يصف هذا البروتوكول طريقة للحصول على بيانات مستقرة للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (rs-fMRI) من فأر باستخدام جرعة منخفضة من الأيزوفلوران بالاشتراك مع جرعة منخفضة من ديكسميدتوميدين.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يصف هذا البروتوكول طريقة للحصول على بيانات مستقرة للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (rs-fMRI) من فأر باستخدام جرعة منخفضة من الأيزوفلوران بالاشتراك مع جرعة منخفضة من ديكسميدتوميدين.
أصبح التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (rs-fMRI) طريقة شائعة بشكل متزايد لدراسة وظائف الدماغ في حالة الراحة وعدم المهمة. يصف هذا البروتوكول طريقة بقاء ما قبل السريرية للحصول على بيانات rs-fMRI. الجمع بين جرعة منخفضة isoflurane مع التسريب المستمر α2 مستقبلات الأدرينالية ناهض dexmedetomidine يوفر خيارا قويا للحصول على بيانات مستقرة وعالية الجودة مع الحفاظ على وظيفة شبكة الدماغ. وعلاوة على ذلك، يسمح هذا الإجراء للتنفس التلقائي وعلم وظائف الأعضاء شبه الطبيعي في الفئران. يمكن الجمع بين تسلسل التصوير الإضافي واكتساب حالة الراحة إنشاء بروتوكولات تجريبية مع استقرار مخدر يصل إلى 5 ساعات باستخدام هذه الطريقة. يصف هذا البروتوكول إعداد المعدات، ورصد فسيولوجيا الفئران خلال أربع مراحل متميزة من التخدير، والحصول على فحوصات حالة الراحة، وتقييم جودة البيانات، واستعادة الحيوان، ومناقشة موجزة لتحليل البيانات بعد المعالجة. يمكن استخدام هذا البروتوكول عبر مجموعة واسعة من نماذج القوارض قبل السريرية للمساعدة في الكشف عن التغيرات الناتجة في شبكة الدماغ التي تحدث في الراحة.
يستريح الدولة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (RS-fMRI) هو مقياس للإشارة التي تعتمد على مستوى الأكسجين في الدم (BOLD) عندما يكون الدماغ في بقية وغير منخرط في أي مهمة معينة. ويمكن استخدام هذه الإشارات لقياس الارتباطات بين مناطق الدماغ لتحديد الاتصال الوظيفي داخل الشبكات العصبية. يستخدم rs-fMRI على نطاق واسع في الدراسات السريرية نظرا لعدم غزوه وانخفاض مقدار الجهد المطلوب من المرضى (بالمقارنة مع fMRI القائم على المهام) مما يجعله الأمثل لمختلف مجموعات المرضى1.
وقد سمح التقدم التكنولوجي بتكييف RS-fMRI للاستخدام في نماذج القوارض للكشف عن الآليات الكامنة وراء حالات المرض (انظر المرجع2 للمراجعة). تسمح النماذج الحيوانية قبل السريرية ، بما في ذلك نماذج المرض أو خروج المغلوب ، بمجموعة واسعة من التلاعب التجريبي غير المطبق على البشر ، ويمكن للدراسات أيضا الاستفادة من عينات ما بعد الوفاة لزيادة تعزيز التجارب2. ومع ذلك ، نظرا لصعوبة في كل من الحد من الحركة وتخفيف التوتر ، يتم إجراء اكتساب التصوير بالرنين المغناطيسي في القوارض تقليديا تحت التخدير. تؤثر عوامل التخدير ، اعتمادا على الدوائية ، والديناميكا الدوائية ، والأهداف الجزيئية ، على تدفق دم الدماغ ، واستقلاب الدماغ ، وربما تؤثر على مسارات اقتران الأوعية الدموية العصبية.
كانت هناك جهود عديدة لتطوير بروتوكولات التخدير التي تحافظ على اقتران الأوعية الدموية العصبية ووظيفة شبكة الدماغ3،4،5،6،7،8. أبلغنا سابقا نظام مخدر التي طبقت جرعة منخفضة من ايزوفلوران جنبا إلى جنب مع جرعة منخفضة من α2 مستقبلات الأدرينالية ناهض ديكسميديتوميدين9. الفئران تحت هذه الطريقة من التخدير أظهرت استجابات جريئة قوية لتحفيز شعيرات في المناطق بما يتفق مع مسارات الإسقاط المعمول بها (نواة الثالامي البطيني والبطيني، قشرة سوماتوسينسوري الأولية والثانوية)؛ كما تم الكشف باستمرار عن شبكات الدماغ واسعة النطاق يستريح الدولة، بما في ذلك شبكة الوضع الافتراضي10و11 وشبكة بارزة12. وعلاوة على ذلك، يسمح هذا البروتوكول مخدر للتصوير المتكرر على نفس الحيوان، وهو أمر مهم لرصد تطور المرض وتأثير التلاعب التجريبي طوليا.
في هذه الدراسة، نقوم بتفصيل الإعداد التجريبي وإعداد الحيوانات وإجراءات المراقبة الفسيولوجية المعنية. على وجه الخصوص، نحن نصف مراحل التخدير المحددة والحصول على الاشعة خلال كل مرحلة. يتم تقييم جودة البيانات بعد كل مسح حالة الراحة. كما يتضمن النقاش موجزا موجزا لتحليل ما بعد الفحص. المختبرات المهتمة في الكشف عن إمكانات استخدام RS-fMRI في الفئران سوف تجد هذا البروتوكول مفيد.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
أجريت جميع التجارب على ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي 9.4 T، ووافقت عليها اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها في كلية دارتموث. تم الحصول على موافقة إضافية لتسجيل وإظهار الحيوانات المستخدمة في الفيديو والأرقام أدناه.
1. الاستعدادات قبل المسح الضوئي
2. المرحلة 1 التخدير: تحريض الحيوان وإعداد
3. المرحلة 2 التخدير: إعداد الحيوان
4. المرحلة 3 التخدير: التشريحية مسح اكتساب
5. المرحلة 4: الراحة الدولة مسح الاستحواذ
6. بعد المسح الانتعاش
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
بعد كل فحص حالة الراحة، يتم تقييم الاستقرار باستخدام تحليل مكون مستقل (ICA؛ مثال البرنامج النصي المضمن في الملفات التكميلية). يوضح الشكل 6 أمثلة على مخرجات المكونات من عمليات المسح الضوئي لحالة الراحة. يظهر الشكل 6a مكون إشارة من المسح الضوئي مع استقرار عالية. لاحظ أن العنصر له مكانيا إقليمية عالية. في غضون الدورة الزمنية تحت المكون المكاني ، تكون الإشارة مستقرة وغير متوقعة ، مما يدل على نشاط الدماغ الحقيقي. يظهر طيف الطاقة في الأسفل ترددات منخف...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
استقرار الحيوان ، جسديا وفسيولوجيا ، هو المفتاح للحصول على بيانات عالية الجودة يستريح الدولة. هذا البروتوكول يحقق الاستقرار من خلال التحرك من خلال أربع مراحل متميزة من التخدير. من الضروري أن الحيوان قد اجتمع عتبات الفسيولوجية مجموعة قبل الانتقال إلى المرحلة التالية من التخدير; وبما أن هذه الطريقة تعتمد على آليات التنظيم الذاتي الفسيولوجية ، فقد تتطلب الحيوانات الفردية كميات مختلفة قليلا من الوقت في كل مرحلة تخدير. ومن تجربتنا أن أخذ المزيد من الوقت في كل مرحلة هو أكثر كفاءة من التسرع من خلال المراحل السابقة دون إعطاء فسي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
وقد تم دعم هذا العمل بتمويل من المعهد الوطني للصحة (NIH) حول تعاطي المخدرات (NIDA) [DJW، تم دعم EDKS و EMB من قبل غرانت R21DA044501 الممنوح لآلان غرين وDJW بدعم من غرانت T32DA037202 إلى ألان ج. بودني] والمعهد الوطني لتعاطي الكحول وإدمان الكحول (NIAAA) [منح F31AA028413 إلى إميلي د. ك. سوليفان]. تم تقديم دعم إضافي من خلال صندوق آلان غرين الموهوب كأستاذ رايموند سوبيل للطب النفسي في دارتموث.
ويدعم هانبينغ لو من قبل المعهد الوطني لتعاطي المخدرات برنامج البحوث داخل الأم، المعاهد القومية للصحة.
ويود المؤلفان أن يعترفا بالراحل آلان غرين وأن يشكراه. وقد ساعد تفانيه الثابت في مجال الاضطرابات التي تحدث بشكل مشترك على إقامة التعاون بين المؤلفين. ونشكره على إرشاده وتوجيهه، اللذين سيفتقدان كثيرا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| تمت ترقية التصوير بالرنين المغناطيسي 9.4T | Varian / Bruker | Varian مع وحدة تحكم Bruker التي تعمل ببرنامج Paravision 6.0.1 | |
| خلاط الهواء والأكسجين | Sechrist | Model 3500CP-G | |
| تحليل الصور العصبية الوظيفية (AFNI) | NIMH / NIH | الإصدار AFNI_18.3.03 | متاح مجانا عند: https://afni.nimh.nih.gov/ |
| Animal Cradle | RAPID Biomedical | LHRXGS-00563 | حامل الفئران مع قضيب لدغة ومخروط الأنف وقضبان الأذن |
| مراقبة فسيولوجيا & نظام البوابات | SAII | Model 1025 | نظام متوافق مع MR بما في ذلك تشبع الأكسجين ودرجة الحرارة والتنفس وقياس التأكسج النبضي الإضافي للألياف البصرية |
| مضاد سيدان (هيدروكلوريد أتيباميزول) | باترسون بيطري | 07-867-7097 | Zoetis ، العنصر الصانع #10000449 |
| مقص سيراميك آمن للتصوير بالرنين المغناطيسي | MRIequip.com | MT-6003 | |
| كليبرز | باترسون بيطري | 07-882-1032 | طقم مجموعة كومبو ماكينة تشذيب الانتهازي من Wahl ، البند الصانع #09990-1201 |
| Dexmedesed (dexmedetomidine hydrochloride) | Patterson Veterinary | 07-893-1801 | Dechra Veterinary Products, Manufacturer Item #17033-005-10 |
| حرارة المستقيم الرقمي يغطي | Medline | MDS9608 | |
| FMRIB مكتبة برامج | FMRIB | MELODIC الإصدار 3.15 | متاح مجانا على: https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki |
| Heating Pad | Cara Inc. | موديل 50 | |
| ملقط مرقئ ، مستقيم | كينت Scientific | INS750451-2 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 07-893-1389 | Patterson Private Label ، البند الصانع # 14043-0704-06 |
| Isoflurane Vaporizer | VetEquip Inc. | شريط مختبر 911103 | |
| ، إبر | VWR International | 89097-990 | |
| مقاس 3/4 بوصة ، 23 | BD | 305145 | محور بلاستيكي تمت إزالته |
| فيلم مختبر بارافيلم | باترسون البيطري | 07-893-0260 | شركة Medline Industries Inc. ، العنصر الصانع #HSFHS234526A |
| لفائف السطح المستوي | Bruker | T12609 | 2 سم |
| بولي إيثيلين أنابيب | برينتري العلمية | PE50 50FT | 0.023 "(القطر الداخلي) ، 0.038" (القطر الخارجي) |
| مرهم Puralube Ophthalmic | باترسون البيطري | 07-888-2572 | Dechra المنتجات البيطرية ، العنصر الصانع # 211-38 |
| Sprague Dawley Rats Charles | River | 400 SAS SD | |
| معقم 0.9٪ محلول ملحي | باترسون البيطري | 07-892-4348 | Aspen Vet ، العنصر الصانع # 14208186 |
| وسادات تحضير الكحول المعقمة Medline | MDS090735 | ||
| الشريط الجراحي ، 1 "(3M Durapore) | Medline | MMM15381Z | 3M Healthcare ، "شريط طبي عريض" |
| ورق أبيض جراحي ، 1/2 بوصة (3M Micropore) | محاقن Medline | MMM15300 | 3M للرعاية الصحية |
| ، 1 مل مع إبرة قياس 25 | BD | 309626 | |
| المحاقن ، 3 مل | دينار بحريني | 309657 | |
| نظام الحث والكسح ذات التهوية | VetEquip Inc. | 942102 | غرفة تحريض سعة 2 لتر مع مكعب كشف |
| نشط 411724 | مقياس جريان | ||
| 931600 | ، "فراغ" | ||
| 921616 | مخروط أنف ، غير قابل لإعادة التنفس |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.