Funcionais de ressonância magnética espectroscopia em 7 T no córtex de barril de rato durante a ativação dos whiskers
Summary
Após a verificação pelo sangue-oxigénio-dependente de nível funcional de ressonância magnética (fMRI bold (realce)) que a área correspondente do córtex campo barril somatossensorial (chamada S1BF) corretamente é ativado, o principal objetivo deste estudo é quantificar o teor de lactato flutuações nos cérebros rato ativado por espectroscopia de ressonância magnética de prótons localizados (1H-MRS) em 7 T.
Abstract
Espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR) oferece a oportunidade de medir metabólito cerebral conteúdo em vivo e de forma não invasiva. Graças a evolução tecnológica ao longo da última década e o aumento da intensidade do campo magnético, é agora possível obter boa resolução espectros na vivo no cérebro de ratos. Neuroenergetics (ou seja, o estudo do metabolismo cerebral) e, especialmente, metabólicas interações entre os diferentes tipos de células têm atraído cada vez mais interesse nos últimos anos. Entre estas interações metabólicas, a existência de um serviço de transporte de lactato entre neurônios e astrócitos ainda é debatida. É, assim, de grande interesse para realizar espectroscopia de ressonância magnética funcional próton (1H-MRS) em um modelo do rato de lactato de monitor e ativação do cérebro. No entanto, o pico de lactato de metila sobrepõe-se picos de ressonância de lipídios e é difícil de quantificar. O protocolo descrito abaixo permite metabólico e lactato flutuações para ser monitorado em uma área do cérebro ativada. Ativação cerebral é obtida pela estimulação dos whiskers e 1H-MRS é executada no córtex ativado barril correspondente, cuja área é detectada usando sangue-oxigénio-dependente de nível ressonância magnética funcional (fMRI bold (realce)). Todas as etapas são descritas: a escolha dos anestésicos, bobinas e sequências, alcançar a estimulação eficiente whisker diretamente no ímã e processamento de dados.
Introduction
O cérebro possui mecanismos intrínsecos que permitem a regulação do seu principal substrato (ou seja, glicose), tanto por sua contribuição e sua utilização, dependendo de variações na atividade cerebral local. Embora a glicose é o substrato principal energia para o cérebro, experimentos realizados nos últimos anos têm mostrado que lactato, que é produzido pelos astrócitos, poderia ser um substrato de energia eficiente para os neurônios. Isto levanta a hipótese de uma nave de lactato entre astrócitos e neurônios1. Conhecido como ANLS, para transporte de lactato neurônio astrocyte2, a teoria é ainda altamente controversa, mas levou a proposta a glicose, ao invés de ir diretamente para os neurônios, podem entrar os astrócitos, onde é metabolizado em lactato, um metabólito que é , em seguida, transferido para os neurônios, que usá-lo como substrato de energia eficiente. Se um serviço de transporte existe na vivo, ele teria várias consequências importantes, tanto para a compreensão das técnicas básicas em funcionais de imagem cerebral (tomografia por emissão de pósitrons [PET]) e para decifrar as alterações metabólicas observadas em patologias do cérebro.
Para estudar o metabolismo cerebral e, particularmente, metabólicas interações entre neurônios e astrócitos, quatro principais técnicas estão disponíveis (não incluindo micro-/ nanosensors): autoradiografia, PET, microscopia confocal fluorescente de dois fotões e MRS. Autoradiografia foi um dos primeiros métodos propostos e fornece imagens da acumulação regional de radioactivo 14C-2-deoxyglucose em fatias do cérebro, enquanto PET rendimentos na vivo imagens de captação regional de radioativo 18 F-deoxyglucose. Ambos têm a desvantagem de usar as moléculas ao produzir imagens de baixa-resolução. Microscopia de dois fotões fornece celular resolução de sondas fluorescentes, mas espalhamento de luz por tecido limita a profundidade de imagem. Estas três técnicas foram usadas anteriormente para estudar neuroenergetics em roedores durante estimulação Suiça3,4,5,de6. Na vivo MRS tem a dupla vantagem de ser não-invasiva e nonradioactive, e qualquer estrutura cerebral pode ser explorada. Além disso, a MRS pode ser executada durante a ativação neuronal, uma técnica chamada MRS funcional (fMRS), que tem sido desenvolvido muito recentemente em roedores7. Portanto, propõe-se um protocolo para monitorar o metabolismo do cérebro durante a atividade cerebral por 1H-MRS na vivo e de forma não invasiva. O procedimento é descrito em ratos adultos saudáveis com ativação cerebral obtida por uma estimulação de whisker ar-sopro executada diretamente em uma imagem de ressonância magnética (RM) T 7, mas pode ser adaptado em animais geneticamente modificados, assim como em qualquer condição patológica .
Protocol
Representative Results
Discussion
O córtex de tambor, também chamado S1BF para o córtex somatossensorial ou barril de campo, é uma região dentro da camada cortical IV que pode ser observada usando o citocromo c oxidase coloração9, e sua organização é bem conhecida, uma vez que foi amplamente descrito 10,11. Um vibrissa é conectado a um barril, no qual cerca de 19.000 neurônios organizam-se em uma coluna de12. O caminho do córtex whisker…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pela subvenção LabEx trilha, referência ANR-10-LABX-57 e um franco-suíço ANR-FNS concede referência ANR-15-CE37-0012. Os autores Aurélien Trotier agradecer seu suporte técnico.
Materials
| 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 |
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