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

עבודה זו נתמכה על ידי מימון מהמכון הלאומי לבריאות (NIH) על שימוש בסמים (NIDA) [DJW, EDKS, ו- EMB נתמכו על ידי גרנט R21DA044501 שהוענק לאלן א. גרין ו- DJW נתמך על ידי גרנט T32DA037202 לאלן ג 'בדני] והמכון הלאומי לאלכוהול ואלכוהוליזם (NIAAA) [Grant F31AA028413 לאמילי ד . סאליבן]. תמיכה נוספת ניתנה באמצעות הקרן המוענקת של אלן גרין כפרופסור לפסיכיאטריה של ריימונד סובל ב דארטמות'.
Hanbing Lu נתמך על ידי המכון הלאומי על סמים שימוש תוך-מלונטרלי תוכנית מחקר, NIH.
המחברים רוצים להודות ולאלן א. גרין המנוח. מסירותו הבלתי מעורערת לתחום ההפרעות המתרחשות במשותף סייעה לבסס שיתוף פעולה בין המחברים. אנו מודים לו על חונכותו והדרכתו, אשר יחסר מאוד.

כל הניסויים בוצעו בסורק MRI 9.4 T, ואושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול בבעלי חיים ושימוש במכללת דארטמות'. אישור נוסף הושג כדי להקליט ולהציג את בעלי החיים המשמשים בסרטון ובדמויות להלן.
1. הכנות לפני הסריקה
<ol><li>קו עירוי תת עורי<ol>
<li>הסר חלקית מחט 23 G מהחבילה שלה, כך נקודת המחט נשאר ?...

<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>

יציבות החיה, הן פיזית והן מבחינה פיזיולוגית, היא המפתח להשגת נתוני מצב מנוחה באיכות גבוהה. פרוטוקול זה משיג יציבות על ידי מעבר דרך ארבעה שלבים נפרדים של הרדמה. זה הכרחי כי החיה פגשה את הסף הפיזיולוגי להגדיר לפני המעבר לשלב הבא של הרדמה; מאז שיטה זו מסתמכת על מנגנוני autoregulatory פיזיולוגיים, בעל?...

הדמיית תהודה מגנטית תפקודית של מצב מנוחה (rs-fMRI) היא מדד לאות תלוי רמת החמצן בדם (BOLD) כאשר המוח נמצא במנוחה ואינו עוסק בשום משימה מסוימת. אותות אלה יכולים לשמש למדידת מתאם בין אזורי המוח כדי לקבוע את הקישוריות התפקודית בתוך רשתות עצביות. rs-fMRI נמצא בשימוש נרחב במחקרים קליניים בשל אי פולשניותו וכמות המאמץ הנמוכה הנדרשת מחולים (בהשוואה ל- fMRI מבוסס משימה) מה שהופך אותו לאופטימלי עבור אוכלוסיות חולים מגוונות1.
ההתקדמות הטכנולוגית אפשרה rs-fMRI להיות מותאם לשימוש במודלים מכרסמים כדי לחשוף מנגנונים שבבסיס מצבי המחלה (ראה התייחסות2 לבדיקה). מודלים פרה-קליניים של בעלי חיים, כולל מודלים של מחלות או נוקאאוט, מאפשרים מגוון רחב של מניפולציות ניסיוניות שאינן ישימות בבני אדם, ומחקרים יכולים גם לעשות שימוש בדגימות שלאחר המוות כדי לשפר עוד יותר את הניסויים2. עם זאת, בשל הקושי הן להגביל את התנועה והן להקל על הלחץ, רכישת MRI במכרסמים מבוצעת באופן מסורתי תחת הרדמה. חומרי הרדמה, בהתאם לפרמקוקינטיקה שלהם, פרמקודינמיקה, ויעדים מולקולריים, להשפיע על זרימת הדם במוח, חילוף החומרים במוח, ועלול להשפיע על מסלולי צימוד נוירווסקולרי.
היו מאמצים רבים לפתח פרוטוקולים הרדמה המשמרים צימוד נוירווסקולרי ותפקוד רשת המוח3,4,5,6,7,8. דיווחנו בעבר משטר הרדמה שהפעיל מינון נמוך של איזופלוראן יחד עם מינון נמוך של α2 אגוניסט קולטן adrenergic dexmedetomidine9. חולדות בשיטה זו של הרדמה הציגו תגובות BOLD חזקות לגירוי שפם באזורים התואמים את מסלולי ההקרנה הוקמה (גרעינים תלמיים גחוניים וגחוניים, קליפת המוח הסומטו-סנסורית העיקרית והמשנית); רשתות מוח במצב מנוחה בקנה מידה גדול, כולל רשת מצב ברירת המחדל10,11 ורשת salience12 זוהו גם הם בעקביות. יתר על כן, פרוטוקול הרדמה זה מאפשר הדמיה חוזרת על אותה חיה, אשר חשוב לניטור התקדמות המחלה ואת ההשפעה של מניפולציות ניסיוניות לאורך.
במחקר הנוכחי אנו מפרטים את ההתקנה הניסיונית, הכנת בעלי החיים והליכי הניטור הפיזיולוגי המעורבים. בפרט, אנו מתארים את השלבים ההרדמה הספציפיים ורכישת סריקות במהלך כל שלב. איכות הנתונים מוערכת לאחר כל סריקה של מצב מנוחה. סיכום קצר של ניתוח לאחר הסריקה נכלל גם הוא בדיון. מעבדות המעוניינות לחשוף את הפוטנציאל של שימוש rs-fMRI בחולדות ימצאו פרוטוקול זה שימושי.

<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

הדמיית תהודה מגנטית תפקודית של מצב מנוחה (rs-fMRI) הפכה לשיטה פופולרית יותר ויותר לחקר תפקוד המוח במצב מנוחה ולא משימה. פרוטוקול זה מתאר שיטת הישרדות פרה-אקלינית לקבלת נתוני rs-fMRI. שילוב איזופלוראן במינון נמוך עם עירוי מתמשך של אגוניסט אגוניסט קולטן adrenergic α2 dexmedetomidine מספק אפשרות חזקה לרכישת נתונים יציבה ואיכותית תוך שמירה על תפקוד רשת המוח. יתר על כן, הליך זה מאפשר נשימה ספונטנית ופיזיולוגיה כמעט נורמלית בחולדה. רצפי הדמיה נוספים יכולים להיות משולבים עם רכישת מצב מנוחה יצירת פרוטוקולים ניסיוניים עם יציבות הרדמה של עד 5 שעות בשיטה זו. פרוטוקול זה מתאר את ההתקנה של ציוד, ניטור של פיזיולוגיה חולדה במהלך ארבעה שלבים נפרדים של הרדמה, רכישת סריקות מצב מנוחה, הערכת איכות של נתונים, שחזור של החיה, ודיון קצר של ניתוח נתונים לאחר עיבוד. פרוטוקול זה יכול לשמש על פני מגוון רחב של מודלים מכרסמים פרה-קליניים כדי לעזור לחשוף את השינויים ברשת המוח המתקבלים המתרחשים במנוחה.

לאחר כל סריקה של מצב מנוחה, היציבות מוערכת באמצעות ניתוח רכיבים עצמאי (ICA; סקריפט לדוגמה הכלול בקבצים משלימים). איור 6 מציג דוגמאות לפלט רכיבים מסריקות במצב מנוחה. איור 6a מציג רכיב אות מסריקה עם יציבות גבוהה. שימו לב כי מרחבית, לרכיב יש אזוריות גבוהה. ...

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

פרוטוקול זה מתאר שיטה לקבלת נתוני הדמיית תהודה מגנטית תפקודית יציבה של מצב מנוחה (rs-fMRI) מעכברוש המשתמש באיזופלוראן במינון נמוך בשילוב עם dexmedetomidine במינון נמוך.

רכישת נתוני הדמיית תהודה מגנטית תפקודית של מצב מנוחה בחולדה

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

הדמיית תהודה מגנטית תפקודית של מצב מנוחה, או fMRI במצב מנוחה, הפכה לשיטה פופולרית יותר ויותר לחקר תפקוד המוח במצב של מנוחה שאינה משימה. ההתקדמות הטכנולוגית אפשרה להתאים את fMRI של מצב המנוחה לשימוש במודלים של מכרסמים, וניתן להשתמש בהן לחשיפת מנגנונים שבבסיס מצבי המחלה. הפרוטוקול המתואר כאן משלב איזופלוראן במינון נמוך עם dexmedetomidine במינון נמוך, המאפשר רכישת נתונים באיכות גבוהה ושימור של תפקוד רשת המוח.שיטה זו מאפשרת גם נשימה ספונטנית ופיזיולוגיה כמעט נורמלית עד חמש שעות. בסרטון זה, אנו מכסים ניטור של הפיזיולוגיה של החולדה במהלך ארבעה שלבים נפרדים של הרדמה, אינדוקציה והכנה של בעלי חיים, הגדרת בעלי חיים, רכישת סריקה אנטומית ורכישת סריקה במצב מנוחה ואחריה הערכת איכות של הנתונים. שימוש במערכת כדי לספק הרדמה בשאיפה, כמו גם נבלות גזי פסולת מכל האזורים הדרושים, לגרום להרדמה עם 2.5% איזופלוראן ב 30% אוויר מועשר בחמצן.לאחר החיה הוא מרדים, להסיר אותו מהתא, לשקול את החיה, ומניחים אותו חרוט האף על כרית החימום בחלל ההכנה, נשאר ב 2.5% איזופלוראן. יש למרוח משחת סיכה עיניים על כל עין כדי למנוע ייבוש. אשר את עומק ההרדמה על ידי חוסר תגובה צביטת בוהן, השתמש בקליפרס כדי לגלח שטח מרובע של 2 אינץ 'על 2 אינץ ' על האזור המותני התחתון של הגב של החיה ישירות מעל הזנב.לנהל 0.015 מיליגרם לקילוגרם של תמיסת dexmedetomidine עם הזרקה תוך-פריטונאלית לתוך הרביע הימני התחתון של הבטן באמצעות מחט 25-מד. החלף את זרימת האיזופלוראן מחלל ההכנה לעריסת בעלי החיים. תזיז את החיה לעריסת החיות.מניחים את השיניים הקדמיות של החולדה בבטחה מעל לתוך מוט הנשיכה. לדחוף את חרוט האף מעל האף כדי להבטיח התאמה הדוקה. אם חרוט האף אינו מכסה את הלסת התחתונה, Parafilm יכול לשמש כדי להחזיק בעדינות את הלסת סגורה תוך איטום סביב חרוט האף.מקם את כרית הנשימה מתחת לבטן החיה מתחת לכלוב הצלעות ומיקם אותו מחדש עד שצורת גל הנשימה מראה שוקת עמוקה המרוכזת בכל נשימה. לעבור לשלב הבא של הרדמה כאשר הנשימה היא פחות מ 40 נשימות לדקה. הכנס את מוטות האוזן לתעלת האוזן כדי לייצב את ראשו של החולדה בעריסת החיה.לאחר מיקום, למשוך קדימה על מוט הנשיכה ולאשר את הראש לא זז. להתאים מחדש את חרוט האף ואת Parafilm לפי הצורך. הכנס את בדיקת הטמפרטורה לכיסוי בדיקה חד פעמית משומנת מראש.מכניסים בעדינות את בדיקת הטמפרטורה כ-1/2 אינץ' לפי הטבעת ומדביקים אותה לבסיס הזנב עם סרט רפואי. מניחים את קליפ האוקסימטר הדופק על אזור המטטרסל של כף הרגל האחורית, ומבטיחים שמקור האור נמצא בתחתית כף הרגל. סיבוב של הקליפ יכול להשפיע על האות, ובכך, יצירת מחזיק כדי לשמור על כף רגל קליפ זקוף יוביל ליציבות רבה יותר.חשב את קצב העירוי עבור 0.015 מיליגרם לקילוגרם לשעה של dexmedetomidine. הגדר את משאבת התרופה לשיעור עירוי מחושב ולמלא את קו העירוי. באמצעות מגבון אלכוהול, לנקות את האזור המגולח כדי להסיר כל שיער תועה.צבוט את העור כשתי אצבעות רוחב מעל בסיס הזנב. הכנס 1/3 של מחט קו עירוי לתוך העור אוהל. אבטח את המחט לעור עם חתיכה באורך 15 ס"מ של סרט רפואי רחב.מניחים חתיכה שנייה של סרט רפואי רחב על הראשון על פני החולדה ומחובר לשני צידי עריסת החיה. חשוב מאוד שהמחט הפרומגנטית מאובטחת היטב כדי למנוע תנועה במהלך הסריקה. התחל עירוי של dexmedetomidine תת עורי.מניחים חתיכת גזה על גשר האף של החולדה כדי ליצור משטח רמה ל סליל. השתמש בסרט נייר, שאינו מפריע לאות ה- MRI, כדי לאבטח את סליל לראשו של החולדה, ומרכז אותו מעל המוח. מניחים מגבות נייר מעל החיה, מאבטחים אותם לעריסת החיות עם סרט מעבדה.אם משתמשים במערכת חימום אוויר, עוטפים יריעת פלסטיק סביב העריסה כולה כדי להכיל את האוויר החם. תזיזו את החיה לתוך השעמום ותכוונו את המגנט. להפחית איזופלוראן ל 1.5% וכתוצאה מכך עלייה מתמדת בנשימה לכ 45 עד 50 נשימות לדקה.הישאר ברמה זו למשך הסריקה האנטומית. השתמש בסריקת לוקליזציה של FLASH כדי להבטיח שהמוח מיושר עם איזו-מרכז המגנט. מקם מחדש את החיה וחוזר על הפעולה במידת הצורך.הפעל את סריקת ה- LOCALizer RARE ברזולוציה גבוהה יותר והשתמש בפלט סריקה זה כדי ליישר 15 פרוסות קשת המרוכזות במוח. בעזרת פרוסת הקשת האמצעית, יישרו את הפרוסה צירית מרכזית לפירוק של הקוורטרקטור, המופיע כנקודה כהה. שים לב להיסט הפרוסה לשימוש מאוחר יותר בסריקות מצב המנוחה.רכוש 23 פרוסות באמצעות הפרוטוקולים ציריים FLASH ו- RARE כדי לסייע ברישום למרחב משותף במהלך ניתוח שלאחר הסריקה. שיים על פני כל המוח באמצעות רצף PRESS. לאחר השלמת הסריקות האנטומיות, להפחית איזופלוראן ל 0.5 עד 0.75%כוונון כך הנשימה של החיה היא 60 עד 65 נשימות לדקה.הישאר ברמה זו לפחות 10 דקות לפני תחילת סריקת מצב המנוחה כדי להבטיח יציבות. כאשר הפיזיולוגיה יציבה, לרכוש 15 פרוסות EPI סריקה באמצעות אותו קיזוז פרוסה כמו סדרת ציר אנטומי. לאחר השלמת כל סריקת מצב מנוחה, בדוק את האיכות באמצעות ניתוח רכיבים עצמאי כדי לפרק את הנתונים לרכיבים מרחביים וטמפורליים.השג לפחות שלוש סריקות מצב מנוחה באיכות גבוהה. לאחר הסריקה הושלמה, להגדיל איזופלוריין ל 2%ולעצור את עירוי dexmedetomidine תת עורי. הסר את עריסת החיה מן המגנט משעמם ולהחזיר את החיה לחלל ההכנה.הזריקו 0.015 מיליגרם לקילוגרם של תמיסת האטיאמזול המדוללת לשריר הרגל האחורית של החולדה באמצעות מחט 25-מד. מניחים את החולדה בחזרה בכלוב הביתי על גבי כרית חימום, ומפקחים עד שהחיה אמבולטורית. באמצעות ניתוח רכיבים עצמאי, להעריך את היציבות לאחר כל סריקת מצב מנוחה.מוצג כאן הוא דוגמה ליציבות גבוהה מאוד. שים לב כי, מרחבי, הרכיבים יש אזוריות גבוהה. בתוך מסלול הזמן המוצג בלוח האמצעי, האות יציב ולא צפוי, מה שמעיד על פעילות מוחית אמיתית.ספקטרום הכוח בתחתית מראה בעיקר תדרים נמוכים. מוצג כאן רכיב רעש מאותה סריקה. שים לב לא-אזוריות, מסלול זמן בתדר גבוה ושיא בתדר גבוה יחיד בספקטרום הכוח.יש לבטל רעש של רכיבי רעש במהלך ניתוח לאחר הסריקה. לבסוף, רכיב זה הוא מתוך סריקה שבה ההרדמה לא הייתה יציבה. מסלול הזמן המוצג משתנה ולא סדיר.כאשר זה קורה, שיפורים נדרשים פרוטוקול הרדמה, בדרך כלל לתקרת חרוט האף ואת ניקוי גזי פסולת. יציבות החיה, הן פיזית והן מבחינה פיזיולוגית, היא המפתח להשגת נתוני מצב מנוחה באיכות גבוהה. זה הכרחי כי החיה עומדת על הסף הפיזיולוגי שנקבע לפני המעבר לשלב הבא של הרדמה.בעקבות טכניקת הישרדות זו, ניתן להשתמש ב- fMRI מצב מנוחה במחקרי אורך, בשילוב עם מניפולציות ניסיוניות, ולחקור מודלים למחלות. השילוב של איזופלוראן במינון נמוך עם dexmedetomidine בשימוש בפרוטוקול זה מאפשר מגוון רחב של מחקרים פרה קליניים לחוקרים המעוניינים הדמיה המוח מכרסם במצב המנוחה שלה.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

מרובה עכבר Neuroanatomical תהודה מגנטית

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

ברזולוציה גבוהה תהודה מגנטית פונקציונלית שיטות המוח התיכון האדם

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

השימוש בספקטרוסקופיה בתהודה מגנטית ככלי למדידה של השפעות דו חצי מוח Transcranial חשמלי גירוי על יסודי Motor Cortex מטבוליזם

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

ברזולוציה גבוהה<em&gt; In vivo</em&gt; פרוטוקול פילוח ידני לאדם בהיפוקמפוס תת תחומים באמצעות הדמיה בתהודה מגנטית 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

הדמיית תהודה מגנטית מבנית ברזולוציה גבוהה של תת-הקליפה&quot; האדם<I&gt; In vivo</I&gt; ולאחר המוות

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

עבור קו תחילת זמן להערכת ב קבע קליפתית פרוטוקול הדמיית תהודה מגנטית

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

Microstate וניתוחים המורכבות אומגה של אלקטרואנצפלוגרם נח-המדינות

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

ספקטרוסקופיה תהודה מגנטית תפקודית-7 T בקליפת חבית חולדה במהלך ההפעלה שפם

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

דיפוזיה זנסור הדמיה מגנטית באמצעות דחיסת חוט השדרה כרונית

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

רכישה אמינה של נתוני אלקטרואנצפלוגרפיה במהלך אלקטרואנצפלוגרפיה סימולטנית ו-MRI פונקציונלי

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