Çoklu-fare nöroanatomik Manyetik Rezonans Görüntüleme

1. Çoklu-fare in vivo beyin görüntüleme:

görüntüleme canlı hayvanlar, birkaç anahtar özellikleri görüntüleme oturum boyunca mevcut olması gerekir: anestezi, 2 1) güvenli bir yöntem) çevresel kontrol ve 3) fizyolojik izleme. Ayrıca, eş zamanlı görüntüleme birden fazla konular, kolay ve hızlı hazırlanması ve görüntü kaydı kolaylaştırmak için hayvan pozisyonları tekrarlanabilirliğini ilişkin karmaşıklığı eklenir. Sonuç olarak, üç büyük özel bileşenler tasarlanmış ve imal edilmiştir: hazırlanması ve gömülü izleme ile bir platform konumu standartlaştırmak için neden kolaylaştırmak için MR, indüksiyon odasının içinde RF bobinler fareler eklemek için yükleme sistemi.

Yükleme Sistemi:

'Fare kovanı' ve 'yükleme dizisi' fare yükleme sistemi, iki ana bölümden oluşmaktadır. Fare kovanı ana işlevi, yedi millipede RF rulo (Varian NMR Sistemleri, Palo Alto, CA) mıknatıs içinde bir altıgen dizi delik konumuna. Yükleme dizi anestezik gaz girişine izin ipuçları delikler ile 50 mililitre santrifüj tüplerine ev sahipliği birden fazla fareler tutun ve taşımak için tasarlanmıştır. Fareler anestezi ve mıknatısın çevresinde bir hazırlık alanında izleme ekipmanları arabirim sonra, değiştirilmiş santrifüj tüplerine yerleştirilir ve yükleme dizisi monte edilmiş. Tüm fareler monte ettikten sonra raylı sistem, yükleme dizi taşınır ve mıknatıs içine yerleştirilir ve konumlandırılmış. Mıknatısın delik aşağı itti raylı sistem, fare kovanı ile çift dizi sağlar. Tam mıknatıs, santrifüj tüplerine dok RF bobinler içinde anestezik dağıtım sistemi üzerine yerleştirilir. Her bir bobin ekseni boyunca bir tüp aracılığıyla oksijen ile karıştırılır İsofluranın fare kovanı sonunda numune verilir. Bu anestezik gaz karışımı farelerin geçmiş, tüplerin içine akar ve geri yükleme dizinin (Şekil 1) bağlı bir aktif atma ünitesi tarafından toplanır.

İndüksiyon Odası:

Hayvan hazırlama süresini en aza indirmek, görüntüleme kez üç saate kadar sürebilir bu yana fare anestezi maruz kaldığı sınırlamak için çok önemlidir. Dolayısıyla, (Şekil 2) hazırlık süreci kolaylaştırmak için özel bir indüksiyon odasına geliştirdik. Özel indüksiyon odası, birden fazla farelerin indüksiyon ve taşıma için tek bir ortam oluşturur. Akrilik inşa indüksiyon odasına anestezik kaçağı en aza indirmek için silikon iris portu selfclosing özellikleri ve kullanıcı gerek kalmadan özel eldivenler için iç ortam erişim sağlar. Tek bir fare için geleneksel maskesi ve devreler ile karşılaştırıldığında, indüksiyon odasına kadar yirmi fareler ev kadar büyük ve hantal tüpleri ve maskeleri eki olmadan farelerin ücretsiz manipülasyon sağlar. Birim sabit bir anestezik gaz akışı ile pasif bir süpürücü sistemi kullanılarak toplanan verilir. Rezistif ısıtma elemanları hazırlanması sırasında hayvanların vücut ısısını korumak için odanın zemini ısıtmak için kullanılır.

Sled:

MRG için fareler hazırlanması en zor ve zaman alıcı yönlerinden biri, elektrokardiyografi (EKG) elektrotlar ve rektal ısı probları uygulama. Buna ek olarak, geleneksel elektrotlar, gibi manşet ve iğne elektrotlar gibi birçok hayvanın duruş zor konumlandırma standartlaştırmak için deforme bulundu. Bu nedenle, gömülü EKG ile özel bir form monte konumlandırma platformu geliştirdi, solunum ve sıcaklık probları 'kızak' (ABD Patent 7.146.936) (Şekil 3) denir. Velcro bağlantı elemanları yapılan Hareket koltuk baş hareketi sınırlamak için kullanılır.

Çoklu-fare in vivo beyin görüntüleme adımları:

1. Tüm fare araştırma fare işlemleri için yerel ACC (Hayvan Bakım Komitesi), IACUC (Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu) ya da eşdeğeri onayı gerektirir.
2. Gibi hayvanların kimliklendirilmesi ve tartı gibi tüm işlemleri bir Biyolojik Güvenlik Kabini (BSC) ve MR Ünitesi altında yapılmalıdır. Hayvanlar otoklavlanabilir bir plastik kap içine aktarılır ve MRG indüksiyon odasına taşınır.
3. Fare L / dk oksijenin% 4 izofluran ve 4 prewarmed indüksiyon odasında anestezi. Pençe çimdik yanıt vermeyen kez Hayvanlar tam anestezi. Göğüs Kürk, EKG ve özel bir kızak içine inşa edilmiştir sıcaklık izleme cihazları ile daha iyi iletişim sağlamak için gerekirse bir saç çıkarıcı (Nair) kullanılarak kaldırılır. Eve merhem (Tears Naturale PM) gözlerin kurumasını önlemek için uygulanan ve yaklaşık 0.3 ml serum fizyolojik subkutan hidrasyon korumak için uygulanır.
4. Gd-DTPA-BMA (Omniscan.)kontrast isteniyorsa kullanılabilir. Gd-DTPA kullanılacak ise, tuzlu su (nihai hacmi 300uL) içinde seyreltilmesi ve IP üzerinden MR oturumu öncesinde 1 mmol / kg tek doz uygulanan olacaktır.
5. Fare sonra açık uçlu 50ml konik tüp içine baş askıları ve slayt (Şekil 3) ile hareketsiz, bireysel kızakların yüklenir. 7 adede kadar canlı fareler bir anda taranabilir. Tüm hayvanlar, 8 L / dak için% 2 ve oksijen seviyesi delik bağlı fizyolojik izleme yüklü mıknatıs izofluran düzeyini ayarlamak.
6. Konik tüpler delik mıknatısın merkezine yerleştirilmiş her RF bobin içine düzgün pozisyonu fareler için tasarlanmış bir yerleştirme sistemi (Şekil 1) içine monte edilmiştir. Bir kez yüklendiğinde, izofluran% 0,9-2 azaltılmış olabilir. EKG ve sıcaklık tarama kurs boyunca her hayvan izlenir. Hayvanlar ısıtılmış hava ile tarama sırasında sıcak tutulur.
7. Her üç boyutlu tarama süresi yaklaşık 3 saattir. Detayı aşağıdaki gibidir: 2300 ms ve 36 ms bir TEeff TR ile fast spin eko. 8 trenin uzunluğu ortalama 1 Echo. Ortaya çıkan görüntü çözünürlüğü 125 mikron (Şekil 4).
8. Tarama işlemi tamamlandığında, hayvanlar mıknatıs kaldırılır ve% 100 oksijen ile dolu sıcak bir indüksiyon odasında yüksüz. Hayvanlar plastik sızdırmaz kaplarda aktarılır ve bir BSC altında taşınır. Onlar sıcak bir taslak ücretsiz kafes yerleştirilir ve anestezi kurtarmak için izin verilir.

2. Çoklu-fare ex vivo Beyin Görüntüleme:

Hareket eserler etkilenmez, sabit MR canlı görüntüleme daha yüksek çözünürlüğe ulaşıyor. Yüksek çözünürlüklü, üç boyutlu veri setleri nicel bilgi çıkarma maksimum esneklik sağlar ve otomatik görüntü analiz için izin. Özel bir RF bobini dizi gecede tarama oturumları kafa fare beyinleri sabit, 16 adet yüksek çözünürlüklü MR veri setleri paralel edinimi için geliştirilmiştir.

16-Coil ex vivo Beyin Görüntüleme Dizisi:

Özel bir dahili 16-coil solenoid dizi eş zamanlı görüntü 16 örnekleri oluşturuldu. Bu tasarım, 60mm eklemek gradyan seti aynı anda görüntü üç örnekleri daha önceki bir prototip üzerine geliştirir. 8-dönüş solenoid bobinler, 26mm uzunluğunda üzerinden% 10 içinde homojen duyarlılığını sağlamak için ucunda yara üzerinde ve modüler bölmeleri (Idziak ve Haeberlen, 1982) içinde ayrı ayrı korumalı. 16 bobin bölmeleri hareketi en aza indirmek için bir pnömatik mesane kullanılarak yerinde degrade içinde bobinler ve kelepçeleri pozisyonları bir çerçeve (Şekil 5) monte edilir.

Çoklu-fare ex vivo beyin görüntüleme adımları:

1. Açık göğüs boşluğu ve eklemek anestezi bir fare kalbin sol ventrikül içine iğne (veya Emniyet Kanatlı infüzyon seti, 25G X 3 / 4) (intraperitoneal ketamin enjeksiyonu (150 mg / kg) ve xylazine (10 mg / kg) ile sağ kulak kepçesi kesin.
2. 30 ml oda sıcaklığında 1 ile aynı hizada Transcardiac perfüzyon X PBS + 1 mcL / ml heparin (/ 1000 USP birimleri ml) yaklaşık 100 ml / saat akış hızında + 2 mM ProHance.
3. 100 Fixation geçişli (oda sıcaklığında) + 30 ml% 4 PFA ile 2 mM ProHance mL / saat.
4. Deri, alt çene, kulaklar, kıkırdak burun ucu başını kesmek ve çıkartın.
5. 4 gece Yeri kalan kafatası yapısı% 4 PFA + 2 mM ProHance ° C
6. 1X PBS +% 0.02 sodyum azid + 2 mM ProHance aktarın.
7. 7 Tesla yüksek çözünürlüklü üç boyutlu MRI tarama perfüzyon 4 gün sonra ve daha uzun süre 2.5 ay arasında oluşur. Brain bir 16-kanal solenoid bobin array (Şekil 5) yerleştirilir.
8. Görüntüleme parametreler şunlardır: TR 325 ms ile fast spin eko ve 6 4 ortalamaları ile 30 ms, eko tren uzunluğunda bir TEeff. 32 mikron son görüntüleri (Şekil 6) izotropik bir çözünürlük ve tarama süresi yaklaşık 12 saattir.
9. Taramadan sonra% 10, Formol kafatası yerleştirmek + korunması için 2 mM ProHance.

3. Temsilcisi Sonuçlar:

Şekil 1. fare yükleme sistemi. "Loading dizi" ve "fare kovanı" fiberglas ortak bir raylı sistem ile bağlantılı.

Şekil 2 indüksiyon odasına.

Şekil 3 a) kızak, gömülü izleme sensörleri ve kafalık gösteren. b), koltuk başlığı ile bir kızak bir anestezi fare bağlı. Kızak montaj santrifüj tüpü içine kolayca kayar.

Şekil 4. > In vivo çoklu beyin görüntüleri bir 3 saat üç boyutlu tarama Temsilcisi.

Şekil 5, 16 sabit beyin örneklerinin tarama için 16-kanal selenoid bobin dizi .

Şekil 6 Temsilcisi ex-vivo beyin görüntü.

In vivo ve görüntüleme süresi artan ölçüde görüntüleme çalışmalarında verimi arttırmak için bir kez ex vivo fare görüntüleme sistemleri görüntü birden fazla konular hem de. In vivo ve ex vivo çoklu-fare görüntüleme teknikleri hem de beyin görüntüleri yüksek kalitede ve sırasıyla fare beyin fenotipleme büyük ve küçük yapılar için uygundur.

Çoklu numuneler hayvan hazırlık süresini en aza indirmek için, süreçlerin paralelliğini büyük önem taşımaktadır. Örneğin, aynı anda birden fazla örneklerinin indüksiyonu için izin indüksiyon odasının geliştirme ve vücut konumlandırma standartlaştırarak kızak EKG ve sıcaklık probları uygulama senkronize vardır. Ayrıca, ex vivo görüntüleme sistemi, yüksek verimli fenotipleme çalışmaları için ideal bir defada 16 sabit bütün beyinleri yüksek çözünürlüklü üç boyutlu görüntüler elde etmemizi sağlar .

In vivo görüntüleme sistemi bizim Olası sınırlamaları her bir fare için ayrı ayrı anestezi ve sıcaklık kontrol edememe içerir . Gerekli bireysel anestezi kontrolü her fare için özel anestezi püskürteç ilavesi ile uygulanabilir. In vivo görüntüleme sistemi başka bir sınırlama tarama yaklaşık 32 gram daha az fareler sınırlı olduğunu. Ancak, büyük hayvanların karşılamak için bobin boyutunu artırmak için şu anda bir planı var.