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

Эта работа была поддержана финансированием Национального института здравоохранения (NIH) Национального института здравоохранения (NIH) по борьбе со злоупотреблением наркотиками (NIDA) [DJW, EDKS и EMB были поддержаны грантом R21DA044501, присужденным Алану И. Грину, а DJW был поддержан грантом T32DA037202 Алану Дж. Дополнительная поддержка была оказана через фонд Алана И. Грина в качестве профессора психиатрии Раймонда Собеля в Дартмуте.
Hanbing Lu поддерживается Национальным институтом по борьбе со злоупотреблением наркотиками Intramural Research Program, NIH.
Авторы хотели бы выразить признательность и благодарность покойному Алану И. Грину. Его непоколебимая преданность области сопутствующих расстройств помогла наладить сотрудничество между авторами. Мы благодарим его за наставничество и руководство, которых будет очень не хватать.

Все эксперименты проводились на 9,4-тотном МРТ-сканере и были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию в Дартмутском колледже. Было получено дополнительное разрешение на запись и показ животных, используемых на видео и рисунках ниже.
1....

<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>

Стабильность животного, как физически, так и физиологически, является ключом к получению высококачественных данных о состоянии покоя. Этот протокол достигает стабильности, проходя через четыре различные фазы анестезии. Крайне важно, чтобы животное соответствовало установленным физи?...

Функциональная магнитно-резонансная томография в состоянии покоя (rs-fMRI) является мерой сигнала, зависящего от уровня кислорода в крови (BOLD), когда мозг находится в состоянии покоя и не занимается какой-либо конкретной задачей. Эти сигналы могут быть использованы для измерения корреляций между областями мозга для определения функциональной связности в нейронных сетях. rs-fMRI широко используется в клинических исследованиях из-за ее неинвазивности и низкого количества усилий, требуемых от пациентов (по сравнению с фМРТ на основе задач), что делает ее оптимальной для различных групп пациентов1.
Технологические достижения позволили адаптировать rs-fMRI для использования в моделях грызунов для выявления механизмов, лежащих в основе болезненных состояний (см. ссылку2 для обзора). Доклинические модели на животных, включая модели болезней или нокаутов, допускают широкий спектр экспериментальных манипуляций, не применимых к людям, и исследования могут также использовать посмертные образцы для дальнейшего улучшения экспериментов2. Тем не менее, из-за сложности как в ограничении движения, так и в смягчении стресса, МРТ-сбор у грызунов традиционно выполняется под наркозом. Анестетики, в зависимости от их фармакокинетики, фармакодинамики и молекулярных мишеней, влияют на мозговой кровоток, метаболизм мозга и потенциально влияют на пути нервно-сосудистой связи.
Были предприняты многочисленные усилия по разработке анестезирующих протоколов, которые сохраняют нейрососудистую связь и функцию сети мозга3,4,5,6,7,8. Ранее мы сообщали об анестезирующей схеме, в котором применялась низкая доза изофлурана вместе с низкой дозой агониста адренергических рецепторовα 2 дексмедетомидина9. Крысы при этом методе анестезии демонстрировали устойчивые bold-ответы на стимуляцию усов в областях, согласующихся с установленными проекционными путями (вентролатеральные и вентромедиальные таламические ядра, первичная и вторичная соматосенсорная кора); также последовательно обнаруживали крупномасштабные сети мозга с состоянием покоя, включая сети10,11 режима по умолчанию и сеть12 в режиме покоя. Кроме того, этот протокол анестетика позволяет проводить повторную визуализацию на одном и том же животном, что важно для мониторинга прогрессирования заболевания и эффекта экспериментальных манипуляций продольно.
В настоящем исследовании мы подробно описываем экспериментальную установку, подготовку животных и процедуры физиологического мониторинга. В частности, мы описываем конкретные фазы анестезии и получение сканов во время каждой фазы. Качество данных оценивается после каждого сканирования состояния покоя. Краткое резюме анализа после сканирования также включено в обсуждение. Лаборатории, заинтересованные в раскрытии потенциала использования rs-fMRI у крыс, сочтят этот протокол полезным.

<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

Функциональная магнитно-резонансная томография в состоянии покоя (rs-fMRI) становится все более популярным методом изучения функции мозга в состоянии покоя, без задачи. Этот протокол описывает доклинический метод выживания для получения данных rs-fMRI. Сочетание низких доз изофлурана с непрерывной инфузией агониста адренергических рецепторов α2 дексмедетомидина обеспечивает надежный вариант для стабильного, высококачественного сбора данных при сохранении функции сети мозга. Кроме того, эта процедура позволяет спонтанно дышать и почти нормальную физиологию у крыс. Дополнительные последовательности визуализации могут быть объединены с получением состояния покоя, создавая экспериментальные протоколы с анестезирующей стабильностью до 5 ч с использованием этого метода. Этот протокол описывает настройку оборудования, мониторинг физиологии крыс во время четырех различных фаз анестезии, получение сканов состояния покоя, оценку качества данных, восстановление животного и краткое обсуждение анализа данных после обработки. Этот протокол может быть использован в широком спектре доклинических моделей грызунов, чтобы помочь выявить результирующие изменения сети мозга, которые происходят в состоянии покоя.

После каждого сканирования состояния покоя стабильность оценивается с помощью независимого анализа компонентов (ICA; пример сценария, включенного в дополнительные файлы). На рисунке 6 показаны примеры выходных данных компонентов сканирования в состоянии покоя...

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

Данный протокол описывает способ получения данных функциональной магнитно-резонансной томографии (rs-fMRI) в состоянии покоя от крысы с использованием низкой дозы изофлурана в сочетании с низкой дозой дексмедетомидина.

Получение данных функциональной магнитно-резонансной томографии в состоянии покоя у крысы

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

Функциональная магнитно-резонансная томография в состоянии покоя, или фМРТ в состоянии покоя, становится все более популярным методом изучения функции мозга в состоянии покоя, не заданном задачей. Технологические достижения позволили адаптировать фМРТ в состоянии покоя для использования в моделях грызунов и могут быть использованы для выявления механизмов, лежащих в основе болезненных состояний. Протокол, описанный здесь, сочетает в себе низкие дозы изофлурана с низкими дозами дексмедетомидина, что позволяет получать данные высокого качества и сохранять функцию сети мозга.Этот метод также позволяет осуществлять спонтанное дыхание и почти нормальную физиологию на срок до пяти часов. В этом видео мы рассмотрим мониторинг физиологии крысы во время четырех различных фаз анестезии, индукции и подготовки животных, настройки животных, получения анатомического сканирования и получения сканирования в состоянии покоя с последующей оценкой качества данных. Используя систему для доставки ингаляционного анестетика, а также для очистки отработанных газов из всех необходимых областей, индуцируют анестезию с 2,5% изофлураном в 30% обогащенном кислородом воздухе.После того, как животное обезболивается, извлеките его из камеры, взвесьте животное и поместите в носовой конус на грелку в помещении для приготовления, оставаясь при 2,5% изофлурана. Нанесите офтальмологическую смазочную мазь на каждый глаз, чтобы предотвратить пересыхание. Подтвердите глубину анестезии отсутствием реакции на защемление носка, используйте кусачки, чтобы сбрить квадратную область в два дюйма на нижней поясничной области спины животного непосредственно над хвостом.Вводят 0,015 миллиграмма на килограмм раствора дексмедетомидина с внутрибрюшинной инъекцией в нижний правый квадрант живота с помощью иглы 25-го калибра. Выключите поток изофлурана из подготовительного пространства в колыбель животного. Переместите животное в колыбель для животных.Надежно поместите передние зубы крысы в перекладиной. Нажмите носовой конус на нос, чтобы обеспечить плотное прилегать. Если носовой конус не покрывает нижнюю челюсть, Парапленка может быть использована для осторожного удержания челюсти закрытой, а также для уплотнения вокруг носового конуса.Расположите дыхательную подушку под брюшком животного ниже грудной клетки и переместите ее до тех пор, пока форма волны дыхания не покажет глубокую впадину, сосредоточенную на каждом вдохе. Переходите к следующей фазе анестезии, когда дыхание составляет менее 40 вдохов в минуту. Вставьте эти ушные перекладиски в ушной канал, чтобы стабилизировать голову крысы в колыбели животного.После того, как вы расположились, потяните вперед на перекладине укуса и убедитесь, что голова не двигается. Отнастройте носовой конус и парапленку по мере необходимости. Вставьте датчик температуры в предварительно смазанный одноразовый чехол.Аккуратно вставьте температурный зонд примерно на 1/2 дюйма в прямую кишку и приклейте его к основанию хвоста медицинской лентой. Поместите зажим пульсоксиметра на плюсневую область задней ноги, убедив, что источник света находится в нижней части стопы. Вращение зажима может повлиять на сигнал, таким образом, создание держателя для удержания лапы и зажима в вертикальном положении приведет к большей стабильности.Рассчитайте скорость инфузии по 0,015 миллиграмма на килограмм в час дексмедетомидина. Установите насос препарата на расчетную скорость инфузии и заполните линию инфузии. Используя спиртовую салфетку, очистите выбритую область, чтобы удалить любые блуждающих волос.Защемляем кожу примерно на два пальца шириной выше основания хвоста. Вставьте 1/3 иглы линии инфузии в шатровую кожу. Прикрепите иглу к коже трехдюймовым куском широкой медицинской ленты.Поместите второй кусок широкой медицинской ленты поверх первой поперек крысы и прикрепите к обеим сторонам колыбели животного. Критически важно, чтобы ферромагнитная игла была хорошо закреплена для предотвращения движения во время сканирования. Начинают инфузию подкожного дексмедетомидина.Поместите кусок марли на переносицу крысы, чтобы создать ровную поверхность для катушки. Используйте бумажную ленту, которая не мешает сигналу МРТ, чтобы закрепить катушку на голове крысы, центрируя ее над мозгом. Положите бумажные полотенца поверх животного, прикрепив их к колыбели животного лабораторной лентой.Если используется система воздушного отопления, оберните пластиковый лист вокруг всей люльки, чтобы вместить теплый воздух. Переместите животное в отверстие и настройте магнит. Уменьшите изофлуран до 1,5%, что приводит к устойчивому увеличению дыхания примерно до 45-50 вдохов в минуту.Оставайтесь на этом уровне в течение всего времени анатомического сканирования. Используйте сканирование локализатора FLASH, чтобы убедиться, что мозг выровнен с изоцентром магнита. Перепозиционирование животного и повторите при необходимости.Запустите сканирование локализатора RARE с более высоким разрешением и используйте этот результат сканирования, чтобы выровнять 15 сагиттальных срезов, центрированных по всему мозгу. Используя средний сагиттальный срез, выровняйте центральный осевой срез до декуссации передней комиссуры, которая выглядит как темное пятно. Обратите внимание на смещение фрагмента, которое будет использоваться позже при сканировании состояния покоя.Приобретите 23 среза, используя осевые протоколы FLASH и RARE, чтобы помочь в регистрации в общем пространстве во время анализа после сканирования. Прокладка по всему мозгу с помощью последовательности PRESS. После завершения анатомического сканирования уменьшите изофлуран до 0,5-0,75%, регулируя так, чтобы дыхание животного было от 60 до 65 вдохов в минуту.Оставайтесь на этом уровне не менее 10 минут, прежде чем начать сканирование состояния покоя, чтобы обеспечить стабильность. Когда физиология стабильна, приобретите 15-срезовое сканирование EPI, используя то же смещение среза, что и анатомический осевой ряд. После завершения каждого сканирования состояния покоя проверяйте качество с помощью независимого компонентного анализа для разложения данных на пространственные и временные компоненты.Получите не менее трех высококачественных сканирований состояния покоя. Когда сканирование будет завершено, увеличьте изофлуран до 2% и прекратите подкожную инфузию дексмедетомидина. Снимите колыбель животного из магнитного отверстия и верните животное в подготовительное пространство.Введите 0,015 миллиграмма на килограмм разбавленного раствора атипамезола в мышцу задней ноги крысы с помощью иглы 25-го калибра. Поместите крысу обратно в домашнюю клетку поверх грелки и следите за тем, пока животное не будет амбулаторным. Используя независимый анализ компонентов, оцените стабильность после каждого сканирования состояния покоя.Здесь показан пример очень высокой стабильности. Обратите внимание, что пространственно компоненты имеют высокую региональность. В течение времени, показанного на средней панели, сигнал стабилен и непредсказуем, что свидетельствует об истинной активности мозга.Спектр мощности внизу показывает преимущественно низкие частоты. Здесь показан шумовой компонент из того же сканирования. Обратите внимание на нерегиональность, высокочастотный временной ход и одиночный высокочастотный пик в спектре мощности.Шумовые компоненты должны быть дешумированы во время анализа после сканирования. Наконец, этот компонент получен из сканирования, где анестезия не была стабильной. Отображаемый курс времени является переменным и нерегулярным.Когда это происходит, необходимы улучшения в протоколе анестезии, как правило, в потолке носового конуса и очистке отработанных газов. Стабильность животного, как физически, так и физиологически, является ключом к получению высококачественных данных о состоянии покоя. Крайне важно, чтобы животное соответствовало физиологическим порогам, установленным перед переходом к следующей фазе анестезии.Следуя этому методу выживания, фМРТ состояния покоя может использоваться в продольных исследованиях в сочетании с экспериментальными манипуляциями и для изучения моделей заболеваний. Комбинация низких доз изофлурана с дексмедетомидином, используемым в этом протоколе, позволяет проводить широкий спектр доклинических исследований для исследователей, заинтересованных в визуализации мозга грызунов в состоянии покоя.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

Magnetic Resonance Spectroscopy of live Drosophila melanogaster using Magic Angle Spinning

Магнитно-резонансной спектроскопии живых Дрозофилы С помощью магии прядильной Угол

High-Resolution Magic Angle Spinning (HRMAS) proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) is a novel non-destructive technique that improves spectral ...

Multiple-mouse Neuroanatomical Magnetic Resonance Imaging

Несколько мыши нейроанатомической Магнитно-резонансная томография

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

Высокое разрешение функциональной магнитно-резонансной томографии методы по правам мозга

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

Использование магнитно-резонансной спектроскопии как инструмент для измерения Би-полушария транскраниальной электрической стимуляции эффектов на первичной моторной коры обмена веществ

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

Высокое разрешение<em&gt; В Vivo</em&gt; Руководство Сегментация Протокол по населенным гиппокампа подполей Использование 3Т Магнитно-резонансная томография

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

Высокое разрешение Структурная магнитно-резонансная томография в подкорке человека<I&gt; В Vivo</I&gt; И Посмертный

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

Магнитно-резонансная томография протокол для оценки времени начала инсульта в постоянных церебральной ишемии

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

Карликовые и Омега сложности анализа отдыха государство электроэнцефалография

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

Функциональная магнитно-резонансная спектроскопия в 7 T в коре ствола крыс во время активации ограничитель выбросов

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

Диффузия тензора магнитно-резонансная томография при хроническом сжатии спинного мозга

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