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

Bu çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüsü'nün (NIH) Ulusal Uyuşturucu Bağımlılığı Enstitüsü'nün (NIDA) [DJW, EDKS ve EMB, Alan I. Green'e verilen Grant R21DA044501 tarafından desteklendi ve DJW, Alan J. Budney'e Grant T32DA037202 ve Ulusal Alkol Bağımlılığı ve Alkolizm Enstitüsü (NIAAA) [Emily D. K. Sullivan'a Grant F31AA028413] tarafından desteklendi. Dartmouth'taki Raymond Sobel Psikiyatri Profesörü olarak Alan I. Green'in bağışlanan fonu aracılığıyla ek destek sağlandı.
Hanbing Lu, Nih Ulusal Uyuşturucu Bağımlılığı Enstitüsü Intramural Araştırma Programı tarafından desteklenmektedir.
Yazarlar merhum Alan I. Green'e teşekkür etmek ve teşekkür etmek istiyor. Birlikte ortaya çıkan bozukluklar alanına olan sarsılmaz bağlılığı, yazarlar arasında işbirliğinin kurulmasına yardımcı oldu. Kendisine büyük özlenecek olan akıl hocalığı ve rehberliği için teşekkür ederiz.

Tüm deneyler 9.4 T MRI tarayıcıda yapıldı ve Dartmouth Koleji Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylandı. Aşağıdaki video ve rakamlarda kullanılan hayvanları kaydetmek ve göstermek için ek onay alındı.
1. Taramadan önce hazırlıklar
<ol><li>Deri altı infüzyon hattı<ol>
<li>İğne noktasının steril kalması için paketinden 23 G'lık bir iğneyi kısmen çıkarın.</li>
		<li>İğnenin göbeğini güvenli bir şekilde tutun ve iğne milinin göbek...

<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>

Hayvanın hem fiziksel hem de fizyolojik olarak stabilitesi, yüksek kaliteli dinlenme durumu verileri elde etmenin anahtarıdır. Bu protokol anestezinin dört farklı aşamasında ilerleyerek stabiliteyi elde eder. Hayvanın anestezinin bir sonraki aşamasına geçmeden önce belirlenen fizyolojik eşikleri karşılamış olması zorunludur; Bu yöntem fizyolojik otoregülatör mekanizmalara dayandığından, bireysel hayvanlar her anestezi aşamasında biraz farklı miktarlarda zaman gerektirebilir. Deneyimlerimize g?...

Dinlenme durumu fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (rs-fMRI), beyin dinlendiğinde ve belirli bir görevle meşgul olmadığında kan-oksijen seviyesine bağımlı (BOLD) sinyalin bir ölçüsüdür. Bu sinyaller, sinir ağları içindeki işlevsel bağlantıyı belirlemek için beyin bölgeleri arasındaki korelasyonları ölçmek için kullanılabilir. rs-fMRI, invazivliği ve hastaların ihtiyaç duyduğu düşük efor miktarı nedeniyle klinik çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır (görev tabanlı fMRI ile karşılaştırıldığında) çeşitli hasta popülasyonları için en uygun hale getirmektedir1.
Teknolojik gelişmeler, rs-fMRI'nın hastalık durumlarının altında yatan mekanizmaları ortaya çıkarmak için kemirgen modellerinde kullanılmak üzere uyarlanmasına izin verdi (bkz. gözden geçirme için referans2). Hastalık veya nakavt modelleri de dahil olmak üzere preklinik hayvan modelleri, insanlarda geçerli olmayan çok çeşitli deneysel manipülasyonlara izin verir ve çalışmalar ayrıca deneyleri daha da geliştirmek için ölüm sonrası örneklerden yararlanabilir2. Bununla birlikte, hem hareketi sınırlama hem de stresi azaltmadaki zorluk nedeniyle, kemirgenlerde MRI alımı geleneksel olarak anestezi altında gerçekleştirilir. Anestezik ajanlar, farmakokinetiklerine, farmakodinamiklerine ve moleküler hedeflerine bağlı olarak beyin kan akışını, beyin metabolizmasını etkiler ve potansiyel olarak nörovasküler bağlantı yollarını etkiler.
Nörovasküler kavramayı ve beyin ağı fonksiyonu 3 , 4,5,6,7,8'ikoruyan anestezik protokoller geliştirmek için çok sayıda çaba olmuştur. Daha önce düşük dozda izofluran ve düşük dozda α2 adrenerjik reseptör agonist deksmedetomidin uygulanan bir anestezi rejimi bildirdik9. Bu anestezi yöntemi kapsamındaki sıçanlar, yerleşik projeksiyon yollarıyla (ventrolateral ve ventromedial talamik nüklei, birincil ve ikincil somatosensör korteks) tutarlı bölgelerde bıyık stimülasyonuna sağlam BOLD yanıtları gösterdi; varsayılan mod ağı10 , 11ve salience network12 de dahil olmak üzere büyük ölçekli dinlenme durumu beyin ağları da sürekli olarak algılanmıştır. Ayrıca, bu anestezik protokol, hastalığın ilerlemesini ve deneysel manipülasyonların etkisini uzunlamasına izlemek için önemli olan aynı hayvan üzerinde tekrarlanan görüntülemeye izin verir.
Bu çalışmada, ilgili deneysel kurulum, hayvan hazırlama ve fizyolojik izleme prosedürlerini detaylandırıyoruz. Özellikle, her aşamada spesifik anestezik evreleri ve taramaların alımını açıklıyoruz. Veri kalitesi, her dinlenme durumu taramasından sonra değerlendirilir. Tarama sonrası analizin kısa bir özeti de tartışmaya dahildir. Sıçanlarda rs-fMRI kullanma potansiyelini ortaya çıkarmakla ilgilenen laboratuvarlar bu protokolü yararlı bulacaktır.

<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

Dinlenme durumu fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (rs-fMRI), dinlenme, görev dışı bir durumda beyin fonksiyonlarını incelemek için giderek daha popüler bir yöntem haline gelmiştir. Bu protokol, rs-fMRI verilerini elde etmek için klinik öncesi bir sağkalım yöntemini açıklar. Düşük doz izofluran ile α sürekli infüzyonubirleştirildiğinde, 2 adrenerjik reseptör agonist dekmedetomidinin beyin ağı fonksiyonunu korurken istikrarlı, yüksek kaliteli veri toplama için sağlam bir seçenek sağlar. Ayrıca, bu prosedür sıçanda spontan solunuma ve normale yakın fizyolojiye izin verir. Ek görüntüleme dizileri, bu yöntem kullanılarak 5 saate kadar anestezik stabiliteye sahip deneysel protokoller oluşturan dinlenme durumu kazanımı ile birleştirilebilir. Bu protokol, ekipmanın kurulumunu, anestezinin dört farklı aşamasında sıçan fizyolojisinin izlenmesini, dinlenme durumu taramalarının edinimini, verilerin kalite değerlendirmesini, hayvanın kurtarılmasını ve işlem sonrası veri analizinin kısa bir tartışmasını açıklar. Bu protokol, istirahatte meydana gelen beyin ağı değişikliklerini ortaya çıkarmak için çok çeşitli preklinik kemirgen modellerinde kullanılabilir.

Her dinlenme durumu taramasından sonra, kararlılık bağımsız bir bileşen analizi (ICA; Tamamlayıcı Dosyalar'dabulunan örnek komut dosyası) kullanılarak değerlendirilir. Şekil 6, dinlenme durumu taramalarından elde edilen bileşen çıkışlarına örnekler gösterir. Şekil 6a, yüksek stabiliteye sahip bir taramadan bir sinyal bileşeni gösterir. Mekansal olarak, bileşenin yüksek bölgeselliğe sahip olduğunu unutmayın. Uzays...

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

Bu protokol, düşük doz deksmedetomidin ile birlikte düşük doz izofluran kullanan bir sıçandan kararlı istirahat durumu fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (rs-fMRI) verilerini elde etmek için bir yöntem açıklar.

Sıçanda Dinlenme Durumu Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme Verilerinin Alınması

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

Dinlenme durumu fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme veya dinlenme durumu fMRI, dinlenme görev dışı bir durumda beyin fonksiyonlarını incelemek için giderek daha popüler bir yöntem haline gelmiştir. Teknolojik gelişmeler, istirahat durumu fMRI'larının kemirgen modellerinde kullanılmak üzere uyarılmasına izin verdi ve hastalık durumlarının altında yatan mekanizmaları ortaya çıkarmak için kullanılabilir. Burada açıklanan protokol, düşük doz izofluran ile düşük doz deksmedetomidin birleştirir ve yüksek kaliteli veri toplama ve beyin ağı işlevinin korunmasını sağlar.Bu yöntem aynı zamanda spontan solunuma ve normale yakın fizyolojiye beş saate kadar izin verir. Bu videoda, anestezi, hayvan indüksiyonu ve hazırlanması, hayvan kurulumu, anatomik tarama alımı ve dinlenme durumu tarama alımının dört farklı aşamasında sıçanın fizyolojisinin izlenmesini ve ardından verilerin kalite değerlendirmesini ele alıyoruz. Solunan anesteziyi teslim etmek ve gerekli tüm alanlardan atık gazları çıkarmak için bir sistem kullanarak, % 30 oksijenle zenginleştirilmiş havada% 2,5 izofluran ile anesteziye neden olabilir.Hayvan uyuşturulduktan sonra, odadan çıkarın, hayvanı tartın ve burun konisine hazırlık alanında ısıtma yastığına yerleştirin, % 2.5 izofluranda kalır. Kurumasını önlemek için her göze oftalmik yağlama merhem uygulayın. Anestezinin derinliğini parmak sıkışması tepkisi eksikliği ile onaylayın, Hayvanın sırtının alt bel bölgesinde iki inçlik bir alanı doğrudan kuyruğun üzerinde tıraş etmek için makas kullanın.25 kalibrelik bir iğne kullanarak karnın sağ alt çeyreğine intraperitoneal enjeksiyon ile dekmedetomidin çözeltisinin kilogramı başına 0.015 miligram kullanın. Hazırlık alanından hayvan beşiğine izoflurane akışını değiştirin. Hayvanı hayvan beşiğine taşıyın.Sıçanın ön dişlerini ısırık çubuğuna güvenli bir şekilde yerleştirin. Sıkı bir uyum sağlamak için burun konisini burnun üzerine itin. Burun konisi alt çeneyi kapatmazsa, Parafilm burun konisinin etrafını kapatırken çeneyi hafifçe kapalı tutmak için kullanılabilir.Solunum pedi hayvanın karnının altına göğüs kafesinin altına yerleştirin ve solunum dalga formu her nefeste ortalanmış derin bir oluk gösterene kadar yeniden konumlandırın. Solunum dakikada 40 nefesten az olduğunda anestezinin bir sonraki aşamasına geçin. Farenin kafasını hayvan beşiğine sabitlemek için kulak çubuklarını kulak kanalına yerleştirin.Bir kez konumlandıktan sonra, ısırık çubuğunu öne çekin ve başın hareket etmediğini onaylayın. Burun konisini ve Parafilm'i gerektiği gibi yeniden canlandırın. Sıcaklık probını önceden yağlanmış tek kullanımlık bir prob kapağına yerleştirin.Sıcaklık probunu rektuma yaklaşık 1/2 inç hafifçe yerleştirin ve tıbbi bantla kuyruğun tabanına bantlayın. Nabız oksimetre klipsini arka ayağın metatarsal bölgesine yerleştirin ve ışık kaynağının ayağın dibinde olmasını sağlayın. Klibin dönüşü sinyali etkileyebilir, böylece pençeyi ve klibi dik tutmak için bir tutucu oluşturmak daha fazla stabiliteye yol açacaktır.Deksmedetomidin saati başına kilogram başına 0,015 miligram infüzyon oranını hesaplayın. İlaç pompasını hesaplanan infüzyon oranına ayarlayın ve infüzyon hattını doldurun. Alkol mendili kullanarak, başıboş tüyleri çıkarmak için tıraş edilen bölgeyi temizleyin.Cildi kuyruğun tabanından yaklaşık iki parmak genişliğinde kıstırın. Infüzyon hattı iğnesinin 1/3'ü çadırlı cilde yerleştirin. İğneyi cilde üç inçlik geniş bir tıbbi bant parçasıyla sabitleyin.Sıçanın ilkine ikinci bir parça geniş tıbbi bant yerleştirin ve hayvan beşiğinin her iki tarafına da tutturulun. Tarama sırasında hareketi önlemek için ferromanyetik iğnenin iyi sabitlenerek sabitlenmeleri kritik öneme sahiptir. Deri altı deksmedetomidinin infüzyonunu başlatın.Bobin için seviyeli bir yüzey oluşturmak için sıçanın burnunun köprüsüne bir parça gazlı bez yerleştirin. Bobini farenin kafasına sabitlemek ve beynin üzerine ortalamak için MRI sinyalini engellemeyen kağıt bant kullanın. Kağıt havluları hayvanın üzerine yerleştirin, laboratuvar bandı ile hayvan beşiğine sabitleyin.Bir hava ısıtma sistemi kullanıyorsanız, sıcak havayı içermesi için tüm beşiğin etrafına plastik bir tabaka sarın. Hayvanı deliğe taşıyın ve mıknatısı ayarlayın. Izoflurane%1,5'e düşürün, bu da solunumda dakikada yaklaşık 45 ila 50 nefese sabit bir artışa neden olur.Anatomik tarama süresince bu seviyede kalır. Beynin mıknatıs izomerkeziyle hizalı olduğundan emin olmak için FLASH yerelleştirici taramasını kullanın. Hayvanı yeniden konumlandırın ve gerekirse tekrarlayın.Daha yüksek çözünürlüklü RARE yerelleştirici taramasını çalıştırın ve beyinde ortalanmış 15 sagittal dilimi hizalamak için bu tarama çıktısını kullanın. Orta sagittal dilimi kullanarak, orta eksenel dilimi karanlık bir nokta olarak görünen ön komiserin decussation'ına hizalayın. Daha sonra dinlenme durumu taramalarında kullanılacak dilim uzaklığını not edin.Tarama sonrası analiz sırasında ortak bir alana kaydolmaya yardımcı olmak için hem FLASH hem de RARE eksenel protokollerini kullanarak 23 dilim alıp alın. PRESS dizisini kullanarak tüm beyinde shim. Anatomik taramaları tamamladıktan sonra, izofluranları% 0.5 ila 0.75 ayarlamaya azaltın, böylece hayvanın solunumu dakikada 60 ila 65 nefestir.Kararlılık sağlamak için dinlenme durumu taramasına başlamadan önce en az 10 dakika bu seviyede bekleyin. Fizyoloji stabil olduğunda, anatomik eksenel seri ile aynı dilim ofsetini kullanarak 15 dilim epi taraması elde edin. Her dinlenme durumu taraması tamamlandıktan sonra, verileri uzamsal ve zamansal bileşenlere ayrıştırmak için bağımsız bir bileşen analizi kullanarak kaliteyi kontrol edin.En az üç yüksek kaliteli dinlenme durumu taraması alın. Tarama tamamlandığında, izofluranları% 2'ye çıkarın ve deri altı dekmedetomidin infüzyonunu durdurun. Hayvan beşiğini mıknatıs deliğinden çıkarın ve hayvanı hazırlık alanına geri döndürün.Seyreltilmiş atipamezole çözeltisinin kilogramı başına 0.015 miligramı 25 kalibrelik bir iğne kullanarak sıçanın arka bacak kasına enjekte edin. Sıçanı ev kafesine bir ısıtma yastığının üzerine geri yerleştirin ve hayvan ambulatuvar olana kadar izleyin. Bağımsız bir bileşen analizi kullanarak, her dinlenme durumu taramasını takiben kararlılığı değerlendirin.Burada gösterilen çok yüksek stabilite bir örnektir. Mekansal olarak, bileşenlerin yüksek bölgeselliğe sahip olduğunu unutmayın. Orta panelde gösterilen zaman dilimi içinde, sinyal kararlıdır ve tahmin edilemez, bu da gerçek beyin aktivitesinin göstergesidir.Alttaki güç spektrumu ağırlıklı olarak düşük frekansları gösterir. Burada gösterilen, aynı taramadan bir gürültü bileşenidir. Güç spektrumundaki bölgesel olmayan, yüksek frekanslı zaman dilimine ve tek yüksek frekanslı tepe noktasına dikkat edin.Tarama sonrası analiz sırasında gürültü bileşenlerinin gürültüsü çıkarılmalıdır. Son olarak, bu bileşen anestezinin stabil olmadığı bir taramadandır. Görüntülenen zaman dilimi değişken ve düzensizdir.Bu olduğunda, anestezi protokolünde, genellikle burun konisinin tavanında ve atık gazların atılmasında iyileştirmelere ihtiyaç vardır. Hayvanın hem fiziksel hem de fizyolojik olarak stabilitesi, yüksek kaliteli dinlenme durumu verileri elde etmenin anahtarıdır. Hayvanın anestezinin bir sonraki aşamasına geçmeden önce kurulan fizyolojik eşikleri karşılaması zorunludur.Bu sağkalım tekniğini takiben, dinlenme durumu fMRI, deneysel manipülasyonlarla birlikte boyuna çalışmalarda ve hastalık modellerini keşfetmek için kullanılabilir. Bu protokolde kullanılan düşük doz izofluran ile deksmedetomidinin kombinasyonu, kemirgen beyninin dinlenme durumunda görüntülenmesiyle ilgilenen araştırmacılar için çok çeşitli klinik öncesi çalışmalara izin verir.

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

Canlı Manyetik Rezonans Spektroskopisi Drosophila melanogaster Magic Açısı İplik kullanarak

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

Çoklu-fare nöroanatomik Manyetik Rezonans Görüntüleme

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

İnsan orta beyin için yüksek çözünürlüklü Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme Yöntemleri

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

Birincil Motor Cortex Metabolizması Üzerindeki Bi-hemisferik Transkraniyal Elektrik Stimülasyon Etkileri Ölçüm Aracı Olarak Manyetik Rezonans Spektroskopisi Kullanımı

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

Yüksek çözünürlük<em&gt; İn Vivo</em&gt; 3T Manyetik Rezonans Görüntüleme kullanma İnsan hipokampal alanlar için Manuel Segmentasyon Protokolü

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

İnsan Subcortex yüksek çözünürlüklü yapısal Manyetik Rezonans Görüntüleme<I&gt; İn Vivo</I&gt; Ve Postmortem

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

Manyetik rezonans görüntüleme protokolü için kontur başlangıçlı süresi tahmini olarak kalıcı serebral iskemi

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 ve dinlenme-devlet elektroansefalografi Omega karmaşıklık analizleri

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

Fonksiyonel Manyetik rezonans spektroskopi 7 fare varil kortekste bıyık etkinleştirme sırasında T

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

Kronik omurilik kompresyonu difüzyon tensor manyetik rezonans görüntüleme

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