الحصين الحقول الفرعية عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي 3T

The human hippocampus has been broadly studied in the context of memory and normal brain function and its role in different neuropsychiatric disorders has ...

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

High-resolution Structural Magnetic Resonance Imaging of the Human Subcortex In Vivo and Postmortem

عالية الدقة الهيكلي التصوير بالرنين المغناطيسي من تحت القشرة الإنسان<I&gt; في فيفو</I&gt; وتشريح الجثث

The focus of this study was to test the resolution limits of structural MRI of a postmortem brain compared to living human brains. The resolution of ...

A Magnetic Resonance Imaging Protocol for Stroke Onset Time Estimation in Permanent Cerebral Ischemia

بروتوكول تصوير بالرنين المغناطيسي لتقدير الوقت بداية السكتة الدماغية الاسكيمية الدماغي الدائمة

MRI provides a sensitive and specific imaging tool to detect acute ischemic stroke by means of a reduced diffusion coefficient of brain water. In a rat ...

Microstate and Omega Complexity Analyses of the Resting-state Electroencephalography

ميكروستاتي وتحليل تعقيد أوميغا المخ الدولة يستريح

Microstate and omega complexity are two reference-free electroencephalography (EEG) measures that can represent the temporal and spatial complexities of ...

Functional Magnetic Resonance Spectroscopy at 7 T in the Rat Barrel Cortex During Whisker Activation

مطيافية الرنين المغناطيسي الوظيفية في 7 ر في قشرة البرميل الجرذ أثناء تنشيط الخط الطولي

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy offers the opportunity to measure cerebral metabolite contents in vivo and noninvasively. Thanks to ...

Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging in Chronic Spinal Cord Compression

التصوير بالرنين المغناطيسي الانتشار في ضغط الحبل الشوكي المزمن

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

Reliable Acquisition of Electroencephalography Data during Simultaneous Electroencephalography and Functional MRI

اكتساب موثوق لبيانات تخطيط كهربية الدماغ أثناء التصوير الكهربائي المتزامن والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي

Simultaneous electroencephalography (EEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI), EEG-fMRI, combines the complementary properties of scalp EEG ...