Songbirds İşitsel Uyarım ile Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (fMRI)
Summary
Bu makalede, fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (fMRI) kullanarak ötücü kuş beyindeki işitsel uyarım nöral yüzeylerde görüntüleme için optimize edilmiş bir prosedürü gösterir. Bu ses uyaranlara, konunun konumlandırılması ve fMRI verilerinin elde edilmesi ve daha sonraki analiz hazırlanmasını tarif etmektedir.
Abstract
Birdsong nörobiyoloji, insan konuşma için bir model olarak, davranışsal nörobilim araştırma belirgin bir alandır. Elektrofizyoloji ve moleküler yaklaşımlar az nöron ya da beyin, bağımlı kan oksijenlenme seviyesi (BOLD) fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (fMRI) büyük parçalar bir uyarıcı üzerinde ya farklı uyaranların soruşturma hem avantajları birleştirerek sağlar izin ise, nöral aktivasyon karşılaştırma yani bir kerede bütün beyin farklı uyarıcılara ile oluşmaktadır. ötücü fMRI çünkü beyinleri küçük boyutu ve kemikleri nedeniyle zordur ve özellikle kafatası önemli duyarlılık eserler neden olan, çok sayıda hava boşlukları oluşur. Gradient-eko (GE) BOLD fMRI başarıyla ötücü 1-5 (bir inceleme için, 6) uygulanmıştır. Bu çalışmalar duyarlılık eserler serbest bölgeleri olan birincil ve ikincil işitsel beyin alanları, odaklanmıştır. Ancak, Procilgi esses bu bölgelerde ötesinde oluşabilir, tüm beyin BOLD fMRI bu eserler daha az duyarlı bir MRI dizisi kullanılarak gereklidir. Bu spin eko (SE) koyu fMRI 7,8 kullanılarak elde edilebilir. Bu yazıda, yaygın kuşların cıvıl cıvıl davranışsal sinir bilimleri okudu 15-25 g vücut ağırlığı ile küçük ötücü kuşlar olan zebra ispinoz bu tekniğin (canlıdır Taeniopygia guttata), nasıl kullanılacağı açıklanmaktadır. Ötücü kuşlar üzerinde fMRI çalışmaları ana konusu şarkı algı ve şarkı öğrenmedir. SE zayıf BOLD hassasiyeti (GE göre) tabanlı fMRI dizileri bu tekniğin uygulanması çok zor yapar ile birlikte uyaranların işitsel doğası.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu yazıda, anestezi zebra ispinoz işitsel uyarım nöral yüzeylerde in vivo karakterizasyonu ayrıntılı için optimize edilmiş bir protokol açıklar.
Sunulan protokol doğrultusunda, BOLD fMRI kullanarak hayvanlarda fonksiyonel beyin aktivasyon çalışmaların çoğunluğu, satın alma sırasında hayvanların uyuşturan. Çalışma dönemlerinde mıknatıs çevre ve tarayıcı gürültü onları alıştırmak için eğitim hayvanlar da zaman alıcı ve zor ve bu nedenle nad…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma, Araştırma Vakfı hibe tarafından desteklenmiştir – Flanders (FWO, proje No G.0420.02 ve G.0443.11N), Antwerp Üniversitesi'nden Hercules Vakfı (hibe No AUHA0012), Uyumlu Araştırma İşlemleri (GOA finansman) ve kısmen Avrupa Komisyonu tarafından desteklenen – FP6 proje dimi, LSHB-CT-2005-512146 ve EC – 6. ÇP proje EMIL A.VdL için LSHC-CT-2004-503569. Flanders (FWO) – G.DG ve CP Araştırma Vakfı Doktora Sonrası Fellows vardır.
Materials
| Name of the reagent/equipment | Company | Catalogue number | Comments |
| Isoflurane anaesthetic | Isoflo | 05260-05 | |
| PC-Sam hardware/software | SA-Instruments | http://www.i4sa.com | |
| Monitoring and gating system | 1025 | ||
| MR-compatible small rodent heater system | Model 1025 compatible | ||
| Rectal temperature probe | RTP-102B | 7”, 0.044” | |
| 7T MR scanner | Bruker Biospin | PHS 70/16 | |
| Paravision software | 5.1 | ||
| Gradient Insert | BGA9S | 400 mT/m, 300A, 500V | |
| Gradient Amplifiers | Copley Co., USA | C256 | |
| Transmit resonators | Inner diameter: 72 mm, transmit only, active decoupled | ||
| Receiver antenna – 20 mm quadrature Mouse Head | Receive only, active decoupled | ||
| WaveLab software | Steinberg | ||
| Praat software | Paul Boersma, University of Amsterdam | http://www.praat.org | |
| Non-magnetic dynamic speakers | Visation, Germany | HK 150 | |
| Fiber optic microphone | Optoacoustics, | Optimic 1160 | |
| Sound amplifier | Phonic corporation | MM 1002a | |
| Presentation software | Neurobehavioral Systems Inc. | ||
| MRIcro | Chris Rorden | http://www.cabiatl.com/mricro/mricro/ | |
| Statistical Parametric Mapping (SPM) | Welcome Trust Centre for Neuroimaging | 8 | http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/ |
References
- Van Meir, V., et al. Spatiotemporal properties of the BOLD response in the songbirds’ auditory circuit during a variety of listening tasks. Neuroimage. 25, 1242-1255 (2005).
- Boumans, T., Theunissen, F. E., Poirier, C., Van Der Linden, A. Neural representation of spectral and temporal features of song in the auditory forebrain of zebra finches as revealed by functional MRI. The European Journal of Neuroscience. 26, 2613-2626 (2007).
- Boumans, T., et al. Functional magnetic resonance imaging in zebra finch discerns the neural substrate involved in segregation of conspecific song from background noise. Journal of Neurophysiology. 99, 931-938 (2008).
- Boumans, T., et al. Functional MRI of auditory responses in the zebra finch forebrain reveals a hierarchical organisation based on signal strength but not selectivity. PloS ONE. 3, e3184 (2008).
- Vignal, C., et al. Measuring brain hemodynamic changes in a songbird: responses to hypercapnia measured with functional MRI and near-infrared spectroscopy. Physics in Medicine and Biology. 53, 2457-2470 (2008).
- Van der Linden, A., Van Meir, V., Boumans, T., Poirier, C., Balthazart, J. MRI in small brains displaying extensive plasticity. Trends in Neurosciences. 32, 257-266 (2009).
- Poirier, C., Van der Linden, A. M. Spin echo BOLD fMRI on songbirds. Methods Mol. Biol. 771, 569-576 (2011).
- Poirier, C., Verhoye, M., Boumans, T., Van der Linden, A. Implementation of spin-echo blood oxygen level-dependent (BOLD) functional MRI in birds. NMR in Biomedicine. 23, 1027-1032 (2010).
- Poirier, C., et al. A three-dimensional MRI atlas of the zebra finch brain in stereotaxic coordinates. Neuroimage. 41, 1-6 (2008).
- Zhao, F., Wang, P., Kim, S. G. Cortical depth-dependent gradient-echo and spin-echo BOLD fMRI at 9.4T. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 51, 518-524 (2004).
- Harel, N., Lin, J., Moeller, S., Ugurbil, K., Yacoub, E. Combined imaging-histological study of cortical laminar specificity of fMRI signals. NeuroImage. 29, 879-887 (2006).
- Duong, T. Q., et al. Microvascular BOLD contribution at 4 and 7 T in the human brain: gradient-echo and spin-echo fMRI with suppression of blood effects. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 1019-1027 (2003).
- Lee, S. P., Silva, A. C., Ugurbil, K., Kim, S. G. Diffusion-weighted spin-echo fMRI at 9.4 T: microvascular/tissue contribution to BOLD signal changes. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 42, 919-928 (1999).
- Uludag, K., Muller-Bierl, B., Ugurbil, K. An integrative model for neuronal activity-induced signal changes for gradient and spin echo functional imaging. NeuroImage. 48, 150-165 (2009).
- Yacoub, E., et al. Spin-echo fMRI in humans using high spatial resolutions and high magnetic fields. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 49, 655-664 (2003).
- Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 55, 316-324 (2006).
- Keilholz, S. D., Silva, A. C., Raman, M., Merkle, H., Koretsky, A. P. Functional MRI of the rodent somatosensory pathway using multislice echo planar imaging. Magnetic Resonance in Medicine: Official Journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 52, 89-99 (2004).
- Goloshevsky, A. G., Silva, A. C., Dodd, S. J., Koretsky, A. P. BOLD fMRI and somatosensory evoked potentials are well correlated over a broad range of frequency content of somatosensory stimulation of the rat forepaw. Brain Research. 1195, 67-76 (2008).
- Kida, I., Yamamoto, T. Stimulus frequency dependence of blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging signals in the somatosensory cortex of rats. Neuroscience Research. 62, 25-31 (2008).
- Poirier, C., Boumans, T., Verhoye, M., Balthazart, J., Van der Linden, A. Own-song recognition in the songbird auditory pathway: selectivity and lateralization. The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29, 2252-2258 (2009).
- Poirier, C., et al. Own song selectivity in the songbird auditory pathway: suppression by norepinephrine. PloS ONE. 6, e20131 (2011).
- Logothetis, N. K., Pauls, J., Augath, M., Trinath, T., Oeltermann, A. Neurophysiological investigation of the basis of the fMRI signal. Nature. 412, 150-157 (2001).
