कृंतक में एक साथ fMRI साथ डीप ब्रेन उसकाव
Summary
इस प्रोटोकॉल कृंतक में एक साथ कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग और गहरी मस्तिष्क प्रोत्साहन के लिए एक मानक विधि का वर्णन करता है. इन प्रयोगात्मक उपकरणों के संयुक्त उपयोग वास्तव में किसी भी मस्तिष्क लक्ष्य पर बिजली की उत्तेजना के जवाब में वैश्विक नीचे की ओर गतिविधि के अन्वेषण के लिए अनुमति देता है.
Abstract
विभिन्न ठिकानों पर गहरी मस्तिष्क प्रोत्साहन (डीबीएस) के लिए वैश्विक और नीचे की ओर neuronal प्रतिक्रियाओं कल्पना करने के क्रम में, हम रक्त ऑक्सीजन का स्तर निर्भर (बोल्ड) कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) एक साथ डीबीएस के साथ छवि कृन्तकों के लिए उपयोग करने के लिए एक प्रोटोकॉल विकसित किया है. डीबीएस fMRI इलेक्ट्रोड आरोपण की सटीकता सहित तकनीकी चुनौतियों का एक नंबर, प्रस्तुत करता है, एमआर एक साथ पशु गति, और शारीरिक मापदंड के रखरखाव को नष्ट करते हुए किसी भी neuronal प्रभाव को कम करने के लिए संज्ञाहरण और लकवाग्रस्त के इलेक्ट्रोड, चुनाव के द्वारा बनाई गई कलाकृतियों, विचलन, जहाँ से उलझाना कर सकते हैं बोल्ड संकेत. हमारी प्रयोगशाला में इन संभावित मुद्दों के सबसे काबू पाने में सक्षम हैं कि प्रक्रियाओं का एक सेट विकसित किया गया है. बिजली की उत्तेजना के लिए, एक घर का बना टंगस्टन द्विध्रुवी microelectrode anesthetized विषय में उत्तेजना साइट पर stereotactically डाला, प्रयोग किया जाता है. इमेजिंग के लिए तैयार करने में, कृन्तकों एक प्लास्टिक बुद्धि पर तय कर रहे हैं औरचुंबक बोर करने के लिए स्थानांतरित कर दिया. स्कैनिंग के दौरान बेहोश करने की क्रिया और पक्षाघात के लिए, dexmedetomidine और pancuronium के एक कॉकटेल लगातार isoflurane की एक न्यूनतम खुराक के साथ साथ संचार होता है, इस तैयारी वाष्पशील एनेस्थेटिक्स का साहसिक छत प्रभाव को कम करता है. इस उदाहरण के प्रयोग में, सबथैलेमिक नाभिक (STN) की उत्तेजना मोटर प्रांतस्था में केन्द्रित, ipsilateral cortical क्षेत्रों में मुख्य रूप से मनाया जाता है जो बोल्ड प्रतिक्रियाओं पैदा करता है. एक साथ डीबीएस और fMRI उत्तेजना स्थान और उत्तेजना मापदंडों पर तंत्रिका सर्किट की स्पष्ट मॉडुलन निर्भर अनुमति देता है, और क्षेत्रीय पूर्वाग्रह से मुक्त neuronal modulations का अवलोकन परमिट. इस तकनीक को प्रयोगात्मक और नैदानिक दोनों डीबीएस के लिए निहितार्थ के साथ, लगभग किसी भी क्षेत्र मस्तिष्क में तंत्रिका circuitry नियमन करने के बहाव के प्रभाव का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
Introduction
तंत्रिका सर्किट गतिविधि की वैश्विक बहाव के प्रभाव का निर्धारण सिस्टम तंत्रिका विज्ञान के कई क्षेत्रों के लिए एक बड़ी चुनौती है और लक्ष्य का प्रतिनिधित्व करता है. उपकरणों की एक कमी है कि इस जरूरत को पूरा वर्तमान में उपलब्ध हैं, और इस तरह उपयुक्त प्रयोगात्मक setups की वृद्धि की पहुंच के लिए एक मांग है. तंत्रिका सर्किट सक्रियण की वैश्विक परिणाम के मूल्यांकन के लिए एक ऐसी विधि गहरी मस्तिष्क बिजली की उत्तेजना (डीबीएस) और कार्यात्मक एमआरआई (fMRI) के एक साथ आवेदन पर निर्भर करता है. डीबीएस-fMRI एक बड़े स्थानिक पैमाने पर सर्किट सक्रियण के लिए नीचे की ओर प्रतिक्रियाओं का पता लगाने के लिए अनुमति देता है, और वास्तव में किसी भी उत्तेजना लक्ष्य पर लागू किया जा सकता है. इस toolset चिकित्सकीय उच्च आवृत्ति उत्तेजना के लिए प्रतिक्रियाओं के लक्षण वर्णन सहित translational preclinical अध्ययन के लिए बेहद उपयुक्त है.
एक उपयुक्त एमआरआई स्कैनर के लिए उपयोग करने के अलावा, सफल डीबीएस-fMRI प्रयोगों variabl की एक संख्या पर विचार किए जाने की आवश्यकता हैइलेक्ट्रोड प्रकार, बेहोश करने की क्रिया विधि, और शारीरिक मापदंड के रखरखाव सहित तों,. उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोड चुनाव उत्तेजना प्रभावकारिता (जैसे. नेतृत्व आकार और प्रवाहकत्त्व, मोनो बनाम द्विध्रुवी), के रूप में अच्छी तरह के रूप में श्री अनुकूलता और इलेक्ट्रोड विरूपण साक्ष्य आकार से संबंधित कारकों पर आधारित होना चाहिए. इलेक्ट्रोड कलाकृतियों इलेक्ट्रोड सामग्री और आकार के रूप में अच्छी तरह के रूप में इस्तेमाल स्कैन क्रम के अनुसार भिन्न है, पूरी तरह से पूर्व प्रायोगिक परीक्षण एक अध्ययन के लिए उपयुक्त इलेक्ट्रोड प्रकार का निर्धारण करने के लिए नियोजित किया जाना चाहिए. सामान्य में, टंगस्टन microwire इलेक्ट्रोड इस प्रोटोकॉल के लिए सिफारिश कर रहे हैं. लकवाग्रस्त और शामक के चुनाव को प्रभावी ढंग से पशु स्थिर और रक्त में ऑक्सीजन के स्तर पर निर्भर संकेत (बोल्ड) पर कुछ बनी रहती की दमनकारी प्रभाव को कम करने के लिए किया जाना चाहिए. अंत में, यह शरीर के तापमान और ऑक्सीजन संतृप्ति सहित इष्टतम शारीरिक मापदंड, पर पशु बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है.
हम डीबीएस के लिए विकसित किया है कि प्रोटोकॉल-FMRI इन संभावित बाधाओं के कई काबू पा, और हमारे हाथ में, मजबूत और अनुरूप परिणाम प्रदान करता है. इसके अतिरिक्त, इन प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं आसानी optogenetic उत्तेजना सहित वैकल्पिक उत्तेजना के तरीकों, साथ fMRI के संयोजन के लिए अपनाया जा सकता है.
Protocol
Representative Results
Discussion
एक साथ डीबीएस और fMRI vivo में, तंत्रिका सर्किट उत्तेजना को वैश्विक नीचे की ओर प्रतिक्रियाओं की पहचान और लक्षण वर्णन के लिए एक होनहार प्रयोगात्मक टूलकिट का प्रतिनिधित्व करता है. ऐसे electrophysiological रिकॉर्डिंग ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम फिल्माने के साथ सहायता के लिए Shaili झा और हीथ Decot धन्यवाद.
Materials
| Isoflurane (Forane) | Baxter | 1001936060 | |
| Dexmedetomidine (Dexdomitor) | Pfizer | 145108-58-3 | |
| Pancuronium Bromide | Selleckchem | S2497 | |
| 9.4T Small Animal MRI | Bruker | BioSpec System with BGA-9S gradient | |
| Sterotactic Frame | Kopf | Model 962 | |
| Small Animal Ventilator | CWE, Inc. | 12-02100 | Model SAR-830 |
| Dental Cement | A-M Systems | 525000 | Teets Cold Curing |
| MouseOx Plus System | STARR Life Science Corp. | ||
| Capnometer | Surgivet, Smith Medical | V9004 Series | |
| Stimulus Isolator | World Precision Instruments | Model A365 | |
| MR-compatible Brass Screws | McMaster Carr | 94070A031 | 0-80 thread size, 1/4 inch. Can be cut to desired length. |
| Tungsten Wire | California Fine Wire Company | 100211 | Used to construct MR-compatible stimulating microelectrode |
| Syringe Pump | Harvard Appartus | Model PHD 2000 (not MRI-compatible) |
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