同时在啮齿动物脑功能磁共振成像和电

1。这是一个非生存手术。第一步是植入电极。在这个例子中，将植入电极在两个半球的初级躯体感觉皮层的前爪地区。

1. 2％异氟醚麻醉大鼠（雄性SD大鼠，200-300克），立体定向手术系统修复到位。手术开始之前，确保动物麻醉，并没有一个脚趾头掐的响应展品。打开头皮之前删除的皮毛。上述颅骨的肌肉和其他组织分离，并阻止任何出血，骨表面使用cauterizer。
2. 码头准备在头骨表面（靠近中线的前V形路口）作为植入电极轴固定点，用牙科水泥。设置一个小尼龙螺丝设置成骨前用牙科水泥可能会增加稳定性。的形状与水泥码头大小应在面积约5毫米高，3 × 5毫米²的基地（见图1） 。
3. 用细尖的电气钻，小心地打开颅骨，并在每个半球的初级躯体感觉皮层的前爪代表性，暴露硬脑膜。每个洞的直径约1毫米，定位1毫米前，从囟门外侧为4毫米。在显微镜下，切开一个微小的开放，用注射器针头在硬脑膜，小心地避免任​​何船只受损。
4. 在每个电极插入，确保附近的切口，无出血或渗出物。玻璃微电极应做好术前约3〜4厘米轴的长度和阻抗的1〜5MΩ。与人工脑脊液（学联）填充电极的毛细管插入每个电极斜刺入脑〜0.4毫米，采用立体定向手臂打开硬脑膜（〜45 °，从后到前）。固定到位之前，检查的电信号。一个氯化银线的一端浸入到学联，另一端连接到输入放大器。一个银线，连接在后面打开皮肤皮下，作为参比电极。
5. 电极固定前，仔细检查手术区，并确保没有发生出血或渗出，然后适用于牙膏，以取代删除的皮肤和肌肉的头骨。牙膏的使用提高了MR图像质量，减少在颅骨/空气界面的易感性不匹配。将电极轴，以准备与牙科水泥码头（见图1）。
6. 牙科水泥固化后，动物转移的MRI的摇篮和修复到位。监测大鼠为研究的其余部分，包括体温，呼吸率_，SPO 2和心率的生理条件。
7. 位置在头部表面线圈（发送/接收），与电极线圈的中心凸出。作为支持固定电极导线，以避免引起动物呼吸运动的另外一个拱状的硬盖位于上盖的摇篮。导致用于同时成像和记录扩展到〜5米（放大器是位于外面的磁铁室），并与导电塑料作为一个被动的盾覆盖。
8. medetomidine减少抑制神经活动，如果需要，可以切换从异氟醚麻醉。一个动物转移到磁铁之前的最后一次检查的电信号。在我们的研究中，记录参数如下：× 1000放大，为0.1Hz〜5 K赫兹带通滤波，60赫兹陷波过滤，12 kHz的采样率模拟到数字转换。

2。在这一点上，动物是插入核磁共振成像扫描仪的同时成像和记录。动物是整个成像过程中麻醉。

1. 9.4 T小动物磁共振成像系统（布鲁克，德国）是用在我们的研究。录音之前，成像参数必须建立。一个三个平面侦察员形象是用来定位的功能磁共振成像扫描。为了提高磁场的均匀性，利益的体积^匀使用FASTMAP 1。 fMRI研究，日冕成像片入选，其中包括双边前爪初级躯体感觉区，在其中植入电极。外延成像参数视场，1.92 × 1.92厘米^2;矩阵的大小，64 × 64;平面分辨率，0.3 × 0.3毫米^2;层厚，2毫米; TR / TE，十五分之五百MS。
2. 后成像安装完成后，同步录音和fMRI就可以开始。图2显示了具有代表性的计划免疫图像和成像过程中的原始录音。梯度的快速切换，在饱和的录音，坚持每个扫描周期只一小部分（500分之22MS）的图像采集结果。图像采集后，电信号returNS与非饱和振荡的形式（见图3）基线。可能在静止状态（在这项研究表明），或在刺激进行组合功能磁共振成像和记录。对于刺激研究，成像参数为静止状态的研究相同的前爪电刺激，提供使用9赫兹，1〜4 mA的电流。老鼠安乐死后，最终的扫描。

3。同时成像和录音后，必须预先的数据处理前最后的分析。

1. 我们首先从拆除的电生理记录（见图3）梯度构件。
   1. 由于扫描噪声结构可以提取平均〜500毫秒（TR）的部分，每一个对应的两个连续的功能磁共振图像之间的时间间隔。
   2. 减去平均噪声结构从原来的录音。这种方法只纠正不饱和录音段。
   3. 在图像采集相应的渐变交替每个饱和段是一条线，这之间的时间点之前和梯度诱导饱和后的时间点时更换。
2. 当地外地潜力（LFPs）降噪录音，然后再转换为通电时间的课程，这将有相同的时间分辨率的fMRI时间当然。一个2秒斌内的平均功率是用于计算的最低频率（三角洲带，1〜4赫兹），THETA频段（4〜8赫兹）的频率为1秒斌，斌的〜0.5秒之间邻国更高的频率（> 8赫兹，阿尔法伽玛乐队）的饱和信号。所有频段的滑动窗口被移动了0.5秒递增，匹配的功能磁共振成像数据的TR。
3. 图像数据，执行标准功能磁共振成像预处理，包括头部运动校正，图像平滑0.5毫米的FWHM，和线性漂移去除。
4. LFP通电时间的课程，并从每个体素成像数据的时间当然之间进行交叉相关分析。不同的时间滞后允许随时间变化的相关性检查（见图4）。

代表性的成果：

作为一个例子，这种技术可用于调查自发的神经活动和大胆的波动之间的关系。图4显示了LFP权力和BOLD信号在-2.5和9.5小号从一个老鼠之间的时间滞后之间的相关地图。低频大胆的波动从皮质电极尖端附近地区（<0.1赫兹）是与LFP功率变化（<0.1赫兹）的相关延迟了2〜6秒。

图1。电极植入与表面线圈成像区域示意图配置。

图2代表日冕计划免疫的形象，包括电极提示，显示在左侧面板。右侧的面板显示之前和期间成像原料的电生理记录。

图3。放大在一个扫描周期，可以看出，在成像的工件（绿色），可从原始录音删除（蓝色）。降噪课程（红色），用于进一步的分析。

图4。日冕的地图，从一个电极的力量自发三角洲乐队活动在时间和休息状态的BOLD信号之间的相关性（从一个典型的大鼠）滞后于从-2.5到9.5秒最大的相关性是在双边的SI观察，在大约4〜5小号在异氟醚麻醉大鼠。彩条代表皮尔逊河

电生理记录的BOLD功能磁共振成像技术分别发达。然而，同时录制和成像是具有挑战性，由于相互干扰的两 ​​种模式^2。在这里，我们提供了一个可能的解决方案结合的啮齿类动物实验。电极植入的修改后的方法，最大限度地减少图像质量的影响，电气录音的工件去除是必要的，以消除噪声引起的图像采集。同时成像和记录在啮齿类动物中，将提供一个自发的神经活动和BOLD信号之间的耦合作进一步调查强大的平台，除了在神经科学中的其他应用程序，利用电生理^和脑功能成像的3的优势，强强联合，优势。