Name: in vivo positron emission tomography to reveal activity patterns induced by deep brain stimulation in rats
Uploaded: 2022-03-23T12:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In vivo Positron Emission Tomography to Reveal Activity Patterns Induced by Deep Brain Stimulation in Rats at JoVE.com

여기에 설명된 방법론의 최적화에 귀중한 지원을 해주신 Christine Winter, Julia Klein, Alexandra de Francisco 및 Yolanda Sierra 교수에게 감사드립니다. MLS는 유럽 지역 개발 기금 (ERDF)이 공동 자금을 지원하는 살루드 카를로스 III 연구소 (프로젝트 번호 PI17/01766 및 보조금 번호 BA21/0030)의 지원을 받았습니다. 시버 삼 (프로젝트 번호 CB07 / 09 / 0031); Delegación del Gobierno para el Plan Nacional sobre Drogas (프로젝트 번호 2017/085); 마프레 재단; 그리고 Fundación Alicia Koplowitz.  MCV는이 기관의 장학금 보유자 인 Fundación Tatiana Pérez de Guzmán el Bueno와 EU 공동 프로그램-신경 퇴행성 질환 연구 (JPND)의 지원을 받았습니다. DRM은 Consejería de Educación e Investigación, Comunidad de Madrid가 지원했으며, 유럽 사회 기금 "미래에 투자"(보조금 번호 PEJD-2018-PRE/BMD-7899)가 공동 자금을 지원했습니다. NLR은 Instituto de Investigación Sanitaria Gregorio Marañón, "Programa Intramural de Impulso a la I+D+I 2019"의 지원을 받았습니다. MD 작업은 MCIN(Ministerio de Ciencia e Innovación)과 ISCIII(Instituto de Salud Carlos III)(PT20/00044)의 지원을 받았습니다. CNIC는 Instituto de Salud Carlos III (ISCIII), Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN) 및 Pro CNIC Foundation의 지원을 받고 있으며 Severo Ochoa Center of Excellence (SEV-2015-0505)입니다.

실험 동물 절차는 유럽 공동체 이사회 지침 2010 / 63 / EU에 따라 수행되었으며 Gregorio Marañón 병원의 동물 실험 윤리위원회의 승인을 받았습니다. 실험 프로토콜의 그래픽 요약이 그림 1A에 나와 있습니다.
1. 생체 내 신경영상에 의한 뇌 표적 국소화
<ol><li>동물 준비 참고 : ~ 300g의 수컷 Wistar 쥐가 사용되었습니다.<ol><li>동물을 마취 유도 상?...

<ol>
	<li>Gildenberg, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuromodulation:+A+historical+perspective.">Neuromodulation: A historical perspective.</a> Neuromodulation. 1, 9-20 (2009).</li><li>Lee, D. J., Lozano, C. S., Dallapiazza, R. F., Lozano, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+and+future+directions+of+deep+brain+stimulation+for+neurological+and+psychiatric+disorders.">Current and future directions of deep brain stimulation for neurological and psychiatric disorders.</a> Journal of Neurosurgery. 131 (2), 333-342 (2019).</li><li>Casquero-Veiga, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preclinical+molecular+neuroimaging+in+deep+brain+stimulation.">Preclinical molecular neuroimaging in deep brain stimulation.</a> Complutense University of Madrid. , (2021).</li><li>Blaha, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theories+of+deep+brain+stimulation+mechanisms.">Theories of deep brain stimulation mechanisms.</a> Deep Brain Stimulation: Indictions and Applications. , 314-338 (2016).</li><li>Fins, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation:+Ethical+issues+in+clinical+practice+and+neurosurgical+research.">Deep brain stimulation: Ethical issues in clinical practice and neurosurgical research.</a> Neuromodulation. 1, 81-91 (2009).</li><li>Desmoulin-Canselier, S., Moutaud, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+and+animal+experimentation+in+the+development+of+deep+brain+stimulation:+From+a+specific+controversy+to+a+multidimensional+debate.">Animal models and animal experimentation in the development of deep brain stimulation: From a specific controversy to a multidimensional debate.</a> Frontiers in Neuroanatomy. 13, 51 (2019).</li><li>Casquero-Veiga, M., Hadar, R., Pascau, J., Winter, C., Desco, M., Soto-Montenegro, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+to+deep+brain+stimulation+in+three+brain+targets+with+implications+in+mental+disorders:+A+PET+study+in+rats.">Response to deep brain stimulation in three brain targets with implications in mental disorders: A PET study in rats.</a> PLOS One. 11 (12), 0168689 (2016).</li><li>Casquero-Veiga, M., Garc&#237;a-Garc&#237;a, D., Desco, M., Soto-Montenegro, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+deep+brain+stimulation:+In+vivo+metabolic+consequences+of+the+electrode+insertional+effect.">Understanding deep brain stimulation: In vivo metabolic consequences of the electrode insertional effect.</a> BioMed Research International. 2018, 1-6 (2018).</li><li>Casquero-Veiga, M., Garc&#237;a-Garc&#237;a, D., Pascau, J., Desco, M., Soto-Montenegro, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulating+the+nucleus+accumbens+in+obesity:+A+positron+emission+tomography+study+after+deep+brain+stimulation+in+a+rodent+model.">Stimulating the nucleus accumbens in obesity: A positron emission tomography study after deep brain stimulation in a rodent model.</a> PLOS One. 13 (9), 0204740 (2018).</li><li>Pascau, J., Vaquero, J. J., Abella, M., Cacho, R., Lage, E., Desco, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multimodality+workstation+for+small+animal+image+visualization+and+analysis.+Scientific+Papers.">Multimodality workstation for small animal image visualization and analysis. Scientific Papers.</a> Molecular Imaging and Biology. 8, 97-98 (2006).</li><li>Paxinos, G., Watson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates. , (1998).</li><li>Roy, 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=A+dual+tracer+PET-MRI+protocol+for+the+quantitative+measure+of+regional+brain+energy+substrates+uptake+in+the+rat.">A dual tracer PET-MRI protocol for the quantitative measure of regional brain energy substrates uptake in the rat.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (82), e50761 (2013).</li><li>Klein, 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=A+novel+approach+to+investigate+neuronal+network+activity+patterns+affected+by+deep+brain+stimulation+in+rats.">A novel approach to investigate neuronal network activity patterns affected by deep brain stimulation in rats.</a> Journal of Psychiatric Research. 45 (7), 927-930 (2011).</li><li>Soto-Montenegro, M. L., Pascau, J., Desco, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+to+deep+brain+stimulation+in+the+lateral+hypothalamic+area+in+a+rat+model+of+obesity:+In+vivo+assessment+of+brain+glucose+metabolism.">Response to deep brain stimulation in the lateral hypothalamic area in a rat model of obesity: In vivo assessment of brain glucose metabolism.</a> Molecular Imaging and Biology. , 830-837 (2014).</li><li>Pascau, 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=Automated+method+for+small-animal+PET+image+registration+with+intrinsic+validation.">Automated method for small-animal PET image registration with intrinsic validation.</a> Molecular Imaging and Biology. 11 (2), 107-113 (2009).</li><li>Andersson, J. L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+to+estimate+global+activity+independent+of+changes+in+local+activity.">How to estimate global activity independent of changes in local activity.</a> Neuroimage. 244 (60), 237-244 (1997).</li><li>. Wellcome Trust Centre for Neuroimaging SPM12-Statitstical Parametric Mapping Available from: <a target="_blank" href="https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/">https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/software/spm12/</a> (2022)</li><li>Lozano, A. 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=Deep+brain+stimulation:+current+challenges+and+future+directions.">Deep brain stimulation: current challenges and future directions.</a> Nature Reviews Neurology. 15 (3), (2019).</li><li>Boecker, H., Drzezga, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+perspective+on+the+future+role+of+brain+pet+imaging+in+exercise+science.">A perspective on the future role of brain pet imaging in exercise science.</a> NeuroImage. 131, (2016).</li><li>Sprengers, 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=Deep+brain+stimulation+reduces+evoked+potentials+with+a+dual+time+course+in+freely+moving+rats:+Potential+neurophysiological+basis+for+intermittent+as+an+alternative+to+continuous+stimulation.">Deep brain stimulation reduces evoked potentials with a dual time course in freely moving rats: Potential neurophysiological basis for intermittent as an alternative to continuous stimulation.</a> Epilepsia. 61 (5), 903-913 (2020).</li><li>Middlebrooks, E. 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=Acute+brain+activation+patterns+of+high-+versus+low-frequency+stimulation+of+the+anterior+nucleus+of+the+thalamus+during+deep+brain+stimulation+for+epilepsy.">Acute brain activation patterns of high- versus low-frequency stimulation of the anterior nucleus of the thalamus during deep brain stimulation for epilepsy.</a> Neurosurgery. 89 (5), 901-908 (2021).</li><li>Ashkan, K., Rogers, P., Bergman, H., Ughratdar, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insights+into+the+mechanisms+of+deep+brain+stimulation.">Insights into the mechanisms of deep brain stimulation.</a> Nature Reviews Neurology. 13 (9), 548-554 (2017).</li><li>Williams, N. R., Taylor, J. J., Lamb, K., Hanlon, C. A., Short, E. B., George, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+functional+imaging+in+the+development+and+refinement+of+invasive+neuromodulation+for+psychiatric+disorders.">Role of functional imaging in the development and refinement of invasive neuromodulation for psychiatric disorders.</a> World Journal of Radiology. 6 (10), 756-778 (2014).</li><li>Rodman, A. M., Dougherty, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nuclear medicine in neuromodulation. Neuromodulation in Psychiatry. , 81-99 (2016).</li><li>Albaugh, D. L., Shih, Y. -. Y. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+circuit+modulation+during+deep+brain+stimulation+at+the+subthalamic+nucleus+for+Parkinson's+disease:+what+have+we+learned+from+neuroimaging+studies.">Neural circuit modulation during deep brain stimulation at the subthalamic nucleus for Parkinson's disease: what have we learned from neuroimaging studies.</a> Brain Connectivity. 4 (1), 1-14 (2014).</li><li>Mayberg, H. S., 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=Reciprocal+limbic-cortical+function+and+negative+mood:+Converging+PET+findings+in+depression+and+normal+sadness.">Reciprocal limbic-cortical function and negative mood: Converging PET findings in depression and normal sadness.</a> Neurology, and Radiology. 156 (5), 675-682 (1999).</li><li>Kennedy, S. 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=Differences+in+brain+glucose+metabolism+between+responders+to+CBT+and+Venlafaxine+in+a+16-week+randomized+controlled+trial.">Differences in brain glucose metabolism between responders to CBT and Venlafaxine in a 16-week randomized controlled trial.</a> American Journal of Psychiatry. 164 (5), 778-788 (2007).</li><li>Kennedy, S. 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=Changes+in+regional+brain+glucose+metabolism+measured+with+positron+emission+tomography+after+paroxetine+treatment+of+major+depression.">Changes in regional brain glucose metabolism measured with positron emission tomography after paroxetine treatment of major depression.</a> American Journal of Psychiatry. 158 (6), 899-905 (2001).</li><li>Brown, E. C., Clark, D. L., Forkert, N. D., Molnar, C. P., Kiss, Z. H. T., Ramasubbu, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+activity+in+subcallosal+cingulate+predicts+response+to+deep+brain+stimulation+for+depression.">Metabolic activity in subcallosal cingulate predicts response to deep brain stimulation for depression.</a> Neuropsychopharmacology. 45, 1681-1688 (2020).</li><li>Klooster, D. C. W., 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=Technical+aspects+of+neurostimulation:+Focus+on+equipment,+electric+field+modeling,+and+stimulation+protocols.">Technical aspects of neurostimulation: Focus on equipment, electric field modeling, and stimulation protocols.</a> Neuroscience &amp; Biobehavioral Reviews. 65, 113-141 (2016).</li><li>Kasoff, W., Gross, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation:+Introduction+and+Technical+Aspects.">Deep brain stimulation: Introduction and Technical Aspects.</a> Neuromodulation in Psychiatry. , 245-275 (2016).</li><li>Perez-Caballero, L., 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=Early+responses+to+deep+brain+stimulation+in+depression+are+modulated+by+anti-inflammatory+drugs.">Early responses to deep brain stimulation in depression are modulated by anti-inflammatory drugs.</a> Molecular Psychiatry. 19, 607-614 (2014).</li><li>Solera Ruiz, I., U&#241;aOrej&#243;n, R., Valero, I., Laroche, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Craniotomy+in+the+conscious+patient.+Considerations+in+special+situations.">Craniotomy in the conscious patient. Considerations in special situations.</a> Spanish Journal of Anesthesiology and Resuscitation. 60 (7), 392-398 (2013).</li><li>Casali, 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=State+of+the+art+of+18F-FDG+PET/CT+application+in+inflammation+and+infection:+a+guide+for+image+acquisition+and+interpretation.">State of the art of 18F-FDG PET/CT application in inflammation and infection: a guide for image acquisition and interpretation.</a> Clinical and Translational Imaging. 9 (4), 299-339 (2021).</li><li>Gonzalez-Escamilla, G., Muthuraman, M., Ciolac, D., Coenen, V. A., Schnitzler, A., Groppa, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuroimaging+and+electrophysiology+meet+invasive+neurostimulation+for+causal+interrogations+and+modulations+of+brain+states.">Neuroimaging and electrophysiology meet invasive neurostimulation for causal interrogations and modulations of brain states.</a> NeuroImage. 220, 117144 (2020).</li></ol>

신경 정신 장애의 병태 생리학에 관여하는 뇌 기능 및 신경망에 대한 이해의 발전을 감안할 때, 점점 더 많은 연구가 광범위한 신경 기반 병리학에서 DBS의 잠재력을 인식하고 있습니다2. 그러나이 요법의 작용 메커니즘은 불분명합니다. 특정 병리학 및 자극 상황에서 얻은 효과를 설명하기 위해 여러 이론이 시도되었지만 제안 된 연구의 이질성으로 인해 결정적인 결론에 도달하...

신경 자극이라는 용어는 치료 목표1로 신경계를 자극하기위한 다양한 기술을 포함합니다. 그 중 심뇌 자극 (DBS)은 임상 실습에서 가장 널리 퍼진 신경 자극 전략 중 하나입니다. DBS는 정위 수술에 의해 조절되는 뇌 표적에 배치 된 전극을 통해 환자의 신체에 직접 이식 된 신경 자극기에 의해 전달되는 전기 펄스로 심부 뇌 핵의 자극으로 구성됩니다. 다양한 신경 및 정신 장애에서 DBS 적용의 타당성을 평가하는 논문의 수는 지속적으로 증가하고 있습니다.2 그 중 일부만이 식품의약국(FDA)의 승인을 받았습니다(즉, 본태성 진전, 파킨슨병, 근긴장이상, 강박 장애 및 의학적으로 불응성 간질)3 . 또한, 공식적으로 승인 된 것보다 더 많은 병리의 DBS 치료를 위해 많은 뇌 표적과 자극 프로토콜이 연구 중이지만 그 중 어느 것도 결정적인 것으로 간주되지 않습니다. DBS 연구 및 임상 절차의 이러한 불일치는 부분적으로 작용 메커니즘에 대한 완전한 이해 부족 때문일 수 있습니다4. 따라서 DBS가 뇌 역학에 미치는 생체 내 효과를 해독하기 위해 엄청난 노력을 기울이고 있으며, 모든 발전은 아무리 작더라도 DBS 프로토콜을 개선하여 더 큰 치료 성공을 거둘 수 있도록 도와줍니다.
이러한 맥락에서 분자 이미징 기술은 DBS의 생체 내 신경 조절 효과를 관찰할 수 있는 직접적인 창을 엽니다. 이러한 접근법은 DBS가 적용되는 동안 DBS의 영향을 결정할 뿐만 아니라 그 결과의 본질을 밝히고, 원치 않는 부작용 및 임상적 개선을 예방하고, 자극 매개변수를환자의 필요에 맞게 조정할 수 있는 기회를 제공합니다5. 이들 방법들 중에서, 2-데옥시-2-[18F]플루오로-D-글루코오스 (FDG)를 사용하는 양전자 방출 단층촬영(PET)은 상이한뇌 영역(6)의 활성화 상태에 대한 특정 및 실시간 정보를 제공하기 때문에 특히 흥미롭다. 구체적으로, FDG-PET 영상화는 뉴런과 신경교 세포 사이의 대사 결합의 생리학적 원리에 기초한 신경 활성화의 간접적인 평가를 제공한다6. 이러한 의미에서 여러 임상 연구에서 FDG-PET를 사용하여 DBS 조절 뇌 활동 패턴을보고했습니다 (검토를 위해3 참조). 그럼에도 불구하고 임상 연구는 이질성 또는 모집 어려움과 같은 환자에게 초점을 맞출 때 연구 잠재력을 크게 제한하는 몇 가지 단점을 쉽게 발생시킵니다6. 이러한 맥락에서 연구자들은 인간 상태의 동물 모델을 사용하여 임상 번역 전에 생물 의학적 접근법을 평가하거나 이미 임상 실습에 적용된 경우 치료 이점 또는 부작용의 생리적 기원을 설명하게됩니다. 따라서 인간 병리학과 실험실 동물의 모델링 된 조건 사이의 먼 거리에도 불구하고 이러한 전임상 접근법은 임상 실습으로의 안전하고 효과적인 전환에 필수적입니다.
이 원고는 뇌 대사에 대한 DBS의 급성 결과를 평가하기 위해 종단 FDG-PET 연구와 결합 된 쥐 모델에 대한 실험적 DBS 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜로 얻은 결과는 DBS에 의해 뇌 활동에 유도 된 복잡한 조절 패턴을 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다. 따라서, 생체 내에서 자극의 결과를 조사하기 위한 적절한 실험 전략이 제공되어, 임상의가 특정 상황에서 치료 효과를 예상한 다음 자극 파라미터를 환자의 필요에 맞게 조정할 수 있다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>7-Tesla Biospec 70/20 scanner</td>
			<td>Bruker, Germany</td>
			<td>SN0021</td>
			<td>MRI scanner for small animal imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine</td>
			<td>Meda Pharma S.L., Spain</td>
			<td>644625.6</td>
			<td>Iodine solution (iodopovidone)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beurer IL 11</td>
			<td>Beurer</td>
			<td>SN87318</td>
			<td>Infra-red light</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar cable 50 cm w/50 cm mesh covering up to 100 cm</td>
			<td>Plastics One, USA</td>
			<td>305-305 (CM)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar cable TT2&#160; 50 cm up to 100 cm</td>
			<td>Plastics One, USA</td>
			<td>305-340/2</td>
			<td>Bipolar cable TT2&#160; 50 cm up to 100 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprex</td>
			<td>Schering-Plough, S.A</td>
			<td>961425</td>
			<td>Buprenorphine (analgesic)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ceftriaxona Reig Jofr&#233; 1g IM</td>
			<td>Laboratorio Reig Jofr&#233; S.A., Spain</td>
			<td>624239.1</td>
			<td>Ceftriaxone (antibiotic)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Commutator</td>
			<td>Plastics One, USA</td>
			<td>SL2+2C</td>
			<td>4 Channel Commutator for DBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Concentric bipolar platinum-iridium electrodes</td>
			<td>Plastics One, USA</td>
			<td>MS303/8-AIU/Spc</td>
			<td>Electrodes for DBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Driller</td>
			<td>Bosh</td>
			<td>T58704</td>
			<td>Driller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FDG</td>
			<td>Curium Pharma Spain S.A., Spain</td>
			<td>-----</td>
			<td>2-[18F]fluoro-2-deoxy-D-glucose (PET radiotracer)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating pad</td>
			<td>DAGA, Spain</td>
			<td>23115</td>
			<td>Heating pad</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketolar</td>
			<td>Pfizer S.L., Spain</td>
			<td>776211.9</td>
			<td>Ketamine (anesthetic drug)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipolasic 2 mg/g</td>
			<td>Bausch &#38; Lomb S.A, Spain</td>
			<td>65277</td>
			<td>Ophthalmic lubricating gel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MatLab R2021a</td>
			<td>The MathWorks, Inc</td>
			<td></td>
			<td>Support software for SPM12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRIcro</td>
			<td>McCausland Center for Brain Imaging,&#160; University of South Carolina, USA</td>
			<td>v2.1.58-0</td>
			<td>Software for imaging preprocessing and analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multimodality Workstation (MMWKS)</td>
			<td>BiiG, Spain</td>
			<td></td>
			<td>Software for imaging processing and analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Omicrom VISION VET</td>
			<td>RGB Medical Devices, Spain</td>
			<td>731100 ReV B</td>
			<td>Cardiorrespiratory monitor for small imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prevex Cotton buds</td>
			<td>Prevex, Finland</td>
			<td>-----</td>
			<td>Cotton buds</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sevorane</td>
			<td>AbbVie Spain, S.L.U, Spain</td>
			<td>673186.4</td>
			<td>Sevoflurane (inhalatory anesthesia)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small screws</td>
			<td>Max Witte GmbH</td>
			<td>1,2 x 2 DIN 84 A2</td>
			<td>Small screws</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard U-Frame Stereotaxic Instrument for Rat, 18&#176; Ear Bar</td>
			<td>Harvard Apparatus, USA</td>
			<td>75-1801</td>
			<td>Two-arms Stereotactic frame for rat</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Statistical Parametric Mapping (SPM12)</td>
			<td>The Wellcome Center for Human Neuroimaging, UCL Queen Square Institute of Neurology, UK</td>
			<td>SPM12</td>
			<td>Software for voxel-wise imaging analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>STG1004</td>
			<td>Multi Channel Systems GmbH, Germany</td>
			<td>STG1004</td>
			<td>Isolated stimulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SuperArgus PET/CT scanner</td>
			<td>Sedecal, Spain</td>
			<td>S0026403</td>
			<td>NanoPET/CT scanner for small animal imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture thread with needle, 1/&#186;</td>
			<td>Lorca Mar&#237;n S.A., Spain</td>
			<td>55325</td>
			<td>Braided natural silk non-absorbable suture 1/0, with triangle needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Technovit 4004 (powder and liquid)</td>
			<td>Kulzer Technique, Germany</td>
			<td>64708471; 64708474</td>
			<td>Acrylic dental cement for craniotomy tap</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wistar rats (Rattus norvergicus)</td>
			<td>Charles River, Spain</td>
			<td>animal facility</td>
			<td>Animal model used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylagesic</td>
			<td>Laboratorios Karizoo, A.A, Spain</td>
			<td>572599-4</td>
			<td>Xylazine (anesthetic drug)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td>Normon S.A., Spain</td>
			<td>602910</td>
			<td>Mepivacaine in gel for topical use</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo positron emission tomography to reveal activity patterns induced by deep brain stimulation in rats

심부 뇌 자극 (DBS)은 환자의 병태 생리학에 관여하는 뇌 구조에 전기 펄스를 적용하는 것을 기반으로하는 침습적 신경 외과 기술입니다. DBS의 오랜 역사에도 불구하고 그 작용 메커니즘과 적절한 프로토콜은 불분명하여 이러한 수수께끼를 해결하기위한 연구의 필요성을 강조합니다. 이러한 의미에서 기능적 이미징 기술을 사용하여 DBS의 생체 내 효과를 평가하는 것은 자극이 뇌 역학에 미치는 영향을 결정하는 강력한 전략을 나타냅니다. 여기에서는 뇌 대사에 대한 DBS의 급성 결과를 평가하기 위해 종단 연구 [18F]-플루오로 데 옥시 클루 코스 양전자 방출 단층 촬영 (FDG-PET)과 결합 된 전임상 모델 (Wistar rats)에 대한 실험 프로토콜이 설명됩니다. 첫째, 동물들은 전두엽 피질에 전극을 양측 이식하기 위해 정위 수술을 받았다. 전극 배치를 확인하기 위해 각 동물의 수술 후 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 스캔을 획득했습니다. 회복 1주일 후, 자극 없이 각각의 조작된 동물의 제1 정적 FDG-PET를 획득하고(D1), 이틀 후(D2), 동물을 자극하는 동안 제2 FDG-PET를 획득하였다. 이를 위해 전극은 FDG를 동물에게 투여 한 후 분리 된 자극기에 연결되었습니다. 따라서, FDG 흡수 기간 (45 분) 동안 동물을 자극하여 뇌 대사에 대한 DBS의 급성 효과를 기록했다. 이 연구의 탐색적 특성을 감안할 때, FDG-PET 이미지는 D1과 D2 연구 사이의 쌍을 이루는 T-검정을 기반으로 한 복셀-현명한 접근 방식으로 분석되었습니다. 전반적으로 DBS와 영상 연구의 결합을 통해 신경망에 대한 신경 조절 결과를 설명할 수 있어 궁극적으로 DBS를 둘러싼 수수께끼를 푸는 데 도움이 됩니다.

동물은 연구 종료 시 또는 동물의 복지가 손상되었을 때CO2를 사용하여 희생되었습니다. 수술한 동물의 완전한 PET/CT 연구의 예가 그림 3에 나와 있습니다. 따라서, 랫트 뇌에 삽입된 전극은 도 3A에 도시된 CT 이미지에서 명확하게 관찰될 수 있다. 이 이미징 양식은 우수한 해부학적 정보를 제공하고 기능적 양식이 구조적 이미지보다 흐릿한 경향...

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In vivo Positron Emission Tomography to Reveal Activity Patterns Induced by Deep Brain Stimulation in Rats

우리는 생체 내 FDG-PET를 이용한 급성 심부 뇌 자극에 의해 유도 된 대사 신경 조절을 평가하는 전임상 실험 방법을 설명합니다. 이 원고에는 정위 수술에서 자극 치료의 적용, PET 이미지의 획득, 처리 및 분석에 이르기까지 모든 실험 단계가 포함되어 있습니다.

생체 내 쥐의 심부 뇌 자극에 의해 유도 된 활동 패턴을 밝히기위한 양전자 방출 단층 촬영

Deep brain stimulation (DBS) is an invasive neurosurgical technique based on the application of electrical pulses to brain structures involved in the ...

이 프로토콜을 사용하면 DBS를 둘러싼 수수께끼를 푸는 데 도움이되는 신경망에 대한 자극 결과를 연구 할 수 있습니다. 그리고 뇌 역학에 대한 자극의 영향을 결정합니다. 자극 중에 FD 복구를 사용하는 주요 이점은 뇌 역학에 대한 급성 자극의 생체 내 결과를 시각화 한 다음 생체 내 자극 프로토콜을 개선 할 수 있다는 것입니다.이 방법은 신경학 및 정신 의학 분야에서 특히 관련이 있습니다. DBS가 인류학적 전략으로서 큰 영향을 미치는 이러한 의료 전문 분야에서와 같습니다. 시작하려면 마취 된 동물 앙와위를 CT 침대에 놓습니다.CT 영상의 경우 안면 마스크 또는 코뿔을 쥐에게 고정하십시오. CT 스캐너의 시야 중앙에서 머리를 찾습니다. 스캐너 사양에 따라 획득 파라미터를 사용하여 CT 이미지 획득을 진행합니다.MR 이미징의 경우 동물 앙와위를 MRI 침대에 놓습니다. MRI 획득 중 움직임을 방지하려면 스캐너 베드에 놓인 정위 프레임에 헤드를 고정하십시오. 또한 실크 테이프로 쥐 몸의 나머지 부분을 고정하십시오.위치가 정확하면 MRI 이미지를 획득합니다. 이미지 처리 소프트웨어를 사용하여 상호 정보를 기반으로 하는 자동 경직된 등록 알고리즘을 사용하여 CT와 MRI를 공간적으로 정규화합니다. 공동 등록된 이미지에서 브레그마 라인을 현지화합니다.그리고 Paxinos 및 Watson Rat Brain Atlas에 따라 브레그마에서 내측 전두엽 피질까지의 AP, ML 및 DV 접근의 거리를 측정합니다. 귀와 눈 사이의 영역을 면도하십시오. 동물을 입체 프레임의 경향이있는 위치에 놓습니다.쥐 귀 바를 사용하여 머리의 움직이지 않도록하십시오. 이어바를 너무 깊게 삽입하면 고막이 손상될 수 있으므로 주의하십시오. 수술 중 동물을 올바른 위치에 유지하기 위해 쥐용 헤드 홀딩 어댑터를 사용하십시오.쥐의 눈에 무흉선 윤활 젤을 바르면 수술 중 건조를 방지하고 멸균 거즈로 덮습니다. 귀 사이의 두개골 위에 놓인 피부에 세로 절개를하십시오. 람다에서 브레그마까지 1.5-2 센티미터 확장.두세 개의 클램프를 사용하여 두개골을 노출시킵니다. 가위로 골막을 제거하고 식염수로 혈액을 깨끗이하십시오 브레그마와 시상 봉합사를 노출시킵니다. 과량의 식염수를 거즈로 제거하십시오.전극을 배치하기 전에 플라스틱 핀셋으로 곧게 펴서 수술 중 올바른 배치를 확인하십시오. 입체 프레임의 오른팔 홀더에 하나의 전극을 놓습니다. 입체 프레임을 통해 전극을 잡고 있는 오른팔을 움직입니다.그리고 전극의 끝을 브레그마 위에 정확하게 놓습니다. 전극 변형을 피하기 위해 전극 끝을 건드리지 않고 가능한 한 두개골에 가깝게 가져 가십시오. 입체 프레임에 의해 제공된 bregma에 대한 결과 좌표를 주목하십시오.수술 용 펜을 사용하여 전극의 초기 위치를 나타내는 두개골에 표시를하십시오. 홀더를 앞에서 얻은 AP 및 ML 좌표로 이동합니다. 그리고 전극 표적의 위치를 나타내는 수술 용 펜으로 두개골에 표시하십시오.전극을 잡고 있는 입체 프레임의 오른팔을 제거합니다. 전극으로 아무것도 만지지 않도록주의하십시오. 작은 전기 드릴을 사용하여 경막이 보일 때까지 목표 위치의 두개골을 통해 구멍을 뚫습니다.면봉을 사용하여 출혈을 멈추십시오. 두개골을 따라 4 개의 구멍을 뚫어 4 개의 나사를 놓습니다. 치과 용 시멘트 표면적을 늘리고지면을 찾습니다.그런 다음 나사를 부착하십시오. 오른쪽 전극으로 입체 프레임의 오른팔을 찾습니다. 구멍과 일치해야하는 계산 된 위치로 암을 이동하십시오.그런 다음 경막에 닿을 때까지 전극을 내립니다. 이 위치는 DV 방향에서 0 레벨로 사용됩니다. 앞에서 얻은 DV 좌표를 사용하여 전극의 끝을 DV 방향으로 삽입합니다.전극에 가장 가까운 나사 중 하나에 접지를 부착하고 전극과 나사 주위에 치과 용 시멘트를 바르십시오. 뇌의 다른 반구에 대해 동일한 전극 배치 절차를 반복합니다. 전극을 덮지 않고 캡을 형성하기 위해 더 많은 치과 용 시멘트를 바르고 경화 될 때까지 기다리십시오.요오드 포비돈 용액을 사용하여 수술 부위를 소독하십시오. 정위 프레임에서 쥐를 제거하고 전극의 올바른 배치를 평가하기 위해 앞에서 설명한 대로 CT 영상을 진행합니다. 각 PET 스캔 전에 8 내지 12 시간 동안 래트를 단식시킨다.27 게이지 주사기에 약 37 메가 베크렐의 FDG 용액을 액티비미터에서 측정 할 수있는 최소 부피로 채 웁니다. 동물의 꼬리 아래에 가열 패드를 놓거나 적외선을 사용하여 꼬리 정맥을 확장하십시오. 측면 꼬리 정맥 중 하나를 통해 FDG 용액을 주입하십시오.동물을 케이지에 다시 넣고 이미지 획득 세션을 시작하기 전에 무선 추적기 흡수를 위해 45 분을 허용합니다. D2 연구의 경우 FDG 흡수 기간 동안 DBS를 전달했습니다. 격리 된 자극기와 필요한 전선을 동물 우리를위한 충분한 공간과 잠재적으로 방해 자극의 영향을 최소화하는 광대하고 조용한 방에 준비하십시오.자극 와이어를 스위블에 연결하여 동물이 케이지 내부와 자극기에 자유롭게 움직일 수 있도록합니다. 텍스트 원고에 설명 된대로 자극 매개 변수를 설정하십시오. 오실로스코프를 사용하여 전류 모드, 주파수 및 펄스 폭을 확인하십시오.직사각형 펄스 모양의 이상파형을 확인합니다. CT 이미지는 쥐의 뇌에 삽입 된 전극을 명확하게 시각화했습니다. 이 연구에 사용 된 이미징 양식은 또한 좋은 해부학 적 정보를 제공하고 FDG-PET 이미지의 등록을 용이하게했습니다.동일한 입체 공간에 공간적으로 등록된 동일한 동물의 융합된 PET-CT 이미지. 참조 CT 이미지에 등록된 MRI의 순차적인 1mm 뇌 조각에 T-맵이 겹쳐짐에 따라 PET 세션 간에 뇌 대사 차이가 관찰되었습니다. 이러한 차이는 각각 따뜻한 색과 차가운 색으로 나타나는 FDG 흡수의 증가 및 감소로 구성되었습니다.분석에서 얻은 통계 결과의 자세한 요약은 변조 된 뇌 영역과 변조가 관찰 된 뇌 반구를 나타냅니다. T 통계량, 군집 크기, 변조 방향, 피크 및 군집 수준에서 얻은 P-값입니다. 수술 중 적절한 미적 수준과 머리의 미적 수준을 유지하는 것이 중요합니다.또한 좌표 계산과 전극의 직진도가 필수적입니다. 새로운 운영자는 세심하고 모든 단계를 따르는 것이 좋습니다. 전체 절차를 완료한 후 동물은 상이한 인지 영역에 대한 자극 효과를 평가하기 위해 행동 시험을 받을 수 있다.또한 세포 수준에서 DBS 결과를 평가하기 위해 여러 이미지 연구를 수행 할 수 있습니다.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

In vivo Positron Emission Tomography to Reveal Activity Patterns Induced by Deep Brain Stimulation in Rats

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

TMS : 연약한 X 증후군 및 자폐증과 개인의 소성의 Mechasnism를 탐험하는 세타 - 버스트 프로토콜을 사용하여

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

연구

신경과학

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

Transfection of Mouse Retinal Ganglion Cells by in vivo Electroporation

마우스 망막 신경절 세포 Transfection로 생체내에 Electroporation

The targeting and refinement of RGC projections to the midbrain is a popular and powerful model system for studying how precise patterns of neural ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

초음파 혈액 - 뇌 장벽 파괴 및 망간 향상된 MRI를 사용하여 기능성 Neuroimaging

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Deep Brain Stimulation with Simultaneous fMRI in Rodents

설치류에 동시 fMRI를 깊은 뇌 자극

In order to visualize the global and downstream neuronal responses to deep brain stimulation (DBS) at various targets, we have developed a protocol for ...

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

The Olfactory System as a Model to Study Axonal Growth Patterns and Morphology In Vivo

모델로 후각 시스템은 축삭 성장 패턴 및 형태를 연구하는<em&gt; 생체</em

The olfactory system has the unusual capacity to generate new neurons throughout the lifetime of an organism. Olfactory stem cells in the basal portion of ...

Analysis of Gene Expression Changes in the Rat Hippocampus After Deep Brain Stimulation of the Anterior Thalamic Nucleus

전방 시상 핵의 깊은 뇌 자극 후 쥐 해마의 유전자 발현 변화 분석

Deep brain stimulation (DBS) surgery, targeting various regions of the brain such as the basal ganglia, thalamus, and subthalamic regions, is an effective ...

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

Simultaneous ex vivo Functional Testing of Two Retinas by in vivo Electroretinogram System

동시<em&gt; 생체</em두 망막의&gt; 기능 테스트로<em&gt; 생체</em&gt; 전위도 시스템

An In vivo electroretinogram (ERG) signal is composed of several overlapping components originating from different retinal cell types, as well as noise ...

Microelectrode Guided Implantation of Electrodes into the Subthalamic Nucleus of Rats for Long-term Deep Brain Stimulation

미세 전극은 장기 깊은 뇌 자극 쥐의 Subthalamic 핵에 전극의 주입을 가이드

Deep brain stimulation (DBS) is a widely used and effective therapy for several neurologic disorders, such as idiopathic Parkinson&#8217;s disease, ...

Exploring Deep Space - Uncovering the Anatomy of Periventricular Structures to Reveal the Lateral Ventricles of the Human Brain

깊은 공간-인간 두뇌의 측면 심 공개 뇌 구조 해부학 적 탐구

Anatomy students are typically provided with two-dimensional (2D) sections and images when studying cerebral ventricular anatomy and students find this ...

Sub-acute Cerebral Microhemorrhages Induced by Lipopolysaccharide Injection in Rats

아 급성 대뇌 Microhemorrhages 쥐에서 Lipopolysaccharide 주입에 의해 유도 된

Cerebral microhemorrhages (CMHs) are common in aged patients and are correlated to various neuropsychiatric disorders. The etiology of CMHs is complex, ...