通过血氧水平相关功能磁共振成像 (bold fmri) 检查相应的体感桶场皮层区域 (称为 s1bf) 是否正确激活后, 本研究的主要目的是量化乳酸含量在 7 t 的情况下, 局部质子磁共振波谱 (1h-mrs) 在活化大鼠大脑中的波动。
核磁共振 (nmr) 光谱为测量体内和非侵入性的脑代谢物含量提供了机会。由于过去十年的技术发展和磁场强度的增加, 现在有可能在大鼠大脑中获得良好的体内分辨率谱。神经能量学 (即大脑代谢的研究), 特别是不同细胞类型之间的代谢相互作用, 近年来引起了越来越多的兴趣。在这些代谢相互作用中, 神经元和星形胶质细胞之间存在乳酸穿梭性仍在争论中。因此, 在大鼠大脑活化模型中进行功能质子磁共振波谱 (1h-mrs) 和监测乳酸是非常有趣的。然而, 乳酸甲基谷第2峰与脂质共振峰重叠, 难以量化。下面描述的协议允许在激活的大脑区域监测代谢和乳酸的波动。通过晶须刺激获得大脑激活,在相应的活性桶皮层进行 1 h-mrs, 其区域是通过血氧水平相关功能磁共振成像 (bold fmri) 检测的。所有步骤都有详细说明: 麻醉剂、线圈和序列的选择, 直接在磁铁中实现高效的晶须刺激, 以及数据处理。
大脑拥有内在的机制, 允许调节其主要基质 (即葡萄糖), 这既是因为它的贡献, 也是因为它的利用, 这取决于局部大脑活动的变化。虽然葡萄糖是大脑的主要能量底物, 但近年来进行的实验表明, 由星形胶质细胞产生的乳酸可以成为神经元的有效能量底物。这提出了在星形胶质细胞和神经元1之间的乳酸穿梭的假设。被称为 anls, 对于星形胶质细胞乳酸梭子 2,这一理论仍然引起了激烈的争论, 但这一理论导致了这样的建议, 即葡萄糖, 而不是直接进入神经元, 可能会进入星形胶质细胞, 在那里它被代谢为乳酸, 一种代谢物, 这是一种代谢物, 这是一种代谢产物。, 然后, 转移到神经元, 使用它作为有效的能量基板。如果这种穿梭物存在于体内, 它将产生几个重要的后果, 这既是为了了解功能性脑成像的基本技术 (正电子发射断层扫描 [pet]), 也是为了破译观察到的代谢改变在大脑疾病。
为了研究大脑代谢, 特别是神经元和星形胶质细胞之间的代谢相互作用, 有四种主要技术可供选择 (不包括微/纳米传感器): 自体摄影、pet、双光子荧光共聚焦显微镜和 mrs。自动摄影是最早提出的方法之一, 它提供了大脑切片中放射性 14c-2-脱氧葡萄糖的区域积累图像, 而 pet在体内产生的区域吸收放射性18的图像f-脱氧葡萄糖。它们都有在产生低空间分辨率图像的同时使用辐照分子的缺点。双光子显微镜提供荧光探针的细胞分辨率, 但通过组织进行光散射限制了成像深度。这三种技术以前曾被用于研究鼠在晶须刺激 3,4,5,6期间的神经能量.在体内mrs 具有无创和无放射性的双重优势, 任何大脑结构都可以探索。此外, mrs 可以在神经元激活过程中进行, 这是一种称为功能性 mrs (fmrs) 的技术, 最近在啮齿类动物中得到了发展。因此, 提出了一种通过体内和非侵入性的 1 h-mrs 监测大脑活动过程中大脑代谢的方案。这一程序是在成年健康大鼠中描述的, 它们的大脑激活是通过在7t 磁共振 (mr) 成像仪中直接进行的空气吸泡晶须刺激获得的, 但可适用于转基因动物, 也可以适用于任何病理条件下.
桶皮层, 也称为 s1bf 的体感皮层或桶场, 是一个区域内的皮质层 iv, 可以观察到使用细胞色素 c 氧化酶染色9, 它的组织是众所周知的, 因为它已被大量描述10,11。一个 vibrissa 连接到一个桶, 其中大约 19, 000个神经元被组织在一个专栏 12。威士忌到桶皮层的通路有几个优点。首先, 它可以通过使用与 mri 兼容的空气吹气系统?…
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到了 labex trail 赠款、anr-10-labx-57 和法国-瑞士 anr-fns 赠款的支持。提交人感谢 aurélien trotier 的技术支持。
0.5 mL syringe with needle | Becton, Dickinson and Company, USA | 2020-10 | 0.33 mm (29 G) x 12.7 mm |
1H spectroscopy surface coil | Bruker, Ettlingen, Germany | T116344 | |
7T Bruker Biospec system | Bruker, Ettlingen, Germany | 70/20 USR | |
Arduino Uno based pulsing device | custom made | ||
Atipamezole | Vétoquinol, S.A., France | V8335602 | Antisedan, 4.28 mg |
Breathing mask | custom made | ||
Eye ointment | TVM laboratoire, France | 40365 | Ocry gel 10 g |
Induction chamber | custom made | 30x17x15 cm | |
Inlet flexible pipe | Gardena, Germany | 1348-20 | 4.6-mm diameter, 3m long |
Isoflurane pump, Model 100 series vaporizer, classic T3 | Surgivet, Harvard Apparatus | WWV90TT | from OH 43017, U.S.A |
Isoflurane, liquid for inhalation | Vertflurane, Virbac, France | QN01AB06 | 1000 mg/mL |
KD Scientific syringe pump | KD sientific, Holliston, USA | Legato 110 | |
LCModel software | LCModel Inc., Ontario, Canada | 6.2 | |
Medetomidine hydrochloride | Vétoquinol, S.A., France | QN05CM91 | Domitor, 1 mg/mL |
Micropore roll of adhesive plaster | 3M micropore, Minnesota, United States | MI912 | |
Micropore roll of adhesive plaster | 3M micropore, Minnesota, United States | MI925 | |
Monitoring system of physiologic parameter | SA Instruments, Inc, Stony Brook, NY, USA | Model 1025 | |
NaCl | Fresenius Kabi, Germany | B05XA03 | 0.9 % 250 mL |
Outlet flexible pipe | Gardena, Germany | 1348-20 | 4.6-mm diameter, 4m long |
Paravision software | Bruker, Ettlingen, Germany | 6.0.1 | |
Peripheral intravenous catheter | Terumo, Shibuya, Tokyo, Japon | SP500930S | 22 G x 1", 0.85×25 mm, 35 mL/min |
Rat head coil | Bruker, Ettlingen, Germany | ||
Sodic heparin, injectable solution | Choai, Sanofi, Paris, France | B01AB01 | 5000 IU/mL |
Solenoid control valves, plunger valve 2/2 way direct-acting | Burkert, Germany | 3099939 | Model type 6013 |
Terumo 2 ml syringe | Terumo, Shibuya, Tokyo, Japon | SY243 | with 21 g x 5/8" needle |
Terumo 5 mL syringe | Terumo, Shibuya, Tokyo, Japon | 05SE1 | |
Wistar RJ-Han rats | Janvier Laboratories, France |