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

이 작품은 국립 보건 원 (NIH)의 약물 남용에 대한 국립 연구소 (NIDA)의 자금 지원 [DJW, EDKS, 그리고 EMB는 그랜트 R21DA044501 앨런 I. 그린에 수여하고 DJW는 앨런 J. 버드니에 그랜트 T32DA037202와 알코올 남용 및 알코올 중독에 국립 연구소 (NIAAA) [그랜트 F31AA028413 에밀리 D.에 의해 지원되었다. 다트머스의 레이몬드 소벨 정신과 교수로서 앨런 I. 그린의 기부 기금을 통해 추가 지원이 제공되었다.
한빙 루는 국립 마약 남용 교내 연구 프로그램, NIH에 의해 지원됩니다.
저자는 인정하고 늦은 앨런 I. 그린 감사하고자합니다. 공동 발생 장애 분야에 대한 그의 변함없는 헌신은 저자들 간의 협력을 확립하는 데 도움이되었습니다. 우리는 그의 멘토링과 지도에 대해 그에게 감사드리며, 이는 크게 놓칠 것입니다.

모든 실험은 9.4 T MRI 스캐너에서 수행되었으며 다트머스 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다. 추가 승인은 아래의 비디오 및 그림에 사용되는 동물을 기록하고 보여주기 위해 얻어졌습니다.
1. 스캔 하기 전에 준비
<ol><li>피하 주입 라인<ol>
<li>바늘 점이 멸균 상태로 유지되도록 패키지에서 23 G 바늘을 부분적으로 제거합니다.</li>
		<li>바늘의 허브를 ?...

<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>

동물의 안정성은 신체적, 생리적으로 고품질의 휴식 상태 데이터를 얻는 데 핵심적입니다. 이 프로토콜은 마취의 네 가지 단계를 통해 이동하여 안정성을 달성한다. 동물이 마취의 다음 단계로 이동하기 전에 설정 된 생리적 임계 값을 충족하는 것이 필수적이다; 이 방법은 생리적 자동 조절 메커니즘에 의존하기 때문에 개별 동물은 각 마취 단계에서 약간 다른 양의 시간을 필요로 할 수 있습니?...

휴식 상태 기능성 자기 공명 영상 (rs-fMRI)은 뇌가 쉬고 특정 작업에 관여하지 않을 때 혈액 산소 수준 의존성 (BOLD) 신호의 척도입니다. 이러한 신호는 신경망 내의 기능적 연결을 결정하기 위해 뇌 영역 간의 상관 관계를 측정하는 데 사용할 수 있습니다. rs-fMRI는 비침습성 및 환자(작업 기반 fMRI와 비교하여)에 요구되는 저량의 노력으로 인해 임상 연구에서 널리 사용되어 다양한 환자 집단에 최적입니다1.
기술 발전은 rs-fMRI가 설치류 모델에서 사용하기 위해 적응하여 질병 상태의 기전을 발견할 수 있게 했습니다(검토를 위한 참조2 참조). 질병 또는 녹아웃 모델을 포함한 전임상 동물 모델은 인간에게 적용되지 않는 광범위한 실험 조작을 허용하며, 스터디를 사용하여 실험2를더욱 강화할 수 있다. 그럼에도 불구하고 운동 제한과 스트레스 완화의 어려움으로 인해 설치류의 MRI 인수는 전통적으로 마취 하에 수행됩니다. 마취제는 약동학, 약역학 및 분자 표적에 따라 뇌 혈류, 뇌 대사 에 영향을 미치고 잠재적으로 신경 혈관 커플링 경로에 영향을 미칩니다.
신경혈관 커플링 및 뇌 네트워크 기능3,4,5,6,7,8을보존하는 마취프로토콜을개발하기 위한 수많은 노력이 있었습니다. 우리는 이전에 α2 부력 수용체 고뇌의 낮은 복용량과 함께 이소플루란의 낮은 복용량을 적용 마취 정권을보고9. 마취의 이 방법의 밑에 쥐는 확립된 투영 통로와 일치하는 지구에 있는 수염 자극에 강력한 BOLD 반응을 전시했습니다 (ventrolateral 및 ventromedial 탈라믹 핵, 1 차 및 이차 색소 감각 피질); 기본 모드네트워크(10,11) 및 현저네트워크(12)를 포함한 대규모 휴게상태 뇌네트워크도 일관되게 검출되었다. 더욱이, 이 마취 프로토콜은 질병 진행 및 실험 조작의 효력을 세로로 감시하기 위한 중요한 동일 동물에 반복적인 화상 진찰을 허용합니다.
본 연구에서는 실험적 설정, 동물 제제 및 생리적 모니터링 절차를 자세히 설명합니다. 특히, 각 단계에서 특정 마취 단계 및 스캔 획득에 대해 설명합니다. 데이터 품질은 각 휴식 상태 검사 에 따라 평가됩니다. 사후 검사 분석에 대한 간략한 요약도 토론에 포함되어 있습니다. 쥐에서 rs-fMRI를 사용 하 여의 잠재력을 발견에 관심이 실험실이 프로토콜 유용 찾을 수 있습니다.

<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

휴식 상태 기능성 자기 공명 영상 (rs-fMRI)은 휴식, 비 작업 상태에서 뇌 기능을 연구하는 점점 더 인기있는 방법이되고있다. 이 프로토콜은 rs-fMRI 데이터를 얻기 위한 전임상 생존 방법을 설명합니다. 저용량 이소플루란과 α2 아드레너기용량 수용체 작용제 덱스메데토미딘의 지속적인 주입을 결합하면 뇌 네트워크 기능을 유지하면서 안정적이고 고품질의 데이터 수집을 위한 강력한 옵션을 제공한다. 또한,이 절차는 쥐에서 자발적인 호흡과 거의 정상 생리학을 허용합니다. 추가 이미징 서열은 휴식 상태 획득과 결합하여 이 방법을 사용하여 최대 5h의 마취 안정성을 가진 실험 프로토콜을 생성할 수 있습니다. 이 프로토콜은 장비 의 설정, 마취의 네 가지 단계 동안 쥐 생리학의 모니터링, 휴식 상태 스캔의 수집, 데이터의 품질 평가, 동물의 복구, 및 후 처리 데이터 분석에 대한 간단한 논의를 설명합니다. 이 프로토콜은 다양한 전임상 설치류 모델에서 사용할 수 있어, 이로 인해 발생하는 뇌 네트워크 변화가 미뤄질 수 있다.

각 휴게 상태 검사에 따라 독립적인 구성 요소 분석(ICA; 보충 파일에 포함된 예제 스크립트)을 사용하여 안정성을 평가합니다. 그림 6은 휴게 상태 검사에서 구성 요소 출력의 예를 보여줍니다. 도 6a는 안정성이 높은 스캔으로부터 신호 성분을 나타낸다. 공간적으로 구성 요소는 높은 지역성을 가지고 있습니다. 공간 구성 요소 아래 시간 ?...

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

본 프로토콜은 저용량 디졸루란을 사용하여 낮은 용량의 이소플루란을 사용하여 쥐로부터 안정적인 휴식 상태 기능성 자기 공명 영상(rs-fMRI) 데이터를 낮은 용량 덱스메데토미딘과 결합하여 얻는 방법을 설명합니다.

쥐에서 휴식 상태 기능 자기 공명 이미징 데이터 획득

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

휴식 상태 기능성 자기 공명 영상, 또는 휴식 상태 fMRI, 휴식 비 작업 상태에서 뇌 기능을 연구 하는 점점 더 인기 있는 방법이 되고있다. 기술 발전은 휴식 상태 fMRI설치류 모형에 사용하기 위하여 적응될 수 있었습니다, 근본적인 질병 국가를 밝히는 것을 이용할 수 있습니다. 여기에 설명된 프로토콜은 저용량 이소플루란과 저용량 덱스메디틴을 결합하여 고품질의 데이터 수집 및 뇌 네트워크 기능 보존을 허용합니다.이 방법은 또한 최대 5 시간 동안 자발적인 호흡 및 거의 정상 생리학을 허용합니다. 이 비디오에서는 마취, 동물 유도 및 준비, 동물 설정, 해부학 검사 획득 및 휴식 상태 스캔 획득의 4 가지 단계에서 쥐의 생리학 모니터링을 다루고 데이터의 품질 평가를 따릅니다. 필요한 모든 지역에서 흡입된 마취및 폐가스를 공급하는 시스템을 사용하여 산소가 풍부한 공기의 2.5%이소플루란으로 마취를 유도합니다.동물이 마취되면 챔버에서 제거하고 동물의 무게를 측정하고 준비 공간의 가열 패드에 코 콘에 배치하여 2.5 %의 이소플루란에 남아 있습니다. 건조를 방지하기 위해 각 눈에 안과 윤활 연고를 적용합니다. 발가락 핀치 응답의 부족으로 마취의 깊이를 확인, 클리퍼를 사용하여 꼬리 바로 위의 동물의 허리의 낮은 요추 영역에 2 인치 에 의해 2 인치 평방 영역을 면도.25 게이지 바늘을 사용하여 복부의 오른쪽 오른쪽 사분면에 관면 주사를 사용하여 덱스메디토미딘 용액의 킬로그램당 0.015 밀리그램을 투여하십시오. 스위치 이소플루란은 준비 공간에서 동물 요람으로 흐르고 있습니다. 동물을 동물 요람으로 옮킨다.쥐의 앞니를 물린 바에 단단히 넣습니다. 코 콘을 코 위로 밀어 단단히 맞습니다. 코 콘이 아래턱을 덮지 않으면 파라필름을 사용하여 턱을 부드럽게 닫고 코 콘 주위에 밀봉할 수 있습니다.호흡 패드를 흉부 아래에 배치하고 호흡 파형이 각 호흡을 중심으로 깊은 트로프를 보여 때까지 재배치하십시오. 호흡이 분당 40 호흡 미만일 때 마취의 다음 단계로 이동하십시오. 외이도에 귀바를 삽입하여 동물 요람에서 쥐의 머리를 안정시습니다.일단 배치, 물린 바에 앞으로 당겨 머리가 움직이지 않는 지 확인합니다. 필요에 따라 코 콘과 파라필름을 재조정합니다. 온도 프로브를 윤활식 일회용 프로브 커버에 삽입합니다.약 1/2 인치 정도의 온도 프로브를 직장에 부드럽게 삽입하고 의료 용 테이프로 꼬리 의 바닥에 테이프를 넣습니다. 펄스 산소계 클립을 뒷발의 중족골 부위에 놓고 광원이 발 바닥에 있는지 확인합니다. 클립의 회전은 신호에 영향을 줄 수 있으므로 발과 클립을 똑바로 유지하는 홀더를 만들어 안정성이 향상됩니다.덱스메디토미딘의 시간당 킬로그램당 0.015 밀리그램의 주입율을 계산합니다. 약물 펌프를 계산된 주입 속도로 설정하고 주입 라인을 채웁니다. 알코올 닦아를 사용하여 면도 부위를 청소하여 길 잃은 머리카락을 제거하십시오.꼬리 의 베이스 위에 약 두 손가락 너비의 피부를 꼬집습니다. 주입 라인 바늘의 1/3을 텐트 피부에 삽입합니다. 3인치 크기의 와이드 메디컬 테이프로 피부에 바늘을 고정시하십시오.쥐를 가로 질러 첫 번째 에 넓은 의료 테이프의 두 번째 조각을 놓고 동물 요람의 양쪽에 부착. 강자성 바늘이 스캔 중에 움직임을 방지하기 위해 잘 고정되어 있는 것이 매우 중요합니다. 피하 덱스메디틴의 주입을 시작합니다.쥐의 코 다리에 거즈 조각을 놓고 코일에 대한 수평 표면을 만듭니다. MRI 신호를 방해하지 않는 종이 테이프를 사용하여 쥐의 머리에 코일을 고정하여 뇌를 중심으로 합니다. 동물 위에 종이 타월을 놓고 실험실 테이프로 동물 요람에 고정하십시오.공기 가열 시스템을 사용하는 경우, 따뜻한 공기를 포함하도록 전체 요람 주위에 플라스틱 시트를 감쌉니다. 동물을 보어로 옮기고 자석을 조정합니다. 이소플루란을 1.5%로 줄이면 호흡이 분당 약 45~50회 호흡으로 꾸준히 증가합니다.해부학 적 스캐닝 기간 동안이 수준에 남아. FLASH 국소 스캔을 사용하여 뇌가 자석 동소 센터와 정렬되도록 합니다. 동물을 재배치하고 필요한 경우 반복합니다.고해상도 희귀 국소 스캔을 실행하고 이 스캔 출력을 사용하여 뇌를 중심으로 15개의 시상 슬라이스를 정렬합니다. 중간 처탈 슬라이스를 사용하여 중앙 축 조각을 어두운 반점으로 나타나는 전방 분리의 감소에 정렬합니다. 나머지 상태 검사의 나중에 사용할 슬라이스 오프셋을 기록합니다.플래시 및 희귀 축 프로토콜을 사용하여 23개의 슬라이스를 획득하여 스캔 후 분석 중에 공통 공간에 등록할 수 있습니다. 심은 프레스 시퀀스를 사용하여 뇌 전체를 가로질러. 해부학 검사를 완료한 후, 동물의 호흡이 분당 60~65호흡이 되도록 이소플루란을 0.5~0.75%로 낮게 조정합니다.안정성을 보장하기 위해 휴식 상태 스캐닝을 시작하기 전에 적어도 10 분 동안이 수준에 남아 있습니다. 생리학이 안정되면 해부학 축 계열과 동일한 슬라이스 오프셋을 사용하여 15 슬라이스 EPI 스캔을 획득하십시오. 각 휴식 상태 검사가 완료되면 독립적인 구성 요소 분석을 사용하여 품질을 확인하여 데이터를 공간 및 시간 구성 요소로 분해합니다.적어도 세 개의 고품질 휴식 상태 스캔을 가져옵니다. 스캐닝이 완료되면 이소플루란을 2%로 늘리고 피하 덱스메디틴 주입을 중단합니다. 자석 구멍에서 동물 요람을 제거하고 준비 공간으로 동물을 반환합니다.25 게이지 바늘을 사용하여 희석 된 아티파메졸 용액의 킬로그램당 0.015 밀리그램을 쥐의 뒷다리 근육에 주입하십시오. 쥐를 가열 패드 위에 다시 집 케이지에 넣고 동물이 외래가 될 때까지 모니터링합니다. 독립적인 구성 요소 분석을 사용하여 각 휴식 상태 검사 에 따라 안정성을 평가합니다.여기에 표시된 매우 높은 안정성의 예입니다. 공간적으로 구성 요소는 높은 지역성을 가지고 있습니다. 중간 패널에 표시된 시간 과정 내에서 신호는 안정적이고 예측 할 수없는 것으로, 이는 진정한 뇌 활동을 나타냅니다.하단의 전원 스펙트럼은 주로 낮은 주파수를 보여줍니다. 여기에 동일한 검사의 노이즈 구성 요소가 표시됩니다. 전원 스펙트럼의 비지역성, 고주파 시간 과정 및 단일 고주파 피크를 기록합니다.노이즈 구성 요소는 스캔 후 분석 중에 소음을 제거해야 합니다. 마지막으로, 이 성분은 마취가 안정적이지 않은 스캔에서 나온 것입니다. 표시되는 시간 과정은 가변적이고 불규칙합니다.이 경우, 일반적으로 코 콘의 천장과 폐가스의 청소에 마취 프로토콜에 개선이 필요합니다. 동물의 안정성은 신체적, 생리적으로 고품질의 휴식 상태 데이터를 얻는 데 핵심적입니다. 동물이 마취의 다음 단계로 이동하기 전에 확립 된 생리적 임계 값을 충족하는 것이 필수적입니다.이 생존 기술에 따라, 휴식 상태 fMRI는 실험 조작과 함께 세로 연구에서 사용할 수 있으며 질병 모델을 탐구할 수 있습니다. 이 프로토콜에 활용 덱스메디토미딘과 낮은 용량 isoflurane의 조합은 휴식 상태에서 설치류 뇌를 이미징에 관심이 있는 조사자들을 위한 광범위한 전임상 연구를 가능하게 합니다.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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연구

신경과학

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