Gelijktijdig fMRI en elektrofysiologie bij knaagdieren Brain
Summary
We hebben een methode ontwikkeld voor gelijktijdige functionele magnetische resonantie imaging en elektrofysiologische opname in het knaagdieren hersenen, een platform te bieden voor het onderzoek van de relatie tussen de neurale activiteit en het bloed zuurstof niveau afhankelijk (BOLD) MRI-signaal.
Abstract
Om te onderzoeken van de neurale basis van de bloedoxygenatie niveau afhankelijk (BOLD) magnetic resonance imaging (MRI)-signaal, hebben we een knaagdier model waarin de functionele MRI-gegevens en<em> In vivo</em> Intracorticale opname kan gelijktijdig worden uitgevoerd. De combinatie van MRI en elektrische opname is technisch een uitdaging, omdat de elektroden worden gebruikt voor het opnemen van een verstoring van de MRI-beelden en de MRI-acquisitie induceert ruis in de elektrische opname. Om het onderlinge interferentie van de twee modaliteiten, werden glazen micro-elektroden in plaats van metaal worden gebruikt en een ruisverwijdering algoritme is geïmplementeerd voor de elektrofysiologie gegevens. In onze studies werden twee micro-elektroden geïmplanteerd in de bilaterale apart primaire somatosensorische cortex (SI) van de rat en vaste plaats. Een coronale slice voor de elektrode tips werd geselecteerd voor functionele MRI. Elektrode assen en fixatie posities werden niet opgenomen in het beeld slice om beeldvorming artefacten te vermijden. De verwijderde hoofdhuid werd vervangen met tandpasta om de gevoeligheid mismatch te verminderen en te voorkomen dat Gibbs rinkelen artefacten in de beelden. Het artefact structuur geïnduceerd in de elektrische opnames van de snel-switching magnetische velden tijdens beeldacquisitie werd gekenmerkt door het gemiddelde van alle cycli scans voor elke run. Het geluid structuur tijdens beeldvorming werd vervolgens afgetrokken van originele opnames. De denoised tijd cursussen werden vervolgens gebruikt voor verdere analyse in combinatie met de fMRI data. Als voorbeeld, was de gelijktijdige aankoop gebruikt om de relatie tussen de spontane fMRI BOLD signalen en band-beperkte intracorticale elektrische activiteit te bepalen. Gelijktijdig fMRI en elektrofysiologische opname in het knaagdier zal een platform voor vele interessante toepassingen in de neurowetenschappen in aanvulling op het ophelderen van de relatie tussen de fMRI BOLD signaal en neuronale activiteit.
Protocol
Discussion
Zowel elektrofysiologische opname en BOLD fMRI worden afzonderlijk goed ontwikkelde technieken. Echter, gelijktijdig opnemen en beeldvorming is het gevolg van de onderlinge interferentie twee van de twee modaliteiten uitdagend. Hier bieden wij een mogelijke oplossing voor gecombineerde experimenten in het knaagdier. De gewijzigde methode van elektrode implantatie minimaliseert invloed op de beeldkwaliteit, en het artefact verwijderen voor de elektrische opnames nodig is om het geluid veroorzaakt door beeldacq…
Acknowledgements
Het werk werd ondersteund door de NIH een R21NS057718-01.
References
- Gruetter, R. Automatic, localized in vivo adjustment of all first- and second-order shim coils. Magn Reson Med. 29 (6), 804-804 (1993).
- Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M. Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal. Nature. 412 (6843), 150-150 (2001).
- Nir, Y., Fisch, L., Mukamel, R. Coupling between neuronal firing rate, gamma LFP, and BOLD fMRI is related to interneuronal correlations. Curr Biol. 17 (15), 1275-1275 (2007).
